后疫情時代的產業創新

齊汀

盡管新冠肺炎疫情對全球航空業的沖擊是前所未有的，但這并沒有阻擋行業不斷創新的步伐。進入2020年的“下半場”，航空業已經不再只有裁員、減產這樣令人扼腕的消息。

7月，波音宣布，盡管疫情對公司的發展產生了負面影響，但公司2020年將繼續在787-10飛機平臺上推進“生態演示驗證機”（ecoDemonstrator）計劃。另一行業巨頭空客則在一架使用了機載圖像識別技術的A350-1000飛機上成功實現了自主滑行、起飛和著陸，這意味著經過兩年的試驗后，空客的自主滑行和起降項目（ATTOL）取得了實質性進展。

8月初，空客中國創新中心再度發力，“官宣”了在中國的5G空地互聯項目。除了將5G技術應用于飛機互聯領域外，英國開始關注將這一技術應用于復合材料的設計和生產。疫情后，為了助力本國航空制造業的發展，英國政府在位于布里斯托的國家復合材料制造中心開始部署5G網絡，以探索這一新興技術在復合材料生產中的創新應用模式。

5G技術與飛機互聯

“4G改變生活，5G改變社會。”5G，即第五代移動通信技術，如今已經不僅對人們的日常生活產生深遠的影響，對航空業來說，5G技術已經開始滲入產業鏈的各個環節。

8月，空客宣布將通過其在深圳的創新中心與SkyFive公司一起探索開發滿足中國市場需求的5G空地互聯解決方案。一直擅長本土化戰略的空客，2019年在深圳成立了創新中心，這一創新中心是空客除了美國硅谷技術與創新中心——A3之外，在全球的第二個創新中心，同時也是在亞洲設立的首個創新中心。

根據空客的規劃，深圳創新中心在成立之初將主要圍繞硬件實驗室、客艙體驗、互聯技術、制造業創新、城市空中交通等業務開展相關研發工作。此次啟動的5G空地互聯業務則是創新中心互聯技術研發業務的一部分。

空客深圳創新中心的互聯技術項目研發主要包括兩個部分，一是為乘客提供客艙聯網服務，二是幫助航空公司飛機機隊之間組成物聯網傳輸相關數據。此次與SkyFive公司的合作中，雙方希望通過5G技術的應用不僅可以讓乘客享受到更高速的互聯網體驗，同時航空公司也能夠通過5G技術的使用提高自身的運營效率。根據計劃，雙方聯手開發的這一5G空地互聯解決方案將于2020年年底進行技術演示。同時，這一全新的空地互聯解決方案也將率先在中國國內市場推出，成為對目前衛星通信解決方案容量限制的有效補充。

空客對互聯技術的長遠規劃是能夠建成一個數字天空網絡（Digital Sky），通過互聯技術將天空中各種飛行器、機場和地面服務中心聯接起來，共享大數據服務。由于中國擁有全球最多的移動互聯網用戶，且中國目前已成為全球第二大航空市場，乘客的機上互聯體驗已經成為業界關注的一大商機。因此，空客早在幾年前就開始布局在中國的機上互聯業務。在與SkyFive公司合作之前，空客已經開始與國內的企業探索合作。例如，基于國內民航領域已逐漸放開機上便攜式電子設備使用的優惠政策以及未來5G技術帶來的良好機遇期，空客在2018年珠海航展期間就與華為簽署了合作備忘錄，雙方將在飛聯網和物聯網領域合作開展研究和應用，打造全新的空中高速互聯體驗;在2018年廣州舉辦的中國移動全球合作伙伴大會上，空客又與中國移動面向交通行業的專業公司中移智行網絡科技有限公司簽署合作備忘錄，雙方將在中國大陸地區就地對空（ATG）高速網絡的技術和應用進行全面合作，共同開發端到端的一整套解決方案，打造全新的機上高速互聯系統。

除了5G技術的探索之外，空客還在積極與國內高校合作，探索北斗通信系統在航空業的應用。短期內公司希望能首先在國內民航和通航飛機上落地，中期計劃將會著眼于與國內機構合作探索星基增強和地基增強在內的可以進一步提高定位精度的技術，長期計劃則將探討如何將北斗導航設備機載化。

5G技術與生產制造

根據歐盟發布的《5G和未來工廠白皮書》，隨著虛擬工廠等創新概念的出現，工廠內部和外部之間的界限將變得模糊，未來工廠將不再是孤立、封閉的實體，而是更大價值鏈和生態系統的一部分。在此前提下，報告提出了5G在智能制造工廠的五大類具體應用，給出了典型的場景說明和對航空制造業的潛在影響。結合現階段的實踐與探索，具體應用到航空智能制造工廠，5G的賦能主要體現為與增強現實技術、物聯網、人工智能以及其他最新技術的結合。而在天津空客A320的總裝車間，由5G驅動的智能工廠正在一步步從虛擬變成現實。

今年6月，空客宣布與天津移動合作，在空客天津A320總裝生產線共同建設智能制造試驗床，構建“5G+AI”的全球標桿示范應用。目前，雙方已在5S管理、質量檢測、物流管理、遠程交付、現場工作流優化、安全管理（避免FOD飛機外來物、虛擬圍欄保障人員安全、管控人員保護設備）以及人員管理等各生產管理環節，基于獨立組網（SA）+邊緣計算（MEC）的5G企業虛擬專網開展七大“5G+AI”應用場景技術創新，同步開發5G模組并整合入生產設備，幫助A320總裝車間提升生產效率、降低管理成本。目前，這一基于5G技術的智能工廠已經初步完成了4個應用場景的性能驗證和基于5G SA網絡、嵌入5G模組的智慧工廠應用嘗試。

空客與天津移動對于A320總裝車間的這一嘗試已經成功創造了多項紀錄：第一個由中國移動和歐洲高端制造業研發團隊共同打造的基于5G專網的應用、第一個符合歐洲企業生產和信息化安全的5G應用和第一個吸引外國運營商關注并推廣的5G應用項目。

除了在智能工廠的應用之外，5G技術在炙手可熱的復合材料生產中也有望發揮更大的作用。

近日，英國政府宣布了迄今為止最大的5G制造業應用研發投資——“5G編碼”（5G-Encode）項目。該項目將在位于布里斯托的國家復合材料中心（NCC）部署一個5G專用網絡，探索工業環境中5G專用網絡新的業務模型，并在實際的工作條件下測試網絡拼接和網絡切片等5G新技術。更重要的是，它還將研究5G技術在改進復合材料設計和生產過程中的實際應用。

英國國家復合材料中心成立于2009年，該中心的5個創始成員分別是空客、阿古斯塔韋斯特蘭、羅羅、GKN航宇和維斯塔斯風電公司。在5G編碼項目中，作為創始成員之一的空客表現十分活躍，公司計劃聯手雅奇、Avcorp、通用電氣公司、以色列航宇工業等企業一起探索5G技術在復合材料生產中的應用，并計劃率先將這一技術應用于空客哈飛復合材料工廠，以優化A350飛機碳纖維方向舵、升降舵和機腹整流罩等復合材料構件的生產。

空客希望，依托5G編碼項目，通過企業間的合作可以研發一套基于人工智能的工業物聯網解決方案追蹤零部件、材料和工具，從而使哈飛空客復合材料工廠可以準確地了解材料的使用情況，精確計算出材料進出存放冷庫的時間，包括預浸料的保質期和暴露時間等。依托工業物聯網不斷收集數據并進行分析，提醒員工材料接近或者超過了保質期和暴露時間，或者有工具需要維修等情況。此外，基于人工智能的數字助理還可以讓員工優化材料選擇方案，盡可能減少浪費，提高產品質量。這種基于5G網絡的自動化解決方案能夠創建并維護生產流程中各個階段的數字線索，建立起一個全流程的零部件譜系，并且能夠在考慮所有相關生產要素（比如客戶訂單和中心庫存）的情況下，優化公司的生產流程，大大提高復合材料部件的生產效率，同時減少材料的浪費。

后疫情時代的降本節能

后疫情時代，除了上述新技術的應用是企業關注的焦點之外，降本與節能也是航空業新技術研發的重點。

近日，波音宣布其生態演示驗證機項目將繼續按計劃推進。波音生態演示驗證機項目于2010年啟動，該項目通過與行業和政府合作，采用客運和貨運噴氣飛機為平臺，評估一系列與安全性和飛行效率有關的飛機新技術。作為行業領跑者，波音生態演示驗證機項目著眼于整個航空生態系統的進步，對可提高效率、降低噪音、改善飛行體驗的新技術進行試驗、改進和應用，以促進行業降低油耗、排放和噪音。

從2012年開始首次飛行測試以來，波音已使用包括777-200、777貨機、E170、787-8等在內的6種不同機型作為試驗平臺評估了165項新技術。今年，波音計劃以阿提哈德航空的一架787-10飛機為平臺完成飛機降噪技術和先進空中交通管制技術的飛行測試任務。

其中，在飛機減噪技術方面，2020年波音生態演示驗證機項目的測試任務主要涉及飛機噪音和緩解噪音的整流罩。波音將在這架787-10飛機上配備222個動態壓力傳感器，測試團隊將使用這些傳感器以及地面上的1006個附加聽聲器陣列，檢測這架787-10飛機在飛行中的噪音，形成飛機上噪音源的映射圖，由此將能夠準確找出飛機上噪音的來源。而在工程師測量了787的基準噪音之后，波音將與賽峰起落架系統公司合作，評估賽峰的低噪聲起落架整流罩。根據計劃，今年生態演示驗證機項目的這一噪音測試，將有助于確定賽峰研制的這種緩解噪音的整流罩在787和其他飛機上使用的可行性。

據賽峰起落架系統公司相關研發人員介紹，飛機在進近時，起落架是造成噪音的最大因素之一。因此，賽峰希望和波音一起通過生態演示驗證機項目將這種能夠緩解噪音的整流罩應用于民用飛機。如此，不僅可以減少噪音，還可以幫助航空公司減少飛機著陸時需要支付的費用（飛機噪音是機場收取著陸費用的一項重要指標）。

此外，在今年的生態演示驗證機項目中，波音還將與美國聯邦航空局（FAA）一起測試一種全新的空中交通管制技術（ATC），以通過提高飛機航路效率來節省燃油。

波音表示，這項全新的空中交通管制技術將取代常規的語音通信，使飛行路線和相關數據能夠以數字方式從ATC系統傳輸到飛機，甚至直接傳送到飛機飛行管理計算機和航空公司的運營中心。這一技術也是FAA下一代ATC系統的重要組成部分，旨在幫助空中交通管制員在緯度、經度、高度和時間四個維度上更好地管理空中交通。這一全新的空中交通管制系統可以減少機組人員的工作量，并防止出錯。在今年的生態演示驗證機項目中，波音將用這架787-10飛機從南卡羅來納州飛到蒙大拿州，在往返的飛行途中測試這一新技術的使用情況。

一直關注在飛行中應用自主技術的空客公司則在今年6月宣布，已順利完成了自主滑行和起降（ATTOL）項目的試飛工作。對于航空公司來說，這一技術可以緩解飛行員短缺的問題，降低公司的運營成本。

ATTOL項目于2018年啟動，該項目旨在通過使用包括機器學習算法和自動工具進行數據標記、處理和模型生成等，以探索自主技術如何幫助飛行員減少對飛機操作的關注，將更多精力用于任務管理等工作中。在兩年多的時間里，ATTOL項目共進行了約500次測試飛行，其中有近450次非特定的試飛被用于收集原始視頻數據，以便開發和調整圖像識別算法。

在空客ATTOL項目中，“自主”的定義是指系統不僅能控制飛行器，還具有應對意外危險的能力。在“自主飛行”中，系統能夠在沒有飛行員干預的情況下對不可預見的事件作出反應。

2019年12月，一架改裝過的A350-1000飛機在4個半小時的時間里共完成了8次自動起飛試驗，這是空客第一次成功實現基于視覺的全自動起飛演示。此次自主起飛是由直接安裝在飛機上的圖像識別技術實現的，而不是依賴于儀表著陸系統（ILS），這是空客ATTOL項目一個重要的里程碑事件。

2020年1月，空客又開展了基于視覺的著陸試驗。作為研究項目的一部分，空客共進行了6次飛行測試。在6次飛行測試中，空客進行了4次自動起飛和5次自動降落。

盡管目前不少航空公司對這一技術表現出了濃厚的興趣，但空客表示，ATTOL項目還面對諸多挑戰，其中包括解決視覺系統在低能見度下如何有效工作、機場是否要將各種邊線和標識線畫得更清晰以及當出現識別錯誤時如何處理等。同時，空客也表示，未來公司將繼續在ATTOL項目的推動下，探索一系列先進的自主技術，從自主駕駛的城市空運飛行器、貨運無人機等項目中吸取經驗，不斷提高技術成熟度，以達到最終在民用飛機上應用這一技術的目標。