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国家科技传播中心:听专家解码低空经济路空一体新纪元

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低空经济,是新质生产力发展里具有代表性的领域当中的一个,已然成为全球相互竞争、角逐的极为重要的承担着战略意义的新兴产业的方向。党的二十届四中全会对“十五五”规划建议进行了审议,并且通过了该建议,其中明确提出要加快低空经济等这种承担着战略意义的新兴产业集群的发展,这一情况标志着低空经济已经从区域性的探索正式提升成为了国家战略层面的系统性布局。

当天,中国科协之声跟您一块儿步入国家科技传播中心学术发展讲堂,瞧瞧身为发动机气动热力学专家的张扬军怎样解读这场马上来临的“路空一体”新纪元,而后进入讲堂去聆听→。

国家科技传播中心:听专家解码低空经济路空一体新纪元(图1)

国家科技传播中心学术发展讲堂

中国科协着力打造的一档学术栏目,是国家科技传播中心学术发展讲堂,此讲堂十分突出前沿性、思辨以及传播性,它面向科技工作者,特别是青年科技工作者,去传播学术领域的前沿发展动态。该讲堂持续邀请战略科学家、一流科技领军人才以及创新团队,让他们讲述突破传统的前沿探索、卓有成效的改进方法、颠覆认知的创新理论,还有改写行业规则的研究成果。

国家科技传播中心:听专家解码低空经济路空一体新纪元(图2)

人物简介

在清华大学车辆与运载学院担任教授一职的张扬军,身为发动机气动热力学专家,还是智能绿色车辆与交通全国重点实验室的常务副主任及中国汽车工程学会会士。他主要致力于发动机气动热力学理论的研究,同时钻研涡轮增压与涡轮电动力技术在汽车领域、航空领域以及新能源等领域的应用。

那个将百年汽车以及航空梦想予以融合的“新物种” ,也就是飞行汽车,正在以较快速度迈向成为现实的阶段。张扬军教授针对飞行汽车发展给出了阶段性预期,在2030年的时候,关键技术实现突破,示范应用构建出生态;到2035年伊始,开始进行规模化应用;直至2050年,步入“路空一体” 的三维交通时代。

什么是低空经济

低空经济,是一种经济形态,它以各类低空飞行活动作为核心牵引,借助创新驱动加以形成,呈现出三维立体的样子。

改革开放初始的前20年,彼时我们借助改革达成解放生产力之举,主要所开展并开发的乃是地下的资源,前20年是这样的情况。改革开放后续的近20年呢,我们凭借开放推动发展生产力之事,则核心聚焦于地面经济范畴这一块啦,比如说像在汽车以及房地产这些领域,近20年就是这样子的。

朝着未来前行时,我们一定要凭借创新进而塑造出新的质生产力,把经济活动从地面上延伸至低空领域,去构建起立体式的经济形态,这其中的关键要点在于,低空经济是以无人机以及飞行汽车作为依托的,借由对低空空域资源进行高效运用,实际上等同于开拓出经济发展的新维度。

国家科技传播中心:听专家解码低空经济路空一体新纪元(图3)

立体经济(地面经济拓展到低空)

建成现代化立体形状的经济体系,需知任何一种成熟的经济形态都得要有完整的生态予以支撑。低空经济所形成的立体生态是由协同共生的四大核心板块构建而成的:第一个板块是装备制造,它属于基础部分,第二个板块是基础设施,它起到支撑作用,第三个板块是商业化运营,它构成场景,第四个板块是综合服务,它是价值延伸。

国家科技传播中心:听专家解码低空经济路空一体新纪元(图4)

低空经济生态体系

低空经济发展,依据核心载体划分,能分成三个阶段。1.0阶段之时,是以消费级无人机作为核心载体,把它当作娱乐工具。2.0阶段当中,是以工业级无人机作为核心载体,让其成为生产工具。3.0阶段会朝着以交通级飞行汽车作为代表的运输工具迈进。它依靠自身变革性的潜力,已然成为引领未来的战略焦点。

现阶段,交通级别的飞行汽车面临着技术以及监管这两方面的双重制约,尚处于创新突破的时期。预计在2030年左右,示范应用将会形成生态,在2035年前后,规模化应用将会加速。

当前全球三条飞行汽车技术路径

电动垂直起降(eVTOL),这一特性使得飞行汽车能够摆脱跑道限制,那么什么是飞行汽车呢?它还有智能自动驾驶这一特征,此特征可降低操纵门槛并保障安全,此外它还具备智能网联特征,能实现飞行器协同与空域高效利用。

基于不同的技术背景,全球形成了三条主要发展路径:

将成熟的采用无人驾驶航空器技术,以亿航智能为当中代表的这种情况趋向载人交通升级,这算是无人机交通化。

依靠航空器技术,实现了航空电动化,突破了电推进与智能控制。上海峰飞完成了全球首次跨海跨城飞行,从深圳到珠海仅需20分钟即可直达;沃飞长空专注于倾转旋翼高性能构型,借助旋翼倾转达成在垂直起降的时候与高效巡航两方面的平衡。

汽车走向立体化,基于汽车“三电”产业链,促使车规级技术达成航规级跨越,小鹏汇天的“陆地航母”运用创新的分体式设计,把飞行模块与地面车辆相融合,广汽高域科技依据滑板底盘技术,探寻路空一体网络,获得投资的Alef公司公布了其陆空两栖式的飞行汽车Model A,这表明全球科技巨头都已在这一领域展开布局。

飞行汽车的产品形态对应着路空一体化的三个阶段:

有一种方式,称作纯飞式,它来解决从没有到有的问题,达成点对点垂直起降的节点衔接,去构建低空航线网络,突破那种特定通道的运输效率瓶颈。

国家科技传播中心:听专家解码低空经济路空一体新纪元(图5)

纯飞式(效果图)

分体式,达成从有至多的转变,借由舱体分离调度来达成网络协同的目的,构建起“门到门”的连续出行体系,进而形成区域性立体交通网络。

国家科技传播中心:听专家解码低空经济路空一体新纪元(图6)

分体式

两栖式,最终达成从多个到融合,借由突破性的结构设计,打破公路跟空域的物理界限,达成空地模式无缝切换的立体融合。

国家科技传播中心:听专家解码低空经济路空一体新纪元(图7)

两栖式(效果图)

面对安全底线和成本钥匙,中国已有路径

实现飞得远、飞得安全、飞得经济,这取决于低空动力系统。该低空动系统,必须满足航空级的高功率密度,还要满足航空级的高安全性,同时也要满足车规级的高效率,以及车规级的低成本要求,如此便形成了极具挑战的“三高一低”矛盾。安全是底线,成本是钥匙,二者怎样统一,这已成为飞行汽车迈向大众化的最关键考题。

与业界同仁探讨过后,初步提出来一条有着中国特色的探索路径,这条路径是技术体系,其内容为构建自主体系,该自主体系是以涡电动力为核心,以涡增动力为支撑;这条路径也包含发展节奏,其发展节奏是近期要攻坚纯电,中期要发展混电,远期要布局氢电;这条路径还有创新模式,其创新模式是航标引领、车链支撑、适航前置,也就是用航空标准来引领,借助汽车产业链来支撑。

清华大学,有特种动力团队,该团队创新出嵌入式热管理技术,此技术为涡电动力系统开创了新途径,是全气冷散热的的途径。

如何让飞行汽车真正“飞入”我们的生活

飞行汽车相关产业的发展,绝不能够只是单纯侧重于某一处而进行突进,它需要依靠“双轮驱动”这样的战略体系去系统地加以推进:其中一轮是针对低空动力展开攻坚行动,要从最为基础的研究工作开始,一直延伸至进行工程验证从而解决那些核心瓶颈性的问题 ;另一轮则是关于低空交通示范方面的工作,要从场景应用着手,再到需求反馈环节,以此来培育市场以及相应的规则。

对于低空交通示范而言,我们所给出的建议是,以打造“路空一体立体交通廊道”当作突破口,进行“沿江、沿海、沿路布局示范带的相关工作”,并要依照点、线、面的路径逐步推进,先是从个别起降点开始,接着连接成线,最终形成网络。

目标最终是要构建起健康的创新生态,“共性技术去协同攻关,平台产品朝着差异化发展”这是核心原则,低空动力要产学研联合起来攻关,突破掉“三高一低”瓶颈,低空交通需要经过真实场景验证,建立起基础设施以及服务集群,飞行平台则要企业主体开展多元化创新,形成完整的供应链还有产品谱系。

在对谈环节当中,身为主持嘉宾的清华大学车辆与运载学院教授张扬军,和三位处于飞行汽车领域的产业实践者,展开了深度对话,针对飞行汽车的技术前沿、产业路径以及未来趋势等相关议题,展开了详细的讨论,还进行了交流。

国家科技传播中心:听专家解码低空经济路空一体新纪元(图8)

苏庆鹏

创始人、CEO

智能网联电动车“新四化”产业链自然延伸出了飞行汽车,它本质上是基于功能定义而产生的时代产物,其发展得借助IPD(集成产品开发)模式去重新构建技术架构,要通过 “架构先行、算力集中、软硬分离” 达成高安全、低成本、规模化的目标。

国家科技传播中心:听专家解码低空经济路空一体新纪元(图9)

谢嘉

高级副总裁

电动垂直起降航空器,这是飞行汽车的本质所在,它是技术跟功能定义相互融合形成的产物。飞行汽车规模化普及的关键之处,在于市场驱动之下成本与安全的动态平衡,也就是先凭借载物飞行去验证安全情况、积累相关数据,等到安全性获得充分证明之后,规模化便会自然而然地促使成本下降。

国家科技传播中心:听专家解码低空经济路空一体新纪元(图10)

张宏

副总裁

飞行汽车核心定位该是城市空中交通载体,得以填补传统航空跟地面交通间服务空白,实现其商业化就得同步推进航空器研发及数字基建,(诸如UTM系统),构建 “天上飞行器 + 地面调度系统” 一体化运行生态,方可切实支持未来高密度、高效率立体出行。

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