高远洋：城市空中交通是通航发展的未来

文/本刊记者 祁娟

一辆汽车置身拥挤的道路中，忽然变身飞行器腾空而起，在鳞次栉比的城市高楼中自由穿梭——这一科幻电影里经常上演的情景，如今随着时代的发展、技术的进步，正从梦想变为现实。

城市交通运输为何一定会向空中拓展？它还需要解决哪些问题？利用城市空中交通飞行系统，未来的出行场景是怎样的？带着这些疑问，本刊记者近期专访了北京航空航天大学通用航空产业研究中心主任、中国交通运输协会路空协同立体交通分会副会长高远洋。

见到高远洋教授时，他为北京实验学校学生们带来的一场“仰望星空 心存志向 放飞航空航天梦想”主题讲座正接近尾声：“人类自古以来就有自由飞翔的梦想，而未来城市空中交通的发展将会展现出一幅幅由无人驾驶的载人载货飞行器在城市楼宇之间自由飞行的场景，以解决城市地面交通拥堵不堪的城市问题，听起来很科幻，但会成为现实，值得期待。”台下，一群年轻面孔的眼睛里，闪烁着梦想的光。

“城市空中交通（Urban Air Mobility，以下简称：UAM）是在人口稠密的城市区域建立一个安全高效的空中运输系统，用载货无人机进行小包裹和快递运送，通过载客航空器（未来主要是无人驾驶航空器）以空中巴士、空中出租车等方式实现城市空中交通出行。作为现有地面交通的补充选项，UAM的提出和建设无疑将彻底改变公路、铁路、传统航空和水路等行业现状，如果未来能实现，将是人类出行史上的一次革命。”讲座之后，在学校的图书馆里，记者与高远洋教授的专访便从UAM概念的提出谈起。

从SATS到UAM

“城市空中交通的概念是由美国首先提出的。”高远洋说。

城市快速发展让地面交通变得越来越拥挤，尤其在一些大中型城市，交通拥堵已成为一种城市痼疾。1990年以后，美国的各大机场都已经被大型飞机塞满，成千上万的人进出机场，在出入口，也有数千辆汽车接送，然后涌入城市，这造成了城市道路拥堵、航班延误、取消等情况的屡次发生。当地的高速公路系统和机场运输系统都已接近饱和。

“当时美国空域内的5400多个通用机场使用率还很低。美国90%以上的人口住在这些通用机场附近，另外还有18000多个小型起降场，遍布美国的偏远小区、乡村等地。这些机场资源为解决城市交通病提供了另一种可能。”高远洋解释道。

城市无人机货运示意图

为此，美国航空航天局（NASA）在2000年时提出了要发展小型飞机的运输系统（Small Aircraft Transportation System，以下简称：SATS）。“小型飞机运输系统要解决的正是小型起降场、小城市之间的交通问题，或是小型起降场、小城市与大城市之间用小型的通用飞机实现空中交通连接。”高远洋说。他表示，SATS是依实时需要、安全有效可靠和乘客负担得起的交通系统，并且不拘泥于跑道形式和像公共运输航空那样的固定航班时刻。它可以利用互联网通信技术进行运输规划和调度，最大限度地减少交通运输的不确定性，最终目的是用来纾解现在轮辐式的高速公路和空中交通的堵塞情况，缩短人们出行在路途上消耗的时间。

随着技术的迭代，城市交通运输从SATS的先进理念中充分吸收经验，逐步发展形成了针对城市的城市空中交通（Urban Air Mobility，以下简称：UAM），也为此后工程师研发新型飞行器埋下了“梦想的种子”。

eVTOL将是未来UAM运营的“关键角色”

在人们印象里，传统航空是为了满足从一个城市到另一个城市“点对点”的远距离出行需求，近距离出行仍然依赖地面交通。而城市空中交通的提出，无疑能够填补传统航空业的空白，解决坐飞机不合算而地面又拥堵的出行问题。那么，城市空中交通的实现仍是通过传统航空飞行器吗？

“肯定不能用传统飞行器，”面对记者的疑问，高远洋表示，“除了要考虑安全性外，我认为至少还应该考虑两点，一是无论城市内的空中飞行还是城市之间短距离飞行，飞行器的体量和载客量不能太大，二是要解决好空中飞行的噪声污染和排放问题。”

据了解，目前UAM运输工具按类别划分，可分为传统运输工具和新型运输工具。传统运输工具主要是指直升机，新型运输工具则包括载物无人机和无人驾驶的载人新型航空器——电动垂直起降航空器（Electric Vertical Takeoff and Landing，以下简称：eVTOL）。

“相较于传统飞机，eVTOL更环保、更经济，飞行也更为自由便利，这得益于现代航空科技、清洁能源和人工智能技术的发展。eVTOL融合了新的飞行器设计和系统技术，飞行更加自如，能实现垂直起降（VTOL），对飞行条件及起降场地条件的要求低，利于实现大城市内及城市之间的空中通勤，这是它的第一个优势。同时，eVTOL是航空科技+人工智能+清洁能源的完美结合，在动能上采用的是电动而非传统的燃油驱动，所以它的第二个优势是噪音低、排放少（几乎是零排放），且比传统的航空动力系统维护成本低很多。在操控驾驶上采用的是基于人工智能的无人驾驶技术，可控性、可靠性高，运营成本较有人驾驶低，这是它的第三个优势。”高远洋给记者做了简单的技术分析。

（ 摄影/李继刚）

据介绍，UAM在全球范围都是一个新的领域、新的赛道，而在城市空中出行运载工具垂直起降飞行器eVTOL研发上，我国走在了世界前沿。当前，国内eVTOL领域的代表企业有亿航智能、小鹏汇天、峰飞航空、时的科技、沃兰克航空和磐拓等公司，同时还有众多的研发团队及初创公司正在积极跟进。

“不过，从eVTOL的研发制造、飞行验证、试运行到进入常态化运行仍需要一个过程，尤其是还有赖于UAM运营环境及相应的法规体系的建立。”高远洋表示。

UAM的发展路径是“先物后人”

在高远洋看来，城市空中交通的出现是市场需求牵引。

未来UAM“空中救护车”

相关资料显示，过去十年间，全球电子商务的增长速度每年超过15%。作为电子商务市场最大的国家之一，我国每年巨量快递包裹的寄递给城市交通带来极大压力。“如果利用低空资源建立城市空中交通系统来实现空中物流及包裹快递运送，这将极大地改善地面交通拥堵现象，且带来更好的运送便捷性和时效性，称得上是‘革命性的改观’。”高远洋说。

根据摩根士丹利的研究报告，到2040年，全球城市空中交通的市场规模将达到1.5万亿美元，其中空中物流将有望率先实现商业化应用。这似乎意味着相比载人，UAM在载物场景的应用条件相对更成熟，也更容易落地。

高远洋表示，UAM未来的发展路径应该是先物后人。因为航空业往往都是把安全放在第一位，而UAM作为一种革命性的、全新的空中交通方式，无论是对于飞行器、地面保障还是运营系统，都需要经过完备的安全验证，获得民航局的适航认证许可及法律规章许可才能投入正常运营，而载人比载物的安全性要求更高，因此可以采取先物后人的方式，先开展UAM空中物流与包裹快递运送，通过载物飞行进行安全验证及经验数据积累，在确保安全或者对其安全性有足够信心后再开展载人飞行。

此外，还有一个不可忽视的因素，就是公众的心理接受度。毕竟空中不像地面，人们或许能够接受搭乘无人驾驶汽车在地面行驶，但搭乘无人驾驶的飞行器在空中飞行恐怕还得克服心理障碍，这需要安全记录与安全经验的积累，所以一定要非常小心谨慎，不能仓促上马，即使在最初阶段也要避免出现超过人们承受能力的安全问题，以消除人们的心理障碍。

对于未来空中载人的形式，高远洋认为这跟地面交通场景非常类似，“比如，会有‘空中巴士’，即按照固定航线进行载客飞行，在固定站点起降，以此来解决大众化乘客的空中出行需求；也会有‘空中的士’，即可以通过类似于打车软件的APP召唤eVTOL，来解决基于个人飞行需求的更为灵活的空中交通出行”。

离真正商飞还有一段距离

尽管市场呈现出了热情，但UAM想要真正实现商业飞行并非易事。

在高远洋看来，载人无人驾驶飞行器作为未来出行的新型交通工具，虽然具有地面交通无法替代的优越性，但仍需要解决一些技术上的关键问题，比如：高密度轻量化电池、自主飞行、感知与避障、定位和导航、噪音、机群路径规划和管理、网络安全技术等。

除了技术问题，还有法规与地面保障问题。他强调说，完备的规章和完善的地面保障体系是实现UAM的前提。

此外，能飞但并非“满天飞”。高远洋表示，未来城市空中交通一定是有交通规划的。这种规划跟地面路网的设置一样，比如主航路的划设可以考虑沿着地面的绿化带或者河道，这样划设的好处是减少对地面人群可能带来的安全风险，避免给地面人群造成噪音干扰和心理压力。而在支线的规划上，要考虑到空中交通与地面交通枢纽的接驳，也可以把一些飞行起降点设置在部分高楼楼顶。“当然，并非每个楼宇都适合设置飞行起降点，需要进行飞行安全及承重评估。”

虽然现阶段城市空中交通仍处于实验与测试阶段，离真正商业飞行还有一段距离。但整体来看，城市空中交通将打破并重构交通的时空关系，被视为解决城市交通问题的未来方向。

未来带动“地空立体化智慧交通网络”建设

自动驾驶、5G、新能源等技术的进步，公众的接受度、资本聚集、地面道路拥堵等多项因素叠加，这些都是驱动城市空中交通概念提出及未来发展的动因。UAM概念一经提出就受到欧美一些国家政府及产业界的积极响应，正在积极进行布局及发展准备，并且具备了产业化发展的基础和条件。从产业发展角度看，在这条赛道上，中国处于怎样的位置？

在高远洋看来，中国在UAM产业发展上，与其他国家和地区是在同一条起跑线上，而且在政策环境上中国还具有其他国家所不具备的优势。

“目前，中国民航局正在进行的通用航空法规体系重构及通用航空适航管理改革工作中，已经把无人机物流、无人驾驶航空器载客及eVTOL这样的UAM飞行器纳入考虑范围，支持通用航空产品与技术创新，而且我们也相信，UAM是中国通用航空未来创新发展的一个重要方向、有望获得突破性发展。”高远洋说。

事实上，国家层面正加快推进UAM相关的法规建设工作。2019年1月23日，民航局印发《基于运行风险的无人机适航审定的指导意见》，在国内5家无人飞行器企业设立适航审定试点，重点探索货运、巡线、载人飞行器的适航标准和审定办法。同时，民航局正在抓紧修订新23部法规，以适应当前UAM领域及eVTOL快速发展的新形势。

值得一提的是，民航局及各地政府对低空经济的支持力度也在持续增强。我国正通过建立低空空域管理试点的方式，逐步实践并推进低空空域管理的发展。2020年底，民航局公布了首批13个无人驾驶航空试验基地（试验区）名单，以加快推进中国民用无人驾驶航空事业发展并保持国际领先地位。上海金山华东无人机基地是首批试验基地（试验区）之一，并由此在上海金山汇聚了一批无人机研发创新企业。

对于未来，高远洋表示他很看好国内UAM市场。“我个人的判断，五年之内UAM会在局部区域进行试运营，十年之内有可能在相当范围内实现常态化商业化运营。当然，这需要从包括政府部门、产业界到大学科研机构的各方，大家一起来共同推动。”

截至目前，国内已有多家UAM飞行器企业向民航局申请并获得试验飞行许可，开始进行eVTOL飞行器的试验及试飞工作。随着国家支持政策及相关支持性法规的出台、地方政府的大力扶持、产业界的积极响应及突破性发展、供应链体系逐渐形成，以及资本市场的加持，我国UAM/eVTOL产业或将迎来快速发展拐点。

“未来随着UAM产业向纵深发展，还将推动国内地空立体化智慧交通网络的建设，这一网络融合了信息化、智能化等技术和产业要素，是新基建的重要内容和主流方向，必将成为新的发展引领。”高远洋表示。

“未来随着UAM产业向纵深发展，还将推动国内地空立体化智慧交通网络的建设，这一网络融合了信息化、智能化等技术和产业要素，是新基建的重要内容和主流方向，必将成为新的发展引领。”

UAM在全球范围都是一个新的领域、新的赛道，而在城市空中出行运载工具垂直起降飞行器eVTOL研发上，我国走在了世界前沿。亿航智能就是国内eVTOL领域的代表企业之一（亿航供图）