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隨著全球城市化進(jìn)程的加速,交通擁堵、環(huán)境污染等問題日益嚴(yán)峻,人們對高效、綠色、便捷的出行方式的需求愈發(fā)迫切,低空經(jīng)濟(jì)應(yīng)運(yùn)而生。在科技飛速發(fā)展的當(dāng)下,低空經(jīng)濟(jì)正以一種前所未有的態(tài)勢闖入人們的視野,成為全球經(jīng)濟(jì)增長的新引擎。據(jù)中國民航局預(yù)測,2025年我國低空經(jīng)濟(jì)市場規(guī)模將突破1.5萬億元,到2035年有望達(dá)到3.5萬億元。
圖片來源:億航智能
作為低空經(jīng)濟(jì)的核心載體,飛行器技術(shù)的每一次突破與性能升級都如同在產(chǎn)業(yè)發(fā)展的道路上投下一顆重磅炸彈,而電動(dòng)垂直起降飛行器(eVTOL)更是其中最為耀眼的存在之一。作為顛覆性創(chuàng)新載體,eVTOL正以“三電系統(tǒng)”的革命性進(jìn)步與新型材料的跨越式應(yīng)用,重新定義未來空中交通的邊界。
值得一提的是,在中國西南地區(qū),成渝雙城經(jīng)濟(jì)圈憑借獨(dú)特的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和區(qū)位優(yōu)勢,正在成為低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新高地。在此背景下,由榮格工業(yè)傳媒主辦,重慶市航空航天學(xué)會、重慶交通大學(xué)、重慶大學(xué)低空經(jīng)濟(jì)與裝備聯(lián)合研究中心、重慶大學(xué)新質(zhì)生產(chǎn)力研究院聯(lián)合主辦,重慶市通用航空協(xié)會、成都市航空航天學(xué)會協(xié)辦以及億航智能支持的“2025 eVTOL關(guān)鍵技術(shù)及制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會”在重慶舉辦。本期,我們將擷取會議中的亮點(diǎn)以饗讀者,希望能為正在致力于低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的先行者們亮點(diǎn)思維星空。
eVTOL:低空經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力
在低空經(jīng)濟(jì)的眾多組成部分中,eVTOL無疑是最具潛力和發(fā)展前景的領(lǐng)域之一。eVTOL是一種新型的飛行器,它采用電動(dòng)垂直起降技術(shù),無需跑道即可實(shí)現(xiàn)起飛和降落,具有靈活性強(qiáng)、噪音低、運(yùn)營成本低等優(yōu)點(diǎn)。這些特點(diǎn)使得eVTOL在城市空中交通、物流配送、應(yīng)急救援等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
從市場數(shù)據(jù)來看,eVTOL市場正處于快速增長階段。根據(jù)EVTank預(yù)測,預(yù)計(jì)到2035年,全球電動(dòng)垂直起降航空器(eVTOL)保有量將達(dá)到26000架,帶動(dòng)全球電動(dòng)垂直起降航空器(eVTOL)累計(jì)市場規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到1600億美元。目前,全球已經(jīng)有眾多企業(yè)紛紛布局eVTOL領(lǐng)域,包括航空巨頭、科技公司和初創(chuàng)企業(yè)等。這些企業(yè)加大了在研發(fā)方面的投入,不斷推出新型的eVTOL產(chǎn)品,推動(dòng)了eVTOL技術(shù)的不斷進(jìn)步。
例如,始于2004年的牧羽天航空科技擁有20多年飛機(jī)研發(fā)制造經(jīng)驗(yàn),2022年,公司定位于重載貨運(yùn)無人eVTOL無人機(jī)——飛行重卡,整機(jī)和系統(tǒng)幾乎90%為自研自制,具有極大的成本優(yōu)勢,從飛機(jī)概念、總體、氣動(dòng)、強(qiáng)度、航電全部為自主設(shè)計(jì)。牧羽天航空科技(江蘇)有限公司副總經(jīng)理竇新秋在大會上介紹了牧羽天航空科技的兩款飛行重卡——AT1300和AT8000的應(yīng)用場景和優(yōu)勢。
其中,AT1300是噸級油電混動(dòng)eVTOL,是全球第一個(gè)完成轉(zhuǎn)換飛行的飛行重卡,可以完成垂直起降、點(diǎn)對點(diǎn)、快速物資運(yùn)輸,也可以進(jìn)行空中巡邏、察打、對地遙測、遙感,以及進(jìn)行應(yīng)急救援、空中中繼、人工增雨等工作;AT8000起飛重量達(dá)8噸,分為增程版和純電版,增程版載重3.5噸,航程為1000公里,純電版載重2.2噸,航程300公里。AT8000可實(shí)現(xiàn)將傳統(tǒng)航空3段式運(yùn)輸變成門到門一段式運(yùn)輸,噸公里成本下降65%為2.6元。
隨著航空發(fā)展探索清潔能源載體(氫)在航空動(dòng)力中去碳化的潛力,全球正在加速推進(jìn)氫動(dòng)力在航空領(lǐng)域的應(yīng)用。哈爾濱工業(yè)大學(xué)重慶研究院氫動(dòng)力及低碳能源研究中心副主任劉海東表示,常規(guī)動(dòng)力源飛機(jī)碳排放較高,電池動(dòng)力飛機(jī)續(xù)航受限,燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)是提高飛機(jī)續(xù)航、降低碳排放的選擇之一。氫動(dòng)力系統(tǒng)壽命長,全周期平均成本低;氫動(dòng)力無人機(jī)的作業(yè)效率更高、維護(hù)成本更低、運(yùn)行壽命更長、安全性高,這些優(yōu)勢讓氫動(dòng)力eVTOL成為一大可選項(xiàng)。
“氫動(dòng)力飛機(jī)市場大,亟需布局氫動(dòng)力航空關(guān)鍵技術(shù)研發(fā),打通與氫能產(chǎn)業(yè)上下游協(xié)同創(chuàng)新的技術(shù)應(yīng)用模式。圍繞未來氫能航空發(fā)展趨勢,探索氫動(dòng)力飛機(jī)新模式。”劉海東表示,“未來,強(qiáng)化技術(shù)攻關(guān)、完善基礎(chǔ)設(shè)施、深化場景應(yīng)用、優(yōu)化政策協(xié)同,氫動(dòng)力eVTOL還有一條漫長的道路要走。”
此外,作為特殊的eVTOL,飛行汽車和浮空飛行器發(fā)展的現(xiàn)狀和前景又是如何的呢?重慶交通大學(xué)航空學(xué)院副院長兼綠航院常務(wù)副院長鄧濤教授/博導(dǎo)表示,進(jìn)入21世紀(jì),人們在電動(dòng)化智能化的全新技術(shù)體系下,在低空智能交通的全新應(yīng)用場景中,重新探索飛機(jī)和汽車的結(jié)合。
飛行汽車是一個(gè)復(fù)雜的綜合技術(shù)集成體,需要具備空地兩棲運(yùn)動(dòng)模式切換功能,可實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能、安全的城市立體交通出行和特殊條件的交通暢通。飛行汽車的發(fā)展還面臨著規(guī)劃問題、市場問題、技術(shù)問題等各種問題,還有載荷航程、適航安全性、陸空相容性等瓶頸。“針對飛行汽車性能而言,垂直起降與推進(jìn)噪聲大且效能低、車身升阻比小、底盤重和結(jié)構(gòu)碰撞安全性差,以及低空飛行駕駛安全性問題,是其面臨的主要瓶頸。而高功率密度電動(dòng)推進(jìn)、高升阻比輕質(zhì)車體、低空飛行智能駕駛是解決上述瓶頸的主要途徑和關(guān)健核心技術(shù)。”鄧濤教授分享道。
潛在的低空飛行器場景還有很多,可以按照生產(chǎn)作業(yè)類、公共服務(wù)類、航空消費(fèi)類這三類進(jìn)行細(xì)化產(chǎn)業(yè)門類和服務(wù)鏈條的擴(kuò)展。其中,浮空飛行器可廣泛應(yīng)用于城市場景和非城市場景,為加速技術(shù)研發(fā)向商業(yè)轉(zhuǎn)化的奠定了基礎(chǔ)。“低空經(jīng)濟(jì)為浮空器產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供新土壤。”中國特種飛行器研究所綜合技術(shù)部副部長曾奎表示道。
當(dāng)前,浮空飛行器電動(dòng)化的發(fā)展,與機(jī)電、電氣、軟件、新材料等相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展密切相關(guān)。“這些領(lǐng)域近年來的技術(shù)大發(fā)展和市場成熟度為浮空飛行器電動(dòng)化的發(fā)展奠定了一定的基礎(chǔ),但若將其運(yùn)用到浮空飛行器領(lǐng)域并實(shí)用,仍面臨很大挑戰(zhàn),特別是電池容量指標(biāo)(導(dǎo)致續(xù)航不足)和電動(dòng)化適航體系(無可執(zhí)行的適航規(guī)章)兩個(gè)方面。”曾奎坦言。
“浮空飛行器作為新興的低空載體,擁有諸多應(yīng)用場景,包括空中游覽、表演飛行、測(海洋、環(huán)境、生態(tài))、電力作業(yè)、應(yīng)急管理、警務(wù)安防、應(yīng)急救援、醫(yī)療物資轉(zhuǎn)運(yùn)等,正在成為低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推動(dòng)力。隨著《低空飛行服務(wù)保障體系建設(shè)方案》政策落地,浮空飛行器有望在3-5年間實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營突破,成為低空經(jīng)濟(jì)新增長極。”曾奎展望道。
低空經(jīng)濟(jì)的“隱形跑道”:飛行安全
當(dāng)無人機(jī)穿梭于城市樓宇間配送物資,當(dāng)電動(dòng)垂直起降飛行器載著游客掠過城市天際線,當(dāng)農(nóng)業(yè)無人機(jī)在廣袤田野上精準(zhǔn)播種——低空經(jīng)濟(jì)正以重塑人類生產(chǎn)生活圖景。然而,這片距離地面1000米以下的“空中藍(lán)海”,在釋放萬億級市場潛力的同時(shí),也面臨著比傳統(tǒng)航空更為復(fù)雜的安全挑戰(zhàn)。在低空經(jīng)濟(jì)從試驗(yàn)性應(yīng)用轉(zhuǎn)向規(guī)?;\(yùn)營的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn),安全已不再是技術(shù)參數(shù)表上的附屬項(xiàng),而是決定整個(gè)產(chǎn)業(yè)能否真正“起飛”的生命線。對于地方政府、相關(guān)應(yīng)用行業(yè)及企業(yè)而言,如何細(xì)化監(jiān)管、統(tǒng)籌規(guī)劃、高效利用應(yīng)用場景和相關(guān)設(shè)施設(shè)備、作業(yè)信息和數(shù)據(jù),是低空經(jīng)濟(jì)在應(yīng)用端高質(zhì)量發(fā)展的一大挑戰(zhàn)。
“低空應(yīng)用企業(yè)及地方政府需要通過加強(qiáng)遠(yuǎn)程監(jiān)管、細(xì)化管控維度、加強(qiáng)系統(tǒng)集成管理等手段保障低空空域以及飛行任務(wù)的安全有序,并通過應(yīng)用場景創(chuàng)新有序引導(dǎo)低空飛行器及相關(guān)配套設(shè)施的高效利用,有效賦能任務(wù)需求及低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。”成都時(shí)代星光科技有限公司董事長兼總經(jīng)理彭彥平分享道。
時(shí)代星光集成在無人機(jī)平臺及相關(guān)配件領(lǐng)域的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)以及無人機(jī)行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),自研戰(zhàn)狼S200空天地一體化AI指控系統(tǒng),是一套基于空、天、地一體化集成的智能無人機(jī)指揮系統(tǒng)解決方案。其可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)視覺精準(zhǔn)引導(dǎo)降落、機(jī)器視覺識別進(jìn)行鎖定和跟蹤、5G公網(wǎng)控制延時(shí)/專網(wǎng)控制延時(shí)、360°高速避障飛行(15米/秒)、多機(jī)協(xié)同驗(yàn)證,可以應(yīng)對行業(yè)難點(diǎn)。
“低空開放加速,安全成為eVTOL商業(yè)化落地最大瓶頸。”成都戎星科技有限公司低空安全系統(tǒng)總師石潤表示道,“低空經(jīng)濟(jì)作為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),蓬勃發(fā)展的同時(shí),低空安全問題也伴隨而來。eVTOL由于載人/載物的特性,對安全技術(shù)的要求更高。”
據(jù)石潤介紹,根據(jù)eVTOL危險(xiǎn)源要素與具體場景的組合,所產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)等級也各不相同,但每種風(fēng)險(xiǎn)均需重視。戎星公司結(jié)合自身技術(shù)積累和產(chǎn)業(yè)定位,重點(diǎn)針對危險(xiǎn)因素中的頻域和空域部分,提供頻譜安全保障和空域安全保障解決方案,支持多種應(yīng)用場景,可構(gòu)建立體式安全防護(hù)體系。隨后,他詳細(xì)介紹了戎星公司的導(dǎo)航抗干擾、導(dǎo)航誘騙檢測、干擾源定位溯源、飛行器任務(wù)管理、飛行器集群管理、飛行目標(biāo)融合感知、空域“黑飛”管控等產(chǎn)品技術(shù)。
那么,AI在低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有哪些應(yīng)用呢?交控科技股份有限公司資深系統(tǒng)專家劉超分享了四大場景:通過人工智能算法,對無人機(jī)獲取的影像信息進(jìn)行識別,從而轉(zhuǎn)換為管理決策依據(jù);基于空域管理算法,依托AI對空域內(nèi)無人機(jī)進(jìn)行智能化管理,保證飛行安全,提高作業(yè)效率;使用多模態(tài)大模型,進(jìn)行自主化識別推演,探索對于未訓(xùn)練場景的識別能力;搭載邊緣計(jì)算模塊,以SLAM建模代替GNSS定位,打造隧道內(nèi)飛行AI無人機(jī)。
“低空航空器制造、飛行服務(wù)平臺及空域管理系統(tǒng)、數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施、低空場景開發(fā)等為低空經(jīng)濟(jì)迎來諸多發(fā)展機(jī)遇,同時(shí)也面臨著法規(guī)和管理框架、安全與效率、人才培養(yǎng)等多方面的挑戰(zhàn),相信行業(yè)未來可期。”劉超總結(jié)道。
蓬勃發(fā)展的產(chǎn)業(yè)鏈支撐力量
eVTOL產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開上游產(chǎn)業(yè)鏈的支持。例如,在三電系統(tǒng)方面,電池是eVTOL的關(guān)鍵部件之一。目前,eVTOL對電池的能量密度、安全性和充電速度等方面提出了更高的要求。此外,電機(jī)和電控系統(tǒng)也在不斷升級,以提高eVTOL的動(dòng)力性能和飛行穩(wěn)定性。
先進(jìn)材料在eVTOL的制造中也起著至關(guān)重要的作用。eVTOL需要采用輕質(zhì)、高強(qiáng)度的材料來減輕自身重量,提高飛行效率。碳纖維復(fù)合材料具有重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于eVTOL的結(jié)構(gòu)件制造中。此外,一些新型材料如陶瓷基復(fù)合材料、納米材料等也在不斷研發(fā)和應(yīng)用中,有望進(jìn)一步提升eVTOL的性能。
結(jié)構(gòu)件制造是eVTOL生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。結(jié)構(gòu)件制造企業(yè)需要不斷提高生產(chǎn)工藝水平和質(zhì)量控制能力,以滿足eVTOL制造商的要求,機(jī)床、刀具及夾具制造商可以在其中挖掘到機(jī)遇。同時(shí),一些企業(yè)還在探索采用先進(jìn)的制造技術(shù),如3D打印技術(shù),來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件的快速制造和個(gè)性化定制。
庫卡機(jī)器人(上海)有限公司行業(yè)拓展部負(fù)責(zé)人吳其介紹了典型的航空制造工藝過程:航空結(jié)構(gòu)價(jià)值鏈包括部件生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)化裝配、飛機(jī)產(chǎn)品的運(yùn)營服務(wù),機(jī)器人、摩擦焊設(shè)備、多功能末端工具、物流運(yùn)輸設(shè)備等自動(dòng)化設(shè)備在其中起到了重要的作用。
“庫卡的航空智能制造能力中心專注航空智能制造領(lǐng)域,不斷地持續(xù)成長,在這一領(lǐng)域擁有超過25年的專業(yè)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。在設(shè)計(jì)與開發(fā)方面,還可以利用視覺軟件和機(jī)器人校準(zhǔn)提高機(jī)器人精度,通過使用力扭矩和RSI來控制防滑和施加夾緊力提高機(jī)器人的剛度。”此外,他還分享了庫卡具備移動(dòng)性的智能機(jī)器人設(shè)備解決方案以及其在空客A320機(jī)身裝配、空客Atlantique制孔和緊固及波音777機(jī)身裝配領(lǐng)域的應(yīng)用案例,展現(xiàn)了庫卡未來在eVTOL制造領(lǐng)域的潛力。
卡爾蔡司(上海)管理有限公司產(chǎn)品經(jīng)理張偉康表示,蔡司重點(diǎn)關(guān)注汽車、機(jī)床、工程與重機(jī)械、電力與能源、醫(yī)療、航空航天、電子工業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域,其擁有的納米級質(zhì)量解決方案-顯微鏡、用于高效生產(chǎn)控制的一體化三維計(jì)量系統(tǒng)、微米級質(zhì)量解決方案-三坐標(biāo)和X-Ray無損檢測系統(tǒng)等一系列產(chǎn)品組合和解決方案可以為制造業(yè)提供全套服務(wù)。
在低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域,蔡司對于保證旋翼航空器、航空器電機(jī)、電機(jī)殼體、電機(jī)定子、電機(jī)轉(zhuǎn)子軸、陶瓷軸承、螺旋槳、鋰電池等諸多零部件制造的質(zhì)量方面都有相應(yīng)的解決方案。“轉(zhuǎn)子軸精度要求更高一些,會用上我們的三坐標(biāo)解決方案;陶瓷軸承輕量化要求更高,并且需要隔絕電腐蝕,轉(zhuǎn)速要求高,精度要求高,未來軸承領(lǐng)域越來越多客戶對全自動(dòng)的在線監(jiān)測要求越來越多,蔡司針對這些趨勢都有相應(yīng)的解決方案。”值得一提的是,蔡司每年銷售額的15%會投入研發(fā),這也是蔡司技術(shù)底氣的來源。
寫在最后
當(dāng)成渝雙城的低空試驗(yàn)走廊劃破西部蒼穹,中國低空經(jīng)濟(jì)正以“政策+市場”的雙螺旋結(jié)構(gòu)加速攀升,這片離地面最近的經(jīng)濟(jì)藍(lán)海,不僅承載著通用航空的百年夢想,更孕育著立體交通革命的基因密碼——從無人機(jī)物流重構(gòu)城市供應(yīng)鏈,到電動(dòng)垂直起降飛行器重塑都市通勤,每一次升空都在重新定義人類與天空的關(guān)系。此刻,中國低空經(jīng)濟(jì)的“起飛鍵”已然按下,讓我們共同見證這場靜默卻震撼的產(chǎn)業(yè)革命,如何將“低空”二字書寫成新時(shí)代的發(fā)展注腳。
來源:榮格-《智能制造縱橫》
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