面向多品种大批量生产的航天飞行器智能工厂 关键技术研究 刘骁佳 1，夏永江 2，戴 铮 1，王 堃 1，刘 晓 1，洪海波 1 （1. 上海航天精密机械研究所，上海 201600；2. 上海航天技术研究院，上海 201109） 摘 要: 我国航天领域的快速发展使得航天飞行器的品种和批量大幅增加，对其研制生产周期、成本和质量的 管控能力提出了更高的要求。基于当前航天飞行器加工、装配车间发 展现状，提出面向未来多品种、大批量生产的 航天飞行器智能工厂发展思路和总体架构，并从资源动态组织、人机协同制造、质量智能检验和产业链高效协同等 维度分析智能工厂的关键技术，通过将制造技术与数字化、智能化技术深度结合，为我国航天飞行器制造智能工厂 建设提供借鉴。 关键词: 航天飞行器； 大批量生产； 智能工厂 中图分类号: V 468 文献标志码: A DOI: 10.19328/j 19328/j.cnki.2096‑8655.2025.02.007 引用格式： 刘骁佳，夏永江，戴铮，等 . 面向多品种大批量生产的航天飞行器智能工厂关键技术研究［J］. 上海航 天（中英文），2025，42（2）：58-66. Research on Key Technologies of Intelligent Factories for Multi-variety and Large- scale

Advanced, 5G-A）和卫星互联网为基础，通过融合飞行器对万物（Aircraft to Everything, A2X）通信 以及自组织网络，构建空天地多层次协同覆盖的端到端信息化系统，服务低空应用的网络、 终端和平台。本白皮书对低空智联网进行深入剖析，基于应用场景和需求的分析，探索以 5G-A 网络和卫星互联网为基础、低空飞行器间通信和自组织网络为补充的立体协同覆盖网 络架构，研讨 络架构，研讨以高效空口传输、通信覆盖增强、卫星接入、飞行器间直接通信为代表的无 线传输技术，研讨以空地融合组网、身份接入认证、移动性管理、高效灵活的无线自组织、 低空网络节能、频谱分配与干扰管理为代表的组网与网络技术，研讨以通信与导航融合、 通信与感知融合、通信与智能融合、通信与算力融合、空域安全管控为代表的跨域融合技 术，形成空天地多层次的通导感智算网络，解决低空飞行中的通信、导航、感知、管控以 ......................................................................................... 20 4.4 飞行器间直接通信技术................................................................................21 4.5 空地融合组网技术

................................................................................23 10.1 飞行汽车与垂直起降飞行器普及.................................................................................23 10.2 元宇宙与低空经济融合 年） 1. 累计建成 100 个以上通用机场，实现全国重点城市低空起降点 全覆盖，形成较为完善的低空基础设施网络。 2. 建成全国统一的低空交通管理系统与数据共享平台，实现 90% 以上低空飞行器实时监控与飞行计划智能管理。 3. 在低空物流、空中游览等领域开展 10 - 15 个人工智能与大模型 应用示范项目，验证技术可行性与商业模式。 4. 推动低空经济数据要素市场化交易，建立 3 2025 年，在京津冀、长三角、粤港澳大湾区完成 5000 个 5G 低空通信基站建设，实现试点区域 1000 米以 下空域 5G 信号连续覆盖。 2. 应用场景开发 1. 联合通信运营商与低空飞行器制造商，开展 5G - U（非授 权频谱 5G）技术在低空通信中的应用试验，重点突破低 时延、高可靠通信技术难题。开发基于 5G 的无人机远程 操控、高清视频回传、编队飞行控制等应用场景。 3

长和低空空域利用亟待优化的趋势。随着城市化进程的加快和新兴 产业的发展，各类航空活动逐渐向低空空域扩展，涉及无人机、通 用航空、紧急救援、物流运输等多个领域。根据民航局的数据，预 计在未来五年内，低空飞行器的市场规模将达到数千亿元，航空运 输的频率和种类将显著增加。这一背景使得在低空空域开辟公共航 线显得尤为必要。 在全球范围内，许多国家已经开始了低空空域的体系化管理。 “ ” 例如，美国在 低空空域用户联合体 公共航线的建立为解决交通拥堵、提高应急救援效率、推动当地经 济发展提供了新的解决方案。 在此背景下，低空公共航线的规划设计方案应当满足以下几个 方面的需求：  安全性：确保飞行器在低空运行中的安全，避免与建筑物和其 他飞行器发生冲突。  高效性：优化航线设计，提高运输的时效性和经济性。  环境友好：降低噪音和排放，保护居民的生活环境和生态平 衡。  灵活性：能够适应不同的航空活动需求，包括紧急救援、快递 灵活性：能够适应不同的航空活动需求，包括紧急救援、快递 物流和观光旅游等。 此外，随着无人机技术的不断发展，低空公共航线的实施将更 加依赖有效的空域管理和信息共享平台。通过引入智能化的空域管 理系统，能够实时监控低空飞行器的运行状态，实现飞行调度的动 态管理。同时，信息化平台将支持航空器与地面控制中心的实时通 信，提高运输效率与安全性。 基于以上背景，低空公共航线的规划设计方案不仅需要对现有 空域资源进行合理配置，还需考虑未来技术的发展和社会需求的变

类低空飞行活动提供一站式、高效便捷的服务。 2. 基础设施完善：建成布局合理、功能齐全的飞服中心、 配套设施，完成通导监气等地面基础设施以及起降基 础设施建设。在全市范围内建设 [X] 个低空飞行起降 点，确保低空飞行器能够安全、便捷地起降。 3. 应用场景拓展：打造多样化的无人机应用场景，涵盖 应急救援、物流配送、农林植保、城市管理、旅游观 光等领域，培育 [X] 个以上具有示范效应的低空经济 应用项目，推动低空经济与实体经济深度融合。 培育一批具有自主知识产权的科技成果，提升 xx 市的 科技创新能力。 二、项目建设内容 2.1 低空飞行服务平台系统建设 1. 飞行计划管理模块 1. 开发一套智能化的飞行计划申报与审批系统，支 持各类低空飞行器用户通过网页端或移动端便捷 地提交飞行计划。系统将自动对飞行计划进行合 规性检查，包括飞行区域、高度、时间等是否符 合相关规定。 2. 建立与军民航管制部门的信息交互接口，实现飞 行计划的快速传输与审批反馈。利用大数据分析 集成先进的雷达、ADS - B（广播式自动相关监 视）、无人机反制等技术设备，构建全方位、多 层次的空域动态监控体系，实现对低空飞行区域 内飞行器的实时定位、轨迹跟踪和状态监测。 2. 开发实时监控软件平台，以直观的可视化界面展 示空域内飞行器的分布情况、飞行轨迹、速度、 高度等信息。当发现异常飞行行为时，系统能够 及时发出预警，并提供相应的处置建议。 3. 气象信息服务模块 1

求 •低空领域开放和 技术进步催生新 的商业模式和消 费场景，为经济 增长注入新动力。 例如，城市空中 交通、低空物流 配送等新型业态 不断涌现。 加强国防建设 和应急救援能 力 •低空飞行器在国 防领域具有独特 优势，同时能快 速到达灾区实施 救援，提高救援 效率和成功率。 提升交通运输 能力 •低空交通弥补地 面交通不足，提 高交通系统整体 效率和灵活性， 促进资源优化配 置和经济协同发 的经济联系和合 作。 三、主要构成产业分析 • 包括通用航空器、无人机等低空飞行器的研发、生产与销售。 低空制造产业 • 提供低空飞行服务，如空中观光、空中物流等。 低空飞行产业 • 为低空飞行提供地面保障、空中交通管理等支持。 低空保障产业 • 包括低空经济相关的教育培训、金融服务等。 综合服务产业 行业趋势 电动 / 混动飞行器的时代正在到来  波音、空客、西门子、丰田、 RR 、 NASA 于前线，而 且炸毁了俄罗斯战略轰炸机。 （一）军用市场需求 美空军 敏捷至上计划 第一类场景为运输 4-5 名乘客或同等重量货 物的大型飞行器，第二类场景为 1-2 名乘客或同 等重量货物的小型飞行器，第三类场景为大型无 人货运飞行器。 美陆军 未来战术无人机计划 取代传统轻型固定翼侦察无人机，具 有便于安装部署、发射方式灵活等优点。 目前在五个作战单位进行实地测试。

架。该参考架构明确了低空智能网联体系的发展蓝图，得 到了有关部委和业界广泛认可。 2 然而，低空智能网联体系建设是一个跨领域、跨行业 的复杂系统工程，其发展面临安全与效率的双重考验，涉 及从飞行器制造到运行管理的全链条协作，其主要要素与 现有运输航空、通用航空存在差异。传统运行模式和航空 基础设施不足以支撑未来低空安全高效的监管和服务要求， 需要在空域管理、运行规则、技术方案选择、基础设施建 发展和建设，具体实现思路如下图所示。 图 1 基于运行风险的系统分级发展和建设思路 （二）分级方案 由于无人机本体安全水平与场景耦合度较小，在开展 运行风险分级时，可暂不考虑飞行器本体风险和由其引发 的对地、对空风险，可将其作为修正量，依据无人机本体 6 安全水平，最终修正场景分级。 无人机为主的应用场景的运行风险可视为该场景中航 空器空中碰撞概率与事故严重性的乘积。空中碰撞概率与 本；还要注重运营过程中的成本控制，通过提高系统的运 行效率和资源利用率降低运营成本。 9 （二）低空智能网联体系建设路径 低空智能网联体系的建设是一项涉及运行场景与模式、 飞行器及管理服务能力、技术方案等方面的复杂系统性工 程。总体思路路径是“场景牵引、风险分级、能力映射、 技术迭代”，以运行场景为起点、以可接受安全水平为底 线、以所需能力为桥梁、以技术方案为落点，通过多方协

3.1 安全体系的“人-机-环-管”四要素模型及新维度............................................................. 14 3.2 飞行器安全：适航审定（TC/PC/AC）的核心作用与中国优势 ........................................ 15 3.3 基础设施安全：从“参数对齐”到“治理达标” . 30 6.1 主动安全：基于数字孪生的风险预警与应急预案仿真推演 .............................................. 30 6.2 智能安全：飞行器自主感知、决策与避障技术的发展路径 .............................................. 30 6.3 可信安全：从飞行安全到低空安防，构建一体化反制与加密体系 的典型代表。 图 1-1：低空经济新维度 其“新质生产力”内涵体现在多个层面： ⚫ 技术革命性突破：低空经济的发展是航空技术、新能源技术和数字技术深度融合的产物。 以 eVTOL（电动垂直起降飞行器）为例，其涉及的分布式电力推进（DEP）、高能量密 度电池、先进飞行控制、轻量化复合材料、高集成度航电系统等，均是前沿技术的集成 创新。它并非传统通用航空的简单延伸或电动化，而是在动力范式、能源形式和控制方

业务，超 5000 架直 升机和固定翼飞机参与其中。 日本明确 2025 年和 2030 年发展目标，包括启动先进空中交通服务、实 现电动垂直起降飞行器空中出租车和重型货运无人机业务的全面商业化。本 田、丰田等企业积极参与电动垂直起降飞行器研发。在应用场景拓展上，日 3 本不仅在石油海上平台飞行、港口直升机引航等工业领域开展广泛应用，还 在观光娱乐、医疗救护、山区搜救等民生领域进行积极探索。 中交通管理 和航空基础设施四大领域进行布局。德国聚焦工业和物流应用，通过严格的 空中管制法律引导，鼓励相关公司开发空中出租车、载人飞行器等产品。欧 盟还通过“地平线 2020”和“地平线欧洲”两期计划，孵化出多个城市空中 交通项目和企业，为电动垂直起降飞行器产业发展提供全方位支持。 国际标准：ETSIEN303645《Cyber Security for Consumer Internet 活力与动能。其中人工智能的结合，进一步推动了低空应用的智能化与自动 化。 通过集成先进的传感器、导航系统和人工智能技术，智能航空系统能够 实现飞行器的自动起飞、巡航和降落，大大提高了低空应用的运营效率。智 能低空系统还能实时监测飞行器的状态，及时发现并处理潜在的安全隐患， 从而确保低空经济的稳定运行。图像识别与视频监控结合人工智能技术后， 可实现农业场景下的虫害病灾监测、应急场景下的水火风电监控、旅游场景

...........166 1. 项目背景 航空飞行营地及研学基地的低空经济项目背景，主要源于近年 来航空业的快速发展以及国家对低空空域管理政策的逐步放宽。随 着民用航空市场的逐步开放与飞行器技术的革新，航空飞行活动不 仅限于传统的商业航班，更多的飞行方式开始受到重视，例如无人 机、轻型飞机和直升机的使用，这为低空经济的兴起提供了良好的 基础。 在全球范围内，低空经济逐渐成为各国经济发展的新增长点。 场需求。在我国，随着地方政府对低空空域的重视，利用航空资源 进行经济活动的理念逐渐得到推广，低空经济也随之崛起。 首先，航空飞行营地及研学基地具备独特的地理位置优势和资 源条件，让其成为低空经济的重要载体。其既可作为飞行器的操作 和训练基地，又可开展丰富的航空文化传播与科普教育活动，通过 创新的实践项目吸引青少年及公众参与，激发他们对航空事业的兴 趣。 其次，随着大众航空意识的提高，飞行体验、航空教育和航空 展新的内涵和动力，成为实现高质量发展的重要支撑。 1.2 航空飞行营地的定义与功能 航空飞行营地，作为现代航空发展的一部分，是指专为飞行训 练、航空文化传播、航天教育及低空经济发展而设立的综合性基 地。其主要功能涵盖了飞行器的驾驶、维护、航线规划、安全训练 等核心航空业务，旨在为飞行爱好者、专业飞行员及未来的航空事 业人才提供全面的学习与实践平台。 航空飞行营地的定义不仅局限于物理空间的规划设计，还包括 其在航