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    城市空中交通大勢,粵港澳大灣區的機遇在哪?

    2025China.cn   2022年04月22日

      城市空中交通被視為未來科技與現代產業融合發展的重點領域之一。2022年1月發布的《關于深圳建設中國特色社會主義先行示范區放寬市場準入若干特別措施的意見》(發改體改〔2022〕135號),重點鼓勵支持深圳統一構建海陸空全空間無人系統準入標準和開放應用平臺,進一步深化拓展深圳地區無人駕駛航空器飛行管理試點,優化粵港澳大灣區跨境低空空域管理?!兑庖姟穼Υ龠M無人機、無人駕駛航空器的發展具有引領作用,為未來粵港澳大灣區建立城市空中交通體系提供了廣闊的想象空間。本文分析城市空中交通的發展前景和難點及粵港澳大灣區的發展機遇,提出發展建議。

    城市空中交通的發展前景

      (一) 概述

      城市空中交通(UAM,Urban Air Mobility)通常指城市內適用于載人飛行器和無人駕駛航空器系統的安全高效交通運作方式。[1]作為現有地面交通的補充選項,城市空中交通的目標是通過立體交通來解決地面交通衍生的交通擁堵、空氣污染等問題。短期來看,城市空中交通仿照地面公交系統更為可行,即飛行器均需要在城市空中交通平臺登記注冊并統一監控,遵循指揮調度平臺設定的準確點對點航線進行飛行,各站點(如停機坪及其綜合配套設施)構成城市空中交通的網絡節點或者樞紐。未來的城市空中交通可能是一種空中自動公交系統與空中出租車(Air Taxi)并存、融合的形態。

    圖1 城市空中交通架構設想

    來源:億航智能

      從當前正在研發和演示驗證的無人駕駛航空器來看, eVTOL是主要發展方向。無人駕駛航空器包括“電動垂直起降飛行器(eVTOL,electric vertical take-off and landing)”、在地面和空中切換的“飛行汽車”等產品形態。據美國垂直飛行協會(Vertical Flight Society)統計,全球近350家企業的eVTOL航空器設計數量已經達到600種。[2]與當前在低空空域使用較為普遍的消費級多旋翼航拍用途的無人機、直升機相比,eVTOL的差異在于:消費級和工業級無人機通常不涉及載人飛行,而eVTOL可以運載乘客和貨物;與直升機相比,eVTOL能夠通過垂直起降、縮小體積來實現“點對點”運輸,減少對停機坪、跑道等固定設施的建設需求。

    圖2 不同形態的eVTOL

    來源:aamrealityindex

      (二) 發展前景

      城市空中交通專注于城市內或城際中短途運輸(3-100千米),在高度100米以下的超低空或100-1000米低空空域飛行,駕乘人員在5人以下,城市內飛行基本采用鋰電池或氫燃料電池供電的推進,城際飛行則可能選取混合電推進,被認為更安全、便捷、智能、環保。[3]行業目前對城市空中交通的發展前景形成以下共識:

      城市空中交通是解決交通擁堵的有效途徑。作為顛覆性的交通出行方式,eVTOL及節點樞紐構成的城市空中交通相較于地面交通系統有以下三大優勢:第一,eVTOL在航線選擇上的自由度是三維空間,遠遠超過道路的二維空間,因此不容易造成擁堵。第二,空中航線的空間大于地面道路,單個eVTOL航線更加豐富。機器和機器之間交互的不確定性會更少、事故更少。第三,汽車行駛存在地面摩擦力,eVTOL可以借助部分空氣浮力進行飛行,整體能量效率有望高于以汽車為主的地面交通系統。

    表1 eVTOL與汽車的對比

    來源:摩根大通

      城市空中交通發展有利于培育創新型高端制造業和新興業態。eVTOL是一個航空、通信、計算機、材料科學等跨領域融合的新興產業。盡管eVTOL距離商業化仍有長達10年以上的時間,但其綜合市場前景吸引波音、空中客車、吉利、豐田等傳統廠商以及Joby、Lilium等創新企業入局,并成為近兩年全球熱門投資領域。短期來看,eVTOL適用空中游覽、空中物流、空中消防、應急救援、醫療運輸等場景;長期來看,潛在應用包括城市客運(UAM,Urban Air Mobility)、區域客運(RAM,Regional Air Mobility)。據摩根士丹利最新的預測,在監管有利的情境下以eVTOL為核心的UAM、RAM等綜合市場規模2040年將突破1萬億美元。[4]

      城市空中交通應用助推“雙碳”戰略下綠色交通發展。綠色交通工具是“雙碳”戰略引領下綠色交通體系發展的方向之一。當前我國通航飛機市場中固定翼電動飛機的比例小于1%,電動化、綠色化的通用航空器仍有很大的增長空間。[5]從能源角度來看,中型直升機通常每小時消耗50加侖燃油,相當于200美元/小時的燃料成本;eVTOL的電費為每英里0.082美分,考慮到速度差異,總燃料成本是4美元/小時。[6]隨著電動車的大規模普及,電池化學、固態電池技術、軟件的進步正推動電池技術發展、成本降低,更大程度上彌補電池對燃油的固有劣勢。

      (三) 全球情況

      傳統廠商、初創企業和風險資本積極布局eVTOL行業。入局企業方面,一類是傳統飛機和汽車行業巨頭,比如波音、空中客車、巴西航空、貝爾、羅羅、戴姆勒、豐田、吉利、現代等;另一類是初創企業,包括美國的Joby、Archer、Wisk、Beta、ZeroAvia,德國的Volocopter、Lilium,中國的億航、小鵬匯天、峰飛、沃蘭特、時的科技,以色列的Urban Aeronautics,英國的Vertical Aerospace,以及日本的Skydrive。風險投資方面,2020年風險投資金額較以往有較大增長,13筆投資籌集了超過11億美元。同時頭部效應十分明顯,Joby和Lilium占據總交易量的85%。

    圖3 eVTOL行業風險投資情況

    來源:Lufthansa Innovation Hub Analysis, TNMT.com, Pitchbook

    表2 部分eVTOL制造企業概況

    來源:根據網絡資料整理

    發展城市空中交通的主要難點

      城市空中交通在核心技術、安全合規、產業鏈供應鏈尚未完全成熟之前仍是一個“漸進式”的美好愿景。從業界的討論來看,目前仍存在以下幾個主要難點:

      (一) 技術突破與創新

      城市空中交通和eVTOL的共同發展需要基于航空、通信、計算機、材料科學等跨領域的技術突破和融合創新。從電動化方面來看,城市空中交通的愿景實現需要既安全又能滿足輕量化要求的電池系統支持。盡管鋰電池已大規模在汽車行業應用,但航空級別的電池在散熱、防震等方面要比汽車級別電池要求更高。當前主流電動車的續航能力已經達到500公里以上,但同樣的電池只能支撐載1-2人的eVTOL飛行20分鐘左右。[7]從智能化方面來看,eVTOL要求先進的檢測和防撞系統、推進和感知系統。與智能網聯汽車相似,eVTOL需要適應航空標準的雷達、光學和地理定位傳感器以及人工智能、多傳感器融合等新興技術實現城市空中交通。

    圖4 城市空中交通發展所需的技術突破

    來源:摩根士丹利

      (二) 規模生產及商用

      城市空中交通的前景取決于eVTOL能否大規模生產和成功提供服務。一方面,eVTOL的電池系統、飛行控制系統、動力系統等精密部件無法完全復用當前電動車產業鏈的零部件,其量產要求單個企業具有較高的技術研發能力、供應鏈整合和控制能力。另一方面,eVTOL作為城市空中交通工具,需要提前考慮城市空中交通的基礎設施、運營模式、經濟成本及用戶體驗等商業化問題,而這依靠監管機構、eVTOL運營商、通信系統服務提供商和數據服務提供商的共同協作。

      (三) 政策和法律監管

      城市空中交通發展必須以政策和法律監管體系完善來牽引,包括以下幾個主要方面:第一,適航審定。eVTOL與傳統的固定翼飛行器、直升機一樣,在空中正式開展載人載客商業化運營之前,整機產品和機上特定的材料、零部件、設備都要經過嚴苛的適航認證。在我國,eVTOL必須經過民航局適航審定取得“三大適航審定合格證”才能夠進入中國民用航空產品市場,目前尚未有先例且預期歷時較長。第二,法律監管。eVTOL必須置于法律規范的監管之下,但與之相關的產品、人員、運行、責任、權利、登記、環境、安保、保險等方面的法律規范及民航規章還是欠缺。比如,歐美國家監管機構的共識是載人航空器必須配備飛行員;eVTOL為盡快實現商業化可以選擇有人駕駛,但最終目標如果是無人駕駛就意味著對當前監管框架進行調整才能保證合規。第三,低空飛行政策。以eVTOL為載體的城市空中交通能否實現還取決于政策對空域飛行的管控程度??傮w而言,城市空中交通對應的航空業屬于強監管行業,其發展和商業化進程取決于民航監管機構的態度和監管舉措。

      (四) 社會民眾接受度

      用戶的信心和接受度是城市空中交通成功的關鍵。我國尚未開展關于城市空中交通社會接受度的調查,因此國外的調查研究結果值得借鑒。據2021年歐盟航空安全局(EASA)發布的《歐洲城市空中交通社會接受度研究》結果,83%的受訪者對城市空中交通持積極的初始態度,其中71%的人準備試用城市空中交通服務,但也對安全性、安保性、噪音和對野生生物的影響等潛在問題感到擔憂。[8]此外,服務于社區利益的應用場景,比如醫療、緊急運輸或偏遠地區運輸場景,相比用于滿足個人或私人需求的應用場景得到更大力度的支持。

    粵港澳大灣區的發展機遇和基礎

      我國民航局正在積極開展低空空域政策的試點來促進通用航空產業發展。2020年10月我國民用無人駕駛航空試點示范工作啟動,首批13個民用無人駕駛航空試驗基地主要分布在華北、華東地區,覆蓋城市場景、海島場景、支線物流和綜合應用拓展等試驗運行場景?;浉郯拇鬄硡^面臨較好的布局發展機遇和優勢:

      (一) 政策機遇

      國家大力推動通用航空業發展,從頂層設計層面為低空飛行提供政策助力。從國家布局來看,《國家綜合立體交通網規劃綱要》將“構建城市群內部快速空中交通網絡”納入國家發展戰略。2022年3月,交通運輸部、科技部聯合印發的《交通領域科技創新中長期發展規劃綱要(2021-2035年)》提出“部署飛行汽車研發,突破飛行器與汽車融合、飛行與地面行駛自由切換等技術”,首次在國家規劃層面將包括eVTOL的飛行汽車技術研發列為重點交通運輸裝備科技。

      從區域發展來看,《粵港澳大灣區發展規劃綱要》提出,深化低空空域管理改革,加快通用航空發展,穩步發展跨境直升機服務,建設深圳、珠海通用航空產業綜合示范區,表明加快通用航空發展不僅有經濟價值和社會效益,更具有國家區域發展戰略層面的重大意義?!稄V東省綜合交通運輸體系“十四五”發展規劃》提出,支持廣州、深圳等地探索開展“空中的士”等城市通勤新模式,為大灣區加快發展城市空中交通產業提供了明確指引。2022年1月發布的《關于深圳建設中國特色社會主義先行示范區放寬市場準入若干特別措施的意見》進一步支持優化粵港澳大灣區跨境低空空域管理。

    表3 關于城市空中交通的相關政策文件

    來源:政府部門官網

      (二) 現實需求

      粵港澳大灣區的城市空中交通面臨來自市場需求側的驅動力。隨著大灣區建設持續深入推進,人口聚集效應顯著和經濟聯系日益加強,低空市場需求日趨加大。一方面,直升機運輸在大灣區已經形成空中救援、跨境飛行、城際飛行、空中通勤、空中擺渡等通航新業態模式。另一方面,以深港跨境運輸為代表的低空通行受到疫情影響已成為典型需求,發展城市空中交通有利于進一步強化香港、澳門與內地城市的經濟紐帶。據深圳東部通用航空首席戰略官介紹,華為、騰訊、富士康、中廣核等大灣區的頭部企業對低空通行的業務需求量較大。以華為為例,華為有70%的跨國業務,其中約20%-25%是重要客戶,每日約有幾百個客戶需要從香港機場飛往深圳總部洽談業務,目前的陸路通關通常耗時3小時,而直升機跨境運輸只需要十幾分鐘。[9]廣州飛深圳的直升機單程費用大概在2-3萬元間,直升機飛行成本較高。[10]促進eVTOL技術進步及成本降低有利于進一步刺激綠色低空飛行需求,形成粵港澳大灣區“1小時交通圈”。

      (三) 產業鏈基礎

      粵港澳大灣區完善的產業鏈為城市空中交通的產業鏈形成帶來了得天獨厚的優勢?;浉郯拇鬄硡^是全球無人機產業的高地。eVTOL產業鏈涉及電池、動力系統、飛控系統、通訊系統、導航與定位系統等主要環節,大灣區的企業已有所布局。比如,電池方面有比亞迪、億緯鋰能、欣旺達、比克電池,通訊系統方面有華為、中興,eVTOL制造商方面有億航、小鵬匯天等企業。億航在公開發布的白皮書中指出,其載人級自動駕駛飛行器的迅速推出得益于廣東珠三角的超級供應鏈體系。[11]

    圖5 我國eVTOL制造產業鏈圖譜

    來源:航空產業網[12]

    粵港澳大灣區的發展建議

      城市空中交通和低空經濟的相關產業處于培育期,具有極大的市場增長潛力和潛在經濟效益,建議粵港澳大灣區從以下方面進行布局和發展:

      (一) 保持對行業的長期跟蹤和及時布局

      建議政府部門和行業協會、行業聯盟等產業組織,長期跟蹤城市空中交通及eVTOL產業的國內外進展。在產業布局窗口強化頂層設計和政策支持,引進和培育一批包括eVTOL制造商在內的通航制造和運營企業,搶占低空出行行業和產業領域的話語權和標準制定權,推進通航全產業鏈發展。同時積極總結無人機的發展規律和政策演進,前瞻研制數字技術賦能的空中交通基礎設施形態,助力粵港澳大灣區打造城市空中交通示范標桿區。

      (二) 聚合產學研力量重點突破關鍵技術

      城市空中交通的相關技術已成為交通科技的重要方向之一,其突破需要產業界和科研界共同形成合力。鼓勵粵港澳大灣區的企業和高校在航空、通信、計算機、材料科學等領域進行自由探索類基礎研究,重點突破適應航空標準的電池技術、雷達、光學和地理定位傳感器以及人工智能、多傳感器融合等技術難點,構建“硬件+軟件+起降設施+運營服務”相結合的城市空中智能交通應用技術和生態體系。

      (三) 發揮政策和場景優勢形成示范效應

      積極爭取民用無人駕駛航空試點示范,推動協調在大灣區開展融合空域管理試點工作,促進低空空域資源盤活、釋放通航產業發展潛力。探索在具有高頻需求的智慧城市應用場景(如應急物資運輸、醫療救援)進行eVTOL飛行測試和商業試運行,提供先行先試經驗,同時探索無人駕駛航空器在指定融合空域飛行的模式和路徑,發揮城市空中交通在跨境飛行場景的優勢。

      (四) 面向社會開展認知度和接受度調查

      參考歐盟航空安全局開展《歐洲城市空中交通社會接受度研究》的經驗,建議由政府部門聯合行業、高校、智庫機構開展粵港澳大灣區城市空中交通社會接受度調查研究,了解當前民眾對開展城市空中交通的態度、擔憂及需求較高的應用場景,為企業根據具體應用場景進行機型研發、國家層面開展應用試點甚至制定長期發展和監管框架提供洞察。(作者:陳楚儀 騰訊研究院高級研究員)

    參考文獻:

      [1]城市空中交通空域整合概念和考慮因素,美國國家航空航天局(NASA),2018-06-25。

      [2]Vertical Flight Society Electric VTOL Directory Hits 600 Concepts, The Electric VTOL News, 2022-01-23.

      [3]城市空中交通(UAM)近況概覽及展望,李頔飛,中國航空報,2020-05-26。

      [4]eVTOL/Urban Air Mobility TAM Update: A Slow Take-Off But Sky’s the Limit, Morgan Stanley, 2021.

      [5]中國通航報告2021,亞翔航空,2021。

      [6]“飛行汽車”產品紛紛落地,eVTOL能成為下一個顛覆性機會嗎?,經緯創投,2021-10-20。

      [7]飛行汽車的“未來”,會如何到來?,極客鵬友說,2022-02-22。

      [8]Study on the societal acceptance of Urban Air Mobility in Europe, European Union Aviation Safety Agency,2021-05-19.

      [9]大灣區跨境直升機服務指日可待,郭若溪,大公網,2019-02-18。

      [10]近10萬億元的全球城市空中交通產業, 大灣區能否領跑,通航在線,2022-04-02。

      [11]未來交通:城市空中交通白皮書,億航智能,2020-01-15。

      [12]eVTOL產業鏈分析:國內“飛行汽車”能否享受供應鏈紅利?,航空產業網,2021-06-25,https://www.chinaerospace.com/article/447。

    (文章來源:騰訊研究院)

    標簽:城市空中交通 智慧交通 我要反饋 
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