以融合發(fā)展構(gòu)筑大空管時(shí)代

王藝超

空中交通管理是高科技密集和新技術(shù)集成行業(yè)，也是保障民用航空安全高效運(yùn)行的“神經(jīng)中樞”，必須全面貫徹新發(fā)展理念，深入實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，從而更好地服務(wù)行業(yè)發(fā)展，服務(wù)國家戰(zhàn)略。

在全球空中交通最繁忙、保障能力最強(qiáng)的地區(qū)——粵港澳大灣區(qū)，中國民航保障了2億人次的年運(yùn)輸量，到2035年這一數(shù)字將達(dá)到3億人次。民航旅客出行需求的增加、新出行方式的出現(xiàn)，對空中交通管理提出了更高要求。未來，融合發(fā)展將成為空管行業(yè)的大勢所趨。

無人駕駛航空器備受關(guān)注

飛行器的出現(xiàn)縮短了洲際出行時(shí)間，航空器的出現(xiàn)則拉近了人類與宇宙的距離。

隨著航空航天技術(shù)不斷發(fā)展成熟以及成本的降低，鄰近空間和亞軌道運(yùn)行已呈現(xiàn)出常態(tài)化和商業(yè)化趨勢，航空航天的邊界正在變得模糊。

除了讓人類的探索腳步邁向更遠(yuǎn)，飛行技術(shù)的發(fā)展也讓運(yùn)輸效率不斷提高。目前，全球正發(fā)生著一場以無人駕駛交通為代表的運(yùn)輸模式變革，其發(fā)展孕育著巨大的潛能和動(dòng)能。在美國、歐洲的交通發(fā)展愿景中，無人駕駛航空器都占有一席之地。在我國，今年6月發(fā)布的《“十四五”通用航空發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃》也明確提出，拓展無人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，引導(dǎo)建立市場化、社會(huì)化服務(wù)保障體系，大力發(fā)展新型智能無人駕駛航空器驅(qū)動(dòng)的低空新經(jīng)濟(jì)。鼓勵(lì)載人無人駕駛等新型航空器的發(fā)展，帶動(dòng)城市空中交通快速發(fā)展。支持具備條件的地區(qū)加快推進(jìn)無人駕駛航空試驗(yàn)基地（試驗(yàn)區(qū)）建設(shè)和運(yùn)行。

大型無人機(jī)的出現(xiàn)，將把運(yùn)輸行業(yè)的效率提升到全新高度，這一點(diǎn)在物流領(lǐng)域表現(xiàn)得尤為明顯。2020年8月，一架大型無人機(jī)從寧夏起飛，約一小時(shí)后抵達(dá)內(nèi)蒙古，并降落在目的地機(jī)場。這是順豐旗下大型無人機(jī)首次完成載貨飛行，讓大型無人機(jī)應(yīng)用于物流場景成為現(xiàn)實(shí)。對物流產(chǎn)業(yè)來說，從有人飛行到無人飛行，邁出這一步非常重要。對于市場前景廣闊的中國，大型無人機(jī)應(yīng)用于航空物流領(lǐng)域，能有效解決我國偏遠(yuǎn)地區(qū)交通不暢、物流不便、成本高昂、運(yùn)輸效能低下等問題。

盡管大型無人機(jī)在生鮮農(nóng)副產(chǎn)品、醫(yī)療用品、應(yīng)急保障以及高附加值產(chǎn)品運(yùn)輸方面具有重要作用，但要想讓其真正釋放市場潛力、發(fā)揮商業(yè)價(jià)值，其實(shí)還有很長的路要走。其中，很重要的一點(diǎn)就是如何保障無人機(jī)在航路上與有人駕駛航空器保持同等安全水平。這不僅需要無人機(jī)突破感知/避撞（DAA）等核心關(guān)鍵技術(shù)，還需要從場面運(yùn)行、終端區(qū)域、航路航線三個(gè)層面真正將其納入現(xiàn)有空管體系。

對此，國家空域技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、研究員，中國工程院院士陳志杰認(rèn)為，在空域管理方面，無人機(jī)需要解決三個(gè)方面的核心問題：無人機(jī)如何應(yīng)對感知/避撞能力降低？怎樣通過技術(shù)讓無人機(jī)駕駛員或者管理者更直觀地感知飛行距離、時(shí)間、速度等關(guān)鍵信息？有人駕駛與無人駕駛?cè)诤系闹c(diǎn)在哪里？

在這三個(gè)核心問題中，前兩個(gè)主要涉及技術(shù)發(fā)展，第三個(gè)則側(cè)重于運(yùn)行管理。“目前，我們在空域管理方面，將運(yùn)輸航空、軍事航空等分開進(jìn)行規(guī)劃。然而，從無人機(jī)駕駛航空需求方面來看，未來我們必須進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，推行空域統(tǒng)一管理，增強(qiáng)空域管理的整體性，實(shí)現(xiàn)分層治理。推動(dòng)更多航天技術(shù)、設(shè)施、能力和信息服務(wù)民航空管，構(gòu)建空天地一體化的民航控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)體系創(chuàng)新，服務(wù)全球空管發(fā)展。”

低空空域發(fā)展前景廣闊

天空是一個(gè)立體空間。與地面交通相比，空中交通顯然具有更大潛力。“我們都知道低空空域是一個(gè)非常有前景的空間。未來，無人機(jī)以及飛行汽車等新型載運(yùn)工具將在低空空域發(fā)揮更大作用。”南京航空航天大學(xué)通用航空與飛行學(xué)院副院長張洪海預(yù)測。

與大型無人機(jī)瞄準(zhǔn)物流運(yùn)輸市場不同，城市地空交通的需求更加多元。在張洪海看來，“大型城市人口密集、需求更大，具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。特別是在城市地面交通擁堵不斷加劇的今天，如何提升交通出行體驗(yàn)是一個(gè)世界難題。目前，大家都在進(jìn)行地下空間開發(fā)，但地下空間資源也是有限的。我們認(rèn)為，未來，城市交通發(fā)展勢必向上開發(fā)，而對0米至500米空間的開發(fā)利用已經(jīng)成為熱點(diǎn)研究方向。”

城市空中交通即UAM（Urban Air Mobility）。目前，歐美地區(qū)已將其納入先進(jìn)城市空中交通范圍。“由于城市空間有限，UAM的發(fā)展基本上是構(gòu)建以垂直起降為主，以點(diǎn)到點(diǎn)、門對門運(yùn)輸為主的全新立體交通系統(tǒng)。”張洪海表示，一般來說，UAM航空器應(yīng)該具有自動(dòng)化程度高、智能化程度高的特點(diǎn)，是未來城市空中交通大眾化、規(guī)模化、智能化發(fā)展的主要工具，因?yàn)橹挥羞@樣才能催生低空經(jīng)濟(jì)，產(chǎn)生效益。

如今，不少國家已經(jīng)開展了UAM方面的實(shí)驗(yàn)與探索。例如，韓國計(jì)劃在2025年建成城市高速公路，劃設(shè)相關(guān)專用空域，引入城市空管系統(tǒng);巴西則表示將建設(shè)更加可持續(xù)的城市空中交通生態(tài)系統(tǒng);法國建立了首個(gè)垂直機(jī)場，計(jì)劃于2024年巴黎奧運(yùn)會(huì)期間提供相關(guān)服務(wù)。

對于這一前沿領(lǐng)域，中國也在積極布局。2019年，中共中央、國務(wù)院印發(fā)《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》提出，加強(qiáng)新型載運(yùn)工具研發(fā)。瞄準(zhǔn)新一代信息技術(shù)、人工智能、智能制造、新材料、新能源等世界科技前沿，加強(qiáng)對可能引發(fā)交通產(chǎn)業(yè)變革的前瞻性、顛覆性技術(shù)研究。強(qiáng)化汽車、民用飛行器、船舶等裝備動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)研發(fā)，突破高效率、大推力/大功率發(fā)動(dòng)機(jī)裝備設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)。2021年，國務(wù)院印發(fā)《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》，提出推進(jìn)城市群內(nèi)部交通運(yùn)輸一體化發(fā)展，明確要研究布局綜合性通用機(jī)場，疏解繁忙機(jī)場的通用航空活動(dòng)，發(fā)展城市直升機(jī)運(yùn)輸服務(wù)，構(gòu)建城市群內(nèi)部快速空中交通網(wǎng)絡(luò)。

雖然發(fā)展前景良好，但UAM的發(fā)展也面臨很多挑戰(zhàn)。其中很重要的一點(diǎn)是，UAM航空器在城市內(nèi)部運(yùn)行時(shí)如何保障安全？“UAM產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一定要先有流量，大流量、大規(guī)模、大眾化才能取得效益。與此同時(shí)，作為一種城市交通系統(tǒng)，此類直升機(jī)和無人機(jī)也必須滿足綠色、低碳要求。試想一下，如果直升機(jī)一直在頭頂上嗡嗡作響，民眾肯定無法接受。最重要的一點(diǎn)是，我們需要制定與之相適應(yīng)的交通規(guī)則——一個(gè)安全、高效、經(jīng)濟(jì)、綠色、規(guī)范的城市空管體系。”張洪海說。

空中交通或?qū)⒂瓉泶罂展軙r(shí)代

在人工智能、大數(shù)據(jù)以及5G等技術(shù)的支持下，今天的空中交通網(wǎng)絡(luò)正變得更加精密化、精細(xì)化。隨著更多交通載運(yùn)工具進(jìn)入大眾出行市場，空中交通或?qū)⒂瓉泶罂展軙r(shí)代。

在大空管時(shí)代，融合發(fā)展是關(guān)鍵。“無論是大型無人機(jī)還是城市地空直升機(jī)，其空中管理都是從隔離運(yùn)行開始的，最終一定會(huì)演變成融合運(yùn)行。”張洪海表示，“發(fā)展階段不同以及航空器自動(dòng)化程度不同，決定了管理方式不同。一開始，無人機(jī)是遙控的、手動(dòng)的。但隨著技術(shù)進(jìn)步，無人機(jī)將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)起降、智能自主運(yùn)行。在流量方面，其需求一開始可能比較小，但在商業(yè)化運(yùn)營之后，一定要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模運(yùn)行。即便達(dá)不到地面交通的規(guī)模，其也將成為地面交通的有效補(bǔ)充。目前，我們正處于起步階段，在探索、在研究、在發(fā)展。”

與現(xiàn)有民航運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)相比，大空管時(shí)代需要有針對性地解決一些問題。比如，如何解決“城市峽谷”問題？換句話說，在0米至500米的城市空間內(nèi)，怎樣才能建立一個(gè)全天候的、精密的、不受城市樓宇等建筑干擾的信息管理和指揮系統(tǒng)。再比如，在這些載運(yùn)工具接入民航運(yùn)輸系統(tǒng)后，如何實(shí)現(xiàn)安全高效的管理和運(yùn)行？就特點(diǎn)來說，空中交通具有很強(qiáng)的計(jì)劃性和可控性。然而，UAM的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)高密度、大規(guī)模、多樣化飛行，其靈活、機(jī)動(dòng)的特點(diǎn)如何與現(xiàn)有的空管規(guī)則融合、優(yōu)化，也是一項(xiàng)很大的挑戰(zhàn)。

由此可見，融合運(yùn)行的空中交通是一個(gè)全新體系，與傳統(tǒng)民航空管系統(tǒng)有很大不同。在張洪海看來，“在城際、城鄉(xiāng)發(fā)展時(shí)，融合運(yùn)行需要考慮軍地民協(xié)同。”然而，想要充分展現(xiàn)其潛力，還要考慮航空與地方政府、地方產(chǎn)業(yè)的融合。

科技的發(fā)展與進(jìn)步給空中交通管理帶來了新可能，也帶了很多前所未有的挑戰(zhàn)。對于這些挑戰(zhàn)，我們必須用新的發(fā)展理念和創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略去應(yīng)對。

社會(huì)發(fā)展在提出難題的同時(shí)，也不吝于提供解決方案。事實(shí)上，與過去相比，我們擁有更多技術(shù)手段去應(yīng)對日益多元的局面。例如，在信息方面，2020年，北斗3號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)189項(xiàng)性能指標(biāo)、技術(shù)驗(yàn)證全部通過國際民航組織導(dǎo)航系統(tǒng)專家組會(huì)議審議，標(biāo)志著北斗3號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為全球民航提供服務(wù)的能力得到國際認(rèn)可。當(dāng)越來越多的國產(chǎn)核心技術(shù)取得突破，越來越多的新技術(shù)、新設(shè)備投入應(yīng)用時(shí)，中國民航也在更大、更多元的市場上，為更多旅客提供便捷、順暢的出行體驗(yàn)。