以融合发展构筑大空管时代

王艺超

空中交通管理是高科技密集和新技术集成行业，也是保障民用航空安全高效運行的“神经中枢”，必须全面贯彻新发展理念，深入实施创新驱动发展战略，从而更好地服务行业发展，服务国家战略。

在全球空中交通最繁忙、保障能力最强的地区——粤港澳大湾区，中国民航保障了2亿人次的年运输量，到2035年这一数字将达到3亿人次。民航旅客出行需求的增加、新出行方式的出现，对空中交通管理提出了更高要求。未来，融合发展将成为空管行业的大势所趋。

无人驾驶航空器备受关注

飞行器的出现缩短了洲际出行时间，航空器的出现则拉近了人类与宇宙的距离。

随着航空航天技术不断发展成熟以及成本的降低，邻近空间和亚轨道运行已呈现出常态化和商业化趋势，航空航天的边界正在变得模糊。

除了让人类的探索脚步迈向更远，飞行技术的发展也让运输效率不断提高。目前，全球正发生着一场以无人驾驶交通为代表的运输模式变革，其发展孕育着巨大的潜能和动能。在美国、欧洲的交通发展愿景中，无人驾驶航空器都占有一席之地。在我国，今年6月发布的《“十四五”通用航空发展专项规划》也明确提出，拓展无人机应用领域，引导建立市场化、社会化服务保障体系，大力发展新型智能无人驾驶航空器驱动的低空新经济。鼓励载人无人驾驶等新型航空器的发展，带动城市空中交通快速发展。支持具备条件的地区加快推进无人驾驶航空试验基地（试验区）建设和运行。

大型无人机的出现，将把运输行业的效率提升到全新高度，这一点在物流领域表现得尤为明显。2020年8月，一架大型无人机从宁夏起飞，约一小时后抵达内蒙古，并降落在目的地机场。这是顺丰旗下大型无人机首次完成载货飞行，让大型无人机应用于物流场景成为现实。对物流产业来说，从有人飞行到无人飞行，迈出这一步非常重要。对于市场前景广阔的中国，大型无人机应用于航空物流领域，能有效解决我国偏远地区交通不畅、物流不便、成本高昂、运输效能低下等问题。

尽管大型无人机在生鲜农副产品、医疗用品、应急保障以及高附加值产品运输方面具有重要作用，但要想让其真正释放市场潜力、发挥商业价值，其实还有很长的路要走。其中，很重要的一点就是如何保障无人机在航路上与有人驾驶航空器保持同等安全水平。这不仅需要无人机突破感知/避撞（DAA）等核心关键技术，还需要从场面运行、终端区域、航路航线三个层面真正将其纳入现有空管体系。

对此，国家空域技术重点实验室主任、研究员，中国工程院院士陈志杰认为，在空域管理方面，无人机需要解决三个方面的核心问题：无人机如何应对感知/避撞能力降低？怎样通过技术让无人机驾驶员或者管理者更直观地感知飞行距离、时间、速度等关键信息？有人驾驶与无人驾驶融合的着力点在哪里？

在这三个核心问题中，前两个主要涉及技术发展，第三个则侧重于运行管理。“目前，我们在空域管理方面，将运输航空、军事航空等分开进行规划。然而，从无人机驾驶航空需求方面来看，未来我们必须进行统筹考虑，推行空域统一管理，增强空域管理的整体性，实现分层治理。推动更多航天技术、设施、能力和信息服务民航空管，构建空天地一体化的民航控制系统，实现体系创新，服务全球空管发展。”

低空空域发展前景广阔

天空是一个立体空间。与地面交通相比，空中交通显然具有更大潜力。“我们都知道低空空域是一个非常有前景的空间。未来，无人机以及飞行汽车等新型载运工具将在低空空域发挥更大作用。”南京航空航天大学通用航空与飞行学院副院长张洪海预测。

与大型无人机瞄准物流运输市场不同，城市地空交通的需求更加多元。在张洪海看来，“大型城市人口密集、需求更大，具有巨大的经济价值和社会价值。特别是在城市地面交通拥堵不断加剧的今天，如何提升交通出行体验是一个世界难题。目前，大家都在进行地下空间开发，但地下空间资源也是有限的。我们认为，未来，城市交通发展势必向上开发，而对0米至500米空间的开发利用已经成为热点研究方向。”

城市空中交通即UAM（Urban Air Mobility）。目前，欧美地区已将其纳入先进城市空中交通范围。“由于城市空间有限，UAM的发展基本上是构建以垂直起降为主，以点到点、门对门运输为主的全新立体交通系统。”张洪海表示，一般来说，UAM航空器应该具有自动化程度高、智能化程度高的特点，是未来城市空中交通大众化、规模化、智能化发展的主要工具，因为只有这样才能催生低空经济，产生效益。

如今，不少国家已经开展了UAM方面的实验与探索。例如，韩国计划在2025年建成城市高速公路，划设相关专用空域，引入城市空管系统;巴西则表示将建设更加可持续的城市空中交通生态系统;法国建立了首个垂直机场，计划于2024年巴黎奥运会期间提供相关服务。

对于这一前沿领域，中国也在积极布局。2019年，中共中央、国务院印发《交通强国建设纲要》提出，加强新型载运工具研发。瞄准新一代信息技术、人工智能、智能制造、新材料、新能源等世界科技前沿，加强对可能引发交通产业变革的前瞻性、颠覆性技术研究。强化汽车、民用飞行器、船舶等装备动力传动系统研发，突破高效率、大推力/大功率发动机装备设备关键技术。2021年，国务院印发《国家综合立体交通网规划纲要》，提出推进城市群内部交通运输一体化发展，明确要研究布局综合性通用机场，疏解繁忙机场的通用航空活动，发展城市直升机运输服务，构建城市群内部快速空中交通网络。

虽然发展前景良好，但UAM的发展也面临很多挑战。其中很重要的一点是，UAM航空器在城市内部运行时如何保障安全？“UAM产业的发展一定要先有流量，大流量、大规模、大众化才能取得效益。与此同时，作为一种城市交通系统，此类直升机和无人机也必须满足绿色、低碳要求。试想一下，如果直升机一直在头顶上嗡嗡作响，民众肯定无法接受。最重要的一点是，我们需要制定与之相适应的交通规则——一个安全、高效、经济、绿色、规范的城市空管体系。”张洪海说。

空中交通或将迎来大空管时代

在人工智能、大数据以及5G等技术的支持下，今天的空中交通网络正变得更加精密化、精细化。随着更多交通载运工具进入大众出行市场，空中交通或将迎来大空管时代。

在大空管时代，融合发展是关键。“无论是大型无人机还是城市地空直升机，其空中管理都是从隔离运行开始的，最终一定会演变成融合运行。”张洪海表示，“发展阶段不同以及航空器自动化程度不同，决定了管理方式不同。一开始，无人机是遥控的、手动的。但随着技术进步，无人机将实现自动起降、智能自主运行。在流量方面，其需求一开始可能比较小，但在商业化运营之后，一定要实现大规模运行。即便达不到地面交通的规模，其也将成为地面交通的有效补充。目前，我们正处于起步阶段，在探索、在研究、在发展。”

与现有民航运输产业相比，大空管时代需要有针对性地解决一些问题。比如，如何解决“城市峡谷”问题？换句话说，在0米至500米的城市空间内，怎样才能建立一个全天候的、精密的、不受城市楼宇等建筑干扰的信息管理和指挥系统。再比如，在这些载运工具接入民航运输系统后，如何实现安全高效的管理和运行？就特点来说，空中交通具有很强的计划性和可控性。然而，UAM的特点是实现高密度、大规模、多样化飞行，其灵活、机动的特点如何与现有的空管规则融合、优化，也是一项很大的挑战。

由此可见，融合运行的空中交通是一个全新体系，与传统民航空管系统有很大不同。在张洪海看来，“在城际、城乡发展时，融合运行需要考虑军地民协同。”然而，想要充分展现其潜力，还要考虑航空与地方政府、地方产业的融合。

科技的发展与进步给空中交通管理带来了新可能，也带了很多前所未有的挑战。对于这些挑战，我们必须用新的发展理念和创新驱动发展战略去应对。

社会发展在提出难题的同时，也不吝于提供解决方案。事实上，与过去相比，我们拥有更多技术手段去应对日益多元的局面。例如，在信息方面，2020年，北斗3号全球衛星导航系统189项性能指标、技术验证全部通过国际民航组织导航系统专家组会议审议，标志着北斗3号全球卫星导航系统为全球民航提供服务的能力得到国际认可。当越来越多的国产核心技术取得突破，越来越多的新技术、新设备投入应用时，中国民航也在更大、更多元的市场上，为更多旅客提供便捷、顺畅的出行体验。