以融合發(fā)展構(gòu)筑大空管時代

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行的“神經(jīng)中樞”，必須全面貫徹新發(fā)展理念，深入實施創(chuàng)新驅(qū)動發(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2億人次的年運輸量，到2035年這一數(shù)字將達到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，飛行技術(shù)的發(fā)展也讓運輸效率不斷提高。目前，全球正發(fā)生著一場以無人駕駛交通為代表的運輸模式變革，其發(fā)展孕育著巨大的潛能和動能。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)展專項規(guī)劃》也明確提出，拓展無人機應(yīng)用領(lǐng)域，引導(dǎo)建立市場化、社會化服務(wù)保障體系，大力發(fā)展新型智能無人駕駛航空器驅(qū)動的低空新經(jīng)濟。鼓勵載人無人駕駛等新型航空器的發(fā)展，帶動城市空中交通快速發(fā)展。支持具備條件的地區(qū)加快推進無人駕駛航空試驗基地（試驗區(qū)）建設(shè)和運行。

大型無人機的出現(xiàn)，將把運輸行業(yè)的效率提升到全新高度，這一點在物流領(lǐng)域表現(xiàn)得尤為明顯。2020年8月，一架大型無人機從寧夏起飛，約一小時后抵達內(nèi)蒙古，并降落在目的地機場。這是順豐旗下大型無人機首次完成載貨飛行，讓大型無人機應(yīng)用于物流場景成為現(xiàn)實。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，大型無人機應(yīng)用于航空物流領(lǐng)域，能有效解決我國偏遠地區(qū)交通不暢、物流不便、成本高昂、運輸效能低下等問題。

盡管大型無人機在生鮮農(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)價值，其實還有很長的路要走。其中，很重要的一點就是如何保障無人機在航路上與有人駕駛航空器保持同等安全水平。這不僅需要無人機突破感知/避撞（DAA）等核心關(guān)鍵技術(shù)，還需要從場面運行、終端區(qū)域、航路航線三個層面真正將其納入現(xiàn)有空管體系。

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

在這三個核心問題中，前兩個主要涉及技術(shù)發(fā)展，第三個則側(cè)重于運行管理。“目前，我們在空域管理方面，將運輸航空、軍事航空等分開進行規(guī)劃。然而，從無人機駕駛航空需求方面來看，未來我們必須進行統(tǒng)籌考慮，推行空域統(tǒng)一管理，增強空域管理的整體性，實現(xiàn)分層治理。推動更多航天技術(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非常有前景的空間。未來，無人機以及飛行汽車等新型載運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。

與大型無人機瞄準(zhǔn)物流運輸市場不同，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)濟價值和社會價值。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是一個世界難題。目前，大家都在進行地下空間開發(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，以點到點、門對門運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)該具有自動化程度高、智能化程度高的特點，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，因為只有這樣才能催生低空經(jīng)濟，產(chǎn)生效益。

如今，不少國家已經(jīng)開展了UAM方面的實驗與探索。例如，韓國計劃在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);法國建立了首個垂直機場，計劃于2024年巴黎奧運會期間提供相關(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)《交通強國建設(shè)綱要》提出，加強新型載運工具研發(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。強化汽車、民用飛行器、船舶等裝備動力傳動系統(tǒng)研發(fā)，突破高效率、大推力/大功率發(fā)動機裝備設(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》，提出推進城市群內(nèi)部交通運輸一體化發(fā)展，明確要研究布局綜合性通用機場，疏解繁忙機場的通用航空活動，發(fā)展城市直升機運輸服務(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)。其中很重要的一點是，UAM航空器在城市內(nèi)部運行時如何保障安全？“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，作為一種城市交通系統(tǒng)，此類直升機和無人機也必須滿足綠色、低碳要求。試想一下，如果直升機一直在頭頂上嗡嗡作響，民眾肯定無法接受。最重要的一點是，我們需要制定與之相適應(yīng)的交通規(guī)則——一個安全、高效、經(jīng)濟、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。隨著更多交通載運工具進入大眾出行市場，空中交通或?qū)⒂瓉泶罂展軙r代。

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

與現(xiàn)有民航運輸產(chǎn)業(yè)相比，大空管時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，在這些載運工具接入民航運輸系統(tǒng)后，如何實現(xiàn)安全高效的管理和運行？就特點來說，空中交通具有很強的計劃性和可控性。然而，UAM的特點是實現(xiàn)高密度、大規(guī)模、多樣化飛行，其靈活、機動的特點如何與現(xiàn)有的空管規(guī)則融合、優(yōu)化，也是一項很大的挑戰(zhàn)。

由此可見，融合運行的空中交通是一個全新體系，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，融合運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)動發(fā)展戰(zhàn)略去應(yīng)對。

社會發(fā)展在提出難題的同時，也不吝于提供解決方案。事實上，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項性能指標(biāo)、技術(shù)驗證全部通過國際民航組織導(dǎo)航系統(tǒng)專家組會議審議，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，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。