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

。它的主战场在天空中，价值也产生于空中，是空天时代竞 争的 重要一环，也是打开未来空间的重要一步，成为新质生产力的新赛 道。 低空经济既包含通航 、警用和军用等传统领域 ，也包括使用电动垂直起 降飞行器（ eVTOL ）为主的城市空中交通（ UAM ）等新兴应用场景 。 通用航空是低空经济的主体产业 ，无人机产业将是未来低空经济的主 导 产业 ，两者结合的城市空中 交 通 UAM 是 发 海低空经济作为新兴的融合经济形态 ，产业辐射面极大 ，从制 造端上游基础材料横跨到下游服务运营，万亿规模是行业共识 。 赛迪顾问日前发布《中国低空经济发展研究报告》 ，认为， 低 空经济主要包括低空基础设施、低空飞行器制造、低空运 营服 务和低空飞行保障四个环节 。低空要素化 、要素场景化 、 场景 经济化是当前发展低空经济的本质。 据测算 ， 2023 年中国低空经济规模达 8591 亿元 。随着低空 行活动日益增多，低空基础设施投资拉动成效逐步显现 ， 未来 几年，我国低空经济仍将保持快速增长态势。 预计到 2026 年，低空经济规模有望突破万亿元，达到 10644.6 亿元 。其中，在低空经济规模贡献中，低空飞行器 制造和低空 运营服务贡献最大，接近 55% ； 围绕供应链、生 产服务、消费、 交通等经济活动带来的贡献接近 40% ，而低 空基础设施和飞行 保障的发展潜力尚未充分显现。 低空经济产业生态及市场规

放、可持续的低空 生态。聚焦低空空域智能化管理需求，提出技术标准与系统化解决方案。 数字低空工作组 2 1. 引言 1.1 背景与意义 随着无人机、低空飞行器等新兴航空设备的广泛应用，低空空域的使用变得越来越频繁， 特别是在物流配送、城市空中交通、农业监测和应急救援等场景中，低空空域管理的复杂性 和重要性日益凸显。当前，针对低空空域的通信、导航、监测和气象保障技术尚未形成统一 技术空白。 因此，行业内亟需编制一份白皮书，系统梳理相关技术框架、标准和应用场景，这将有助于 建立技术标准和行业规范，从而确保低空空域飞行器能够安全、高效地运行。 通过统一低空空域的通信、导航、监测及气象数据处理标准，不仅能够提升无人机、低 空飞行器与地面系统之间的互操作性，还能有效降低空域管理的复杂性，避免通信干扰和空 域冲突。同时，这些标准也可为相关技术的发展和创新指明方向。在空域管理的不同场景中， 低空技术上的合作与协同，确保跨区域的空域安全。 白皮书的范围涵盖以下几个方面： 1、通信技术：将详细阐述适用于低空空域的无线电频段、通信协议和技术标准，确保 无人机和低空飞行器能够与地面控制中心、其他飞行器实现稳定、低延迟的通信。它还将探 讨多种通信方式的无缝融合（如 5G、卫星通信、专用航空频段等），以应对复杂的低空空 域环境。 2、导航技术：将介绍精确的低空导航解决方案，包括全球卫星导航系统（Global

创新并行，以实现行业规范和标准的建立。随着 5G 和物联网技术的深度融 合， 低空经济将迎来更广阔的应用前景，同时也将面临更复杂的监管与伦理挑 战。 安全与隐私的考量推动了无人机识别与追踪技术的革新，确保飞行器的合法 合规使用。5G 的高速传输与物联网的实时连接，为低空管理与服务提供了智 能 化监控手段。随着技术演进，低空经济有望在环境监测、电力巡检、地质勘 查等 领域大展身手。然而，这也对行业监管、飞行权限管理及公众对空域安全 提出更高要求。未来，行业需在快速发展与风险管理间找到平衡，构建 3 和谐共生 的低空经济生态系统，以稳健的步伐推动科技进步和社会福祉。 3 2、产业链概述与重要性 低空经济产业链包括原材料、零部件的生产和供应，飞行器的研发、制造和 维护，飞行服务的提供，以及相关的数据处理与运营服务。这一产业链不仅需要 传统航空材料和尖端技术材料相结合，还涉及众多跨学科的技术与产业融合，比 如信息技术、智能控制技术、 在引擎 系统 等高温部件上应用广泛。碳纤维和玻璃纤维等复合材料通过其卓越的强度 与轻量 化特性，已经成为制造高效能航空器不可或缺的材料。它们可以在保证 结构强度 的显著降低整体重量，进而提高飞行器的性能。 树脂基材作为另一种重要的高性能材料，其电绝缘性与机械性能使其能够 在 苛刻环境下使用。随着研究的深入，树脂基材被不断开发出新的改性类型， 如提 高耐热性、增强机械强度，以满足更多的应用场景。

米。 低空飞行产品 低空飞行产品作为一种服务性产品，如无人机、eVTOL（电动垂直起降飞行器）、直升机等，均属于航空技术与 行业或场景相互融合的成果，在农业、物流、交通、应急救援、文旅等诸多领域被广泛应用，对于现代产业体系 的构建有着极为关键的意义。 表 1.1 主要低空飞行产品类型 飞行高度 飞行器类型 载重 续航 应用场景 1000 米 ~ 3000 米 直升飞机 ≤1500kg 20%，机体原材料、零部件等环节占比为 30%-40%。 中游：是低空经济产业链的核心，主要为无人机、航空器、高端装备及配套产品的生产制造。 下游：聚焦于运行与保障环节、关键检测环节、产业融合。运行与保障环节确保飞行器的安全运行，避免空中 交通发生冲突，保障了空域资源的高效利用和可持续发展。而产业融合将中游生产的无人机、航空器等产品 及服务应用于各个场景中进行运营，如低空旅游、低空农业、低空物流、医疗救护、航空摄影、空中巡查等。 型 航空集团等各类规模公司。涉及多个细分领域如低空飞行器制造商、飞行运营公司以及应用服务提供商等， 彼此之间的竞争激烈，而随着市场需求的持续增长，行业正逐步呈现出整合与资源集中的趋势。 地域发展特征明显。低空经济的发展在中国具有明显的地域特征。不同地区根据其资源、地理环境及政策支 持的不同，低空经济的发展重点各异。在西部地区，低空飞行器应用主要集中于农林作业、资源勘探等领域； 而在东部沿

................................................................................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

验检测中心三大国检中心，拥有智能汽车 安全技术全国重点实验室等科研平台。 关于天翎科 天翎科航空科技（上海）有限公司是一家空中专车 eVTOL（电动垂直起降飞行器）整机设计制造商， 致力于用高安全、高性能、低噪声的倾转涵道翼飞行器构建未来城市空中交通网络，实现高品质的空 中出行。 摘要 3 //01 市场 以 eVTOL 为代表的低空经济成为新质生产力和新增长引擎代表，行业赛道持续火热，预计 / 城际（无人）物流运输、短途载人运 输和载人观光旅游等场景铺开。随着产业链和社会接受度逐步提高，市内通勤与城际交通将成为未来 最大细分应用场景 //03 eVTOL 主机厂 eVTOL 飞行器的研发与制造横跨多个学科且高度复杂，前期投入大，回报周期长。目前 eVTOL 主机厂 在着力攻关高压电气动力系统和动力架构等共性技术难题。对主机厂而言，从产品构型选择上，坚持 长期主义，审慎选择 长期主义，审慎选择技术路线；从产业链垂直整合上，深入产业链上游，掌握核心技术；从产品规划 与定义上，精准理解用户需求，抓准市场进入的时机和方式，将是决定主机厂成败的关键所在 //04 低空经济产业链 eVTOL 飞行器量产价格与后期运维成本将成为决定该行业成败的关键因素之一。新能源汽车等行业发展 经验与成熟产业链切入 eVTOL 赛道将为行业带来巨大规模效应和降本抓手。用户应用场景的多样性与 产业链相关技术的

验检测中心三大国检中心，拥有智能汽车 安全技术全国重点实验室等科研平台。 关于天翎科 天翎科航空科技（上海）有限公司是一家空中专车 eVTOL（电动垂直起降飞行器）整机设计制造商， 致力于用高安全、高性能、低噪声的倾转涵道翼飞行器构建未来城市空中交通网络，实现高品质的空 中出行。 摘要 3 保时捷管理咨询ﾠ|ﾠ驾乘低空经济新风，畅享新质出行体验 //01 市场 以 eVTOL / 城际（无人）物流运输、短途载人运 输和载人观光旅游等场景铺开。随着产业链和社会接受度逐步提高，市内通勤与城际交通将成为未来 最大细分应用场景 //03 eVTOL 主机厂 eVTOL 飞行器的研发与制造横跨多个学科且高度复杂，前期投入大，回报周期长。目前 eVTOL 主机厂 在着力攻关高压电气动力系统和动力架构等共性技术难题。对主机厂而言，从产品构型选择上，坚持 长期主义，审慎选择 长期主义，审慎选择技术路线；从产业链垂直整合上，深入产业链上游，掌握核心技术；从产品规划 与定义上，精准理解用户需求，抓准市场进入的时机和方式，将是决定主机厂成败的关键所在 //04 低空经济产业链 eVTOL 飞行器量产价格与后期运维成本将成为决定该行业成败的关键因素之一。新能源汽车等行业发展 经验与成熟产业链切入 eVTOL 赛道将为行业带来巨大规模效应和降本抓手。用户应用场景的多样性与 产业链相关技术的

以低空飞行活动为核心，涵盖了低空基础 设施、飞行器制造、运营服务和飞行保障 等多个领域。它依托有人或无人驾驶飞行、 低空智联网等技术组成的新质生产力，与 空域、市场等要素相互作用，带动相关产 业协同发展。 产业关联特征 低空经济具有多领域、跨行业、全链条的 显著特点，与新材料、导航定位等 7 大产 业链紧密相连。例如，在飞行器制造过 程 中，需要用到先进的新材料来减轻机身 瓶颈，采用平台服务订阅制商业模式。 城市空中交通场景 城市空中交通场景具有缓解地面交通拥堵的潜 力，但目前成熟度相对较低。其发展受电池能 量密度限制，采用分时租赁商业模式。例如， 一些企业正在研发电动垂直起降飞行器 (eVTOL), 以实现城市内的快速通勤，但在技术 和市场推广方面仍面临挑战。 · 02 空中交通管理剖析 ·CNS 系统 ( 通信、导航、监视 ) ·##### 通信系统功能 · 导航系统作用 系统组成 导航系统用于飞行器定位、航向控制及导航，使用全球定位系统、惯性导航系统、仪 表着陆系统、高频导航及距离测量设备等，提供飞行器安全、高效航行所需的位置及 方向信息。如飞机在跨洋飞行时依靠全球定位系统确定自身位置。 ##### 监视系统原理 监视系统追踪飞行器空中状态和运动模式相关数据，通过雷达、自动相关监视、多雷 达跟踪等技术提供飞行器航行中必要信息。比如机场的雷达系统可以实时监测机场