【概念】低空经济基础知识

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低空经济基础知识 低空经济的基本 概念 UAV 和 eVTOL 低空经济的产业 链 低空经济的未来 发展 目录 CONTENTS PART 低空经济的基本概念 ■ 低空经济的基本概念 口低空经济的定义 - 官方定义：指以民用有人驾驶和无人驾驶航空器为主，以载人、载货及其它作业等多场景低空飞行活动为牵 引，辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态。 - 通俗定义：以低空无人机和有人机为基础，以运人、运货、特殊作业为目的，涵盖飞行、制造、维护 ( 保 障 ) 、服务等领域的综合产业链。 为低空飞行活动提供航空器等产品和服务。 航空器、零部件、原材料、机载设备、其它。 低空经济的核心产业，对整个低空经济发展发挥牵引和带动作用。 生产作业类、公共服务类、个人消费类。 为低空飞行和空域安全提供保障服务的相关产业。 基础设施建设运营、低空空域管控系统、无人机飞行信息、无人机反制。 支撑和辅助低空经济发展的各种服务性产业。 航空会展、广告、咨询、科教、中介、租赁等。 ■ 低空经济的基本概 念 口低空经济的“四大领域” 综合服务 低空保障 低空飞行 低空制造 · · · · · · · · ■ 低空经济的基本概念 口低空经济的特点 1 辐射面广 覆盖领域全面，服务区域广阔 2 产业链条长 产业链上下游涉及企业类别较多 低空经济 3 成长性强 处于早期阶段，有巨大成长空间 4 带动性强 能够带动相关产业的全面发展 阶段 年代 重要事件 应用探索阶段 ~2006 年 18 世纪末：热气球技术在法国巴黎试验成功，是最早的低空经济活动； 1980 年：日本洋光公司 (Yoichi Inoue) 在农业领域率先使用遥控直升机进行农业作业； 2006 年：英国石油公司 (BP) 使用无人机对海上油田平台进行监测，是无人机在工业领域的首次实际应用； 规范化发展阶段 2006 年 ~2020 年 2016 年： NASA 与 FAA 合作推进美国 UTM( 无人机交通管理系统 ) 建设。同年， FAA 发布第 107 号法 规，规定 了商业用途的小型无人机运营规则。欧洲单一天空空中交通管理研究 (SESAR) 项目提出发展 U-Space 。 2018 年：欧盟修订《第 2018/1139 号法规》 , 将欧盟管理权限扩展至所有的无人机。美国总统签署了 低空 飞行安全法，旨在改善和简化无人机在低空飞行的授权过程。 2019 年：欧洲航空安全局发布了两部无人机通用条例，进一步规范欧洲无人机的标准和运行要求。 2020 年： FAA 发布了远程标识 (Remote ID) 法规，要求大多数无人机在飞行时能够广播身份和位置信息。 普及应用阶段 2021 年 ~ 现在 包括英国、美国在内的多国试行空中出租车。 亚马逊等多家企业开始使用无人机进行货物配送。 ■ 低空经济的基本概 念 口低空经济的发展阶段 资料来源：前瞻产业研究院 口国内低空经济的重要事件 -2021 年 2 月，中共中央、国务院印发《国家综合立体交通网规划纲要》 , 提出“发展交通运输平台经济、 枢纽经济、通道经济、低空经济。”首次将“低空经济”概念写入国家规划。 -2023 年，深圳率先就低空经济产业立法，为低空经济的协同、管控、标准、监管等一系列的问题指明方 向，在助推深圳低空经济高质量发展的同时，也为全国全省推进低空空域管理改革探索经验。 -2023 年 5 月，国务院、中央军委颁布《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》 , 并将于 2024 年 1 月 1 日 起正 式实施，标志着我国无人机产业将进入“有法可依”的规范化发展新阶段。 -2024 年 2 月 27 日，全球首条 eVTOL 跨海跨城空中航线迎来首飞。峰飞航空科技研发的 eVTOL “ 盛世 龙” 从深圳蛇口邮轮母港顺利飞至珠海九洲港码头，将单程 2.5 小时到 3 小时的地面车程缩短至 20 分钟。 -2024 年 4 月 7 日，中国民用航空局在广州为亿航智能 EH216-S 无人驾驶载人航空器系统颁发生产许可证。 加上去年取得的型号合格证、标准适航证， EH216-S 成为全球首个获得适航“三大通行证”的载人无人 驾驶 eVTOL 航空器。 低空经济的基本概 念 民用航空器飞行活动 民用运输航空 通用航空 低空飞行活动 国家航空器飞行活动 军用航空活动 警用航空活动 海关航空活动 低空经济的基本概 念 口低空经济与通用航空的关系 ■ 低空经济的基本概 念 口低空经济的作用 提供公共服务 为公共服务提供了新的手段 可以有力支撑政府的治理能力 推动经济发展 低空经济产业潜力巨大，发展势头强劲 对 区域经济有极强带动作用 支持国防事业 建设平战两用的基础设施，储备人才 有利于加强国防交通运输能力 ■ 低空经济的基本概 念 口低空经济的发展要素 一相关技术是否成熟 一基础设施是否完善 一政策法规是否允许 口相关法律法规支持 法律法规 1. 国务院、中央军委发布《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》 2. 中国民用航空局《国家空域基础分类方法》 3. 工业和信息化部《民用无人驾驶航空器生产管理若干规定》 国家标准、管理规则、规划 1. 国家标准：《民用无人驾驶航空器系统安全要求》 2. 管理规则：《民用无人驾驶航空器运行安全管理规则》 3. 重点规划：工业和信息化部、科学技术部、财政部、中国民用航空局《绿色航空制造业发展纲要 (2023-2035 年 ) 》 4. 重点规划：工业和信息化部、科学技术部、财政部、中国民用航空局《通用航空装备创新应用实施方案 (2024-2030 年 ) 》 低空经济的基本概 念 简称 证 书 名 意义 难度 TC 型号合格证 (Type Certificate) 由中国民航局颁发给申请人 ( 通常是飞机制造商 ) 的证件。 用以证明民用航空产品符合相应适航规章和环境保护要求而颁发的证件。 最难 PC 生产许可证 (Production Certificate) 由中国民航局颁发给申请人的证件，用于表明认可其已建立了一整套的用 于航空器生产的质量系统，能够确保其生产的每一架航空器及其零部件均 能符合经批准的设计，并处于安全可用状态。 很难 AC 单机适航证 (Airworthiness Certificate) 由中国民航局颁发给申请人的证件，用于表示这驾飞机符合经批准的设计， 且处于安全可用状态。 包括标准适航证 ( 没有载客和飞行条件限制 ) 和特殊适航证 ( 不得从事商 业载客运行，且应当在限制条件下飞行，如航测、巡查、空中广告等批准 的用途 ) 。 较难 低空经济的基本概 念 口政策法规：飞行器“三证” 空域种类 划设地域及范围 管制空域 A 通常为标准气压高度 6000 米 ( 含 ) 至标准气压高度 20000 米 ( 含 ) B 划设在民用运输机场上空 C 划设在建有塔台的通用航空机场上空，通常为半径 5 千米、跑道道面一机场标高 600 米 ( 含 ) 的单环结构 D 标准气压高度高于 20000 米； A 、 B 、 C 、 G 类空域以外，可根据运行需求和安 全要求 选择划设为 D 类空域； E A 、 B 、 C 、 G 类空域以外，可根据运行需求和安全要求选择划设为 E 类空域 非管制空域 G ①B 、 C 类空域以外真高 300 米以下空域 (W 类空域除外 ); ② 平均海平面高度低于 6000 米、对民航公共运输飞行无影响的空域； W G 类空域内真高 120 米以下的部分空域 口政策法规：管制空域与非管制空域 2023 年 12 月 21 日，民航局发布《国家空域基础分类方法》 , 对我国空域划设和管理使用进行规范，依据航 空器飞 行规则和性能要求、空域环境、空管服务内容等要素，将空域划分以下 7 类： 低空经济的基本概 念 口国外的低空经济相关概念 · 国外的一些相关概念： UAM:Urban Air Mobility, 城市空中交通 AAM:Advanced Air Mobility, 先进空中交通 IAM: 地区空中交通 RAM: 农村空中交通 SAM: 郊区空中交通 · 城市交通 (UAM) 被认为是重要应用领域，其三大使用场景分别是城市出租车 (15- 50km) 机场班车 (15-50km) 和城际交通 (50-250km) 。 低空经济的基本概 念 ■ 无人机和 eVTOL 口低空飞行器的分类 一直升机 (helicopter) -UAV (Unmanned Aerial Vehicle, 无人机 ) -eVTOL(Electric Vertical Take-off and Landing, 电动垂直起降飞行器 ) 直升机 UAV eVTOL · 载人飞行器 ( 直升机 /eVTOL) · 行业级无人机：快递物流，线路巡检等 · 行业级无人机：物流配送，城市管理等 · 消费级无人机为主 飞行速度 ~70m/s 30-40m/s 10-15m/s 10-15m/s 15-20m/s 1000-6000 米 300-1000 米 120-300 米 120 米以下 载重 ~3000kg ~200kg 10-20kg <10kg n/a 续航 ~600km ~30km ~15km ~10km 15-30km ■ 无人机和 eVTOL 口低空飞行器的飞行高度 低 空 经 济 口无人机的定义 一无人驾驶飞行器 (Unmanned Aerial Vehicle) 的简称。 - 定义：没有驾驶人员、可携带任务载荷、可重复使用、以无线电遥控或者自身程序控制为主的新型航空器。 一特点：体积小、造价低、使用方便，应用场景多。 ■ 无人机和 eVTOL 军用级 工业级 消费级 无人机 ■ 无人机和 eVTOL 口无人机的分类 固定翼 旋翼 扑翼 伞翼 无人飞艇 分类 质量范围 微型无人机 ≤7 kg 轻型无人机 7-116 kg 小型无人机 116-5700 kg 大型无人机 >5700 kg 分类 质量范围 低速无人机 0.3 Ma 亚音速无人机 0.3~0.7 Ma 跨音速无人机 0.7~1.2 Ma 超音速无人机 1.2~5Ma 超超音速无人机 5Ma 分类 活动半径 超近程无人机 <15 km 近程无人机 15-50 km 短程无人机 50-200 km 中程无人机 200-800 km 远程无人机 >800 km 分类 任务高度 超低空无人机 <100 m 低空无人机 100-1000 m 中空无人机 1000-7000 m 高空无人机 7000-18000 m 超高空无人机 >18000 m ■ 无人机和 eVTOL 口无人机的分类 按高度 按重量 按距离 按速度 口无人机的架构 机架 旋翼 电机 飞控系统 挂载系统 ■ 无人机和 eVTOL 系统组件 功能要求 飞控系统 高可靠性、稳定性、微型化、轻量化、智能化、高效率 通信系统 实时联网传输、低时延、大带宽、超视距、图传、数传、远程控制 导航系统 路径规划、自主导航、高精度定位、集群飞行 安全飞行管理系统 认证、实时安全加密 任务载荷系统 机载设备的小型化、轻量化、多样化 机载计算机系统 本地数据分析、环境感知、智能识别、二次应用开发 ■ 无人机和 eVTOL 口无人机的系统组件 系统组件 功能要求 飞行平台系统 是无人机的主体，整合动力装置、飞控系统、导航系统等部件后，携带载荷执行飞行任务 任务载荷系统 决定了无人机的用途，通常包含搜索设备、测绘设备、行业专用设备等多种类型 地面系统 是无人机系统的指挥中心，控制飞行过程与航迹、飞行平台的起降以及通信链路的工作 综合保障系统 对各个分系统进行维护保障、人员调配等，为飞行任务提供必要的支撑 ■ 无人机和 eVTOL 口无人机系统的构成 ■ 无人机和 eVTOL □ 5G 网联无人机 无人机通信方式： · 手机、遥控器直接与无人机进行点对点通信； · 控制端通过 5G 基站与无人机进行通信 ( 覆盖距离更远、通信更安全稳 定 ) 。 □ 5G 网联无人机 5G 无人机 5G 基 站 无人机管理 支撑云平台 Internet 无人机和 eVTOL 运营商 核心网络 光纤宽带 5G 基 站 ■ 无人机和 eVTOL 口 eVTOL -eVTOL 通常念成“易维托” , 全称是 electric Vertical Take-off and Landing, 即电动垂直起降飞行器。 一 简 单来说， eVTOL 就是电动化的、不需要跑道的、可垂直起降的飞机。 -eVTOL 是低空经济的重点发展方向，也是产业关注的焦点。 ■ 无人机和 eVTOL □ eVTOL 与飞行汽车 飞行汽车的产品路径大致分为两类： 一第 1 类，采用陆空一体设计，“能跑也能飞” ; 一第 2 类，电动垂直起降飞行器，简称 eVTOL, “ 只能飞”。 陆空一体设计 □ eVTOL 的优势 - 低噪声： eVTOL 起降运行时的噪音约为 65dB, 比传统直升机 (82dB) 更低。低空飞行对地面影响更 小。 - 更环保：采用电动力，相比于燃油驱动的飞行器而言，更加环保，减少污染。 - 易维护：传统直升机结构复杂、维修要求高； eVTOL 的维护要求相对较低。 - 低成本：采用电动驱动，和传统飞机的内燃机或涡轮发动机推动相比，采购和运维成本更低。 - 高效便捷：和汽车、轮船等出行方式相比，出行时间更短；和民航飞机相比，航前航后费时更短，形式 更灵活；和直升飞机相比，配套基础设施更简单。 无人机和 eVTOL □ eVTOL 的分类 一 多旋翼型 · 采用多个固定螺旋桨实现起降和巡航动作，没有机翼或有短机翼，巡航时依靠推进器提供升力。 · 优点：安全性高，技术风险和研制难度较低，拥有定点悬停能力，结构简单，制造成本和维护成本相对较低。 · 缺点： 噪音水平相对较高，能耗高，载重能力有限，不适合长途运输或重载物品运输。 一复合翼构型 · 采用两套动力系统，有机翼，有独立的推进器分别提供升力和帮助巡航，巡航时依靠机翼而非推进器提供升力。 · 优点：研制风险和制造成本较低，航程较长，时速较高，适合中长途运输。 · 缺点：垂直升力系统和巡航系统分开，产生重量冗余，额外阻力。 - 倾旋翼 ( 矢量推力型 ) · 飞行器有机翼，有任一矢量推进器既提供升力也帮助巡航，实现矢量推力的方式包括但不限于倾转翼、倾转旋翼、倾转涵道。 · 优点：重量较轻，推力较大，速度和航程有优势，灵活性高，能够在狭小空间起降，水平飞行时效率较高，适合长距离飞行。 · 缺点：技术复杂度高，设计和制造难度大，倾转和推力矢量调整的复杂性可能增加安全风险。 无人机和 eVTOL 多旋翼型 复合翼构型 倾旋翼 ( 矢量推力型 ) 示意图 载重 1-3 位乘客 2-5 位乘客 2-7 位乘客 最大时速 80-150 km/h 150-200 km/h 180-250 km/h 最大航程 20-50 km 150-250 km 200-300 km 无人机和 eVTOL □ eVTOL 的分 类 □ eVTOL 的推进方式 一全电动推进方式： 完全依靠电机提供动力，使用可充电电池、电机和螺旋桨组成系统。 由于锂电池能量密度的限制，目前仅适用于轻型飞行器，如单座或双座飞机。 一混合推进方式： 将喷气引擎与电机结合，分为并联混合动力和串联混合动力两种方式。 相比全电驱动，混合推进方式能提供更大的推力，适用于更大型飞行器。 无人机和 eVTOL 全尺寸验证机测试 飞行模式 姿态测试 悬停测试 ■ 无人机和 eVTOL 本场试飞 转场试飞 载人 / 载货试 飞 模拟场景 测试 概念设计 外型设计 动力设计 电路设计 缩比验证机测试 试制原型机试飞 □ eVTOL 的研发过 程 地面试验 悬空试验 起降试验 口低空飞行器的技术挑战 一态势感知与空中避障技术： 城市地形复杂，建筑物众多、气象条件多变、电磁环境恶劣、鸟群飞行较多。为了确保飞行安全，需要提升飞行器在空间复 杂 环境下的障碍物探测能力、路径预测能力、碰撞风险分析能力、多源信息融合能力、避障策略选择能力、航线重新规划能 力。 一智能驾驶技术： 借助视觉、红外、激光雷达和毫米波雷达等新型传感器，采取极简操控方式，通过融合多种传感器增强飞机的环境感知能力， 综合运用 AI 人工智能等新兴技术，对已感知的环境进行智能决策分析，实现飞行器的自主飞行能力。 一航路规划设计： 基于风险规避、四维航迹、城区风险地图、融合人员密度等因素，创造多层级叠加的空中高速公路，建立多维度的城市环境 模 型，甚至数字孪生交通场景，动态规划飞行路线。 一新能源电池技术： 针对电池技术进行创新，提升电池的能量密度、功率密度，实现快速充电、长循环寿命和高安全性等。 无人机和 eVTOL ■ 低空经济的产业 链 口低空经济的产业链 物流行业 其它行业 航空消费 个人出行 资料参考：招商证券 网络设施 数据设施 监管设施 无人机起降场地 防灾救灾 地面保障服务 公共安全 交通治理 空中保障服务 原材料 传感器 摄像机 服务保障设施 检测检验服务 农林牧渔 行业应用 能源电力 延伸服务 低空飞行运营 医疗保障设施 公共服务 适航审定 飞行器维修 目视助航设施 抗干扰系统 通航机场设施、设备 飞行器载荷 安全保卫设施 云台 飞控系统 动力系统 医疗救治 航空器飞行场地 飞行器关键系统及零部件 元器件 低空新型设施基础 消防及应急救援设施 空中交通管制设施 飞行器基础部分 飞行器整机制造 新能源基础设施 低空飞行保障 飞行器制造 保障与运营 应用场景 基础设施 设施维护 飞行培训 国土资源 网络设施 通信 导航 / 定位 感知识别 飞行监控 新能源基础设施 充换电