通用航空装备：让创新在应用中生长（附图片）

本文转自：中国民航报

本报记者张人尹为推动通用航空制造业发展，促进通用航空装备创新应用，近日，工业和信息化部、科学技术部、财政部以及民航局等四部门联合印发了《通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030年）》（以下简称《方案》）。《方案》明确，到2027年，我国通用航空装备供给能力、产业创新能力显著提升，现代化通用航空基础支撑体系基本建立，高效融合产业生态初步形成，通用航空公共服务装备体系基本完善。到2030年，以高端化、智能化、绿色化为特征的通用航空产业发展新模式基本建立。如何让通用航空装备全面融入人民生产生活各领域，进而成为低空经济增长的强劲引擎？在万亿元级的市场潜力面前，通用航空装备应如何顺势而为，把握这一历史性的发展契机？

本期《云中焦点》，我们邀请业内专家围绕通用航空装备创新应用现状及未来趋势进行深入分析，与我们一起探讨通用航空装备如何助力“两翼齐飞”。

随着技术不断进步，新型通用航空器、无人机等装备的性能得到了大幅提升，通用航空在更多领域得到了广泛应用。例如，无人机正在农林植保、航拍、物流配送等领域发挥着重要作用。同时，通用航空装备也在应急救援、城市管理等方面展现出巨大潜力。那么，我国通用航空装备创新应用现状如何？又面临着哪些挑战？

孙卫国

如今，通用航空器已经在许多场景得到应用，在民生、交通运输、消费服务、社会生产等领域崭露头角，并在消防救援、低空旅游、航空运动、农林植保、巡检巡线等场景广泛应用。

近年来，随着我国农林植保、电力巡检等传统通航作业保持稳步增长，空中游览、航空运动、医疗救护等新业态加速发展。在无人机应用于个人消费、地理测绘、影视航拍等领域的基础上，应急救援、通信中继、气象探测等应用场景不断拓展，无人机物流已经实现了规模化应用。

在通用航空新装备不断涌现的同时，通用航空应用场景不断拓展，通用航空装备创新应用正面临新挑战。

在新型航空器适航认证方面，无人机和eV?TOL（电动垂直起降飞行器）等新型航空器在物流和城市空中交通等新场景应用没有可借鉴的成熟样本。需要不断适应新形势新要求，进一步加强无人机适航审定体系和能力建设，健全完善无人机相关技术规范标准，探索创新无人机适航审定模式，以更好地满足无人机研发设计制造的适航审查需求。

通航作业与民航商业运输飞机的监管存在差异。随着通航应用规模的持续扩大，通航的运行安全监管理念、方法、技术等都需要同步创新。最为重要的是，需要推动落实各方安全责任，确保运输航空与通用航空低空飞行活动安全协调发展。

曹贺

近年来，我国通用航空装备技术和应用创新持续加快，产品体系化、多元化发展态势初显。

在传统通航领域，我国已有近100家通航整机制造企业，国内自主研制的通用航空器取证产品超过20款，具备了研制生产多种型号直升机、轻型运动飞机、多用途飞机、特种飞机的能力，航空应急救援装备体系初步建立。在无人机领域，我国较大规模的民用无人机生产企业已超过300家，消费级和工业级无人机产品已分别占据全球70%和68%的市场份额。其中，航空物流配送和城市空中交通整机制造企业超过20家，开发出近30款产品，自2019年以来融资规模达到50亿元。据初步统计，2023年，我国通用航空制造业产值约320亿元（其中无人机300亿元），运营及服务收入1370亿元（其中无人机1170亿元）。

制约我国通航产业发展的因素有空域、机场等客观条件，但根本原因是尚未建成适合我国国情的大规模通航应用场景。国外比较成熟的私人飞行、短途运输、航空培训等典型通航应用场景，短期内在我国形成较大规模的难度较大。国务院办公厅于2016年印发的《关于促进通用航空业发展的指导意见》提出的到2020年实现500个通用机场、5000架通用航空器、年飞行量200万小时的目标，至今仍未实现，通用航空业与我国庞大的经济体量并不相称。

胡金硕

与粤港澳大湾区超过1000架次/天的中小型末端无人机物流市场相比，大型支线无人机物流赛道由于飞行频率受空域限制、有效飞行量不高等，在运行方面并不“拥挤”。

在吨级以上无人机领域，已经集聚了一批专业化企业。四川天域HY-100、航天飞鹏FH-98、中航通飞Y5U、航空工业西飞民机HH-100、微至航空 Macro1.5、峰飞科技V2000CG等机型已在新疆、内蒙古、陕西、甘肃、上海等地的无人区、人口稀少的荒漠地带和海岛场景开展大型支线无人机物流运营试点、研发试飞测试和概念演示飞行。

在全国范围内，已取得型号合格证的支线物流无人机申请人就占据了全部已取证厂家的3/5。除峰飞科技V2000CG具有典型的eVTOL特征外，其他机型主要为“固定翼+活塞发动机”构型，对支线场景的适配度更高。各主机研制厂商凭借其研发测试梯队、技术积累迭代和供应商配套能力，已在场景实践、适航取证等方面彰显实力。

但固定翼构型的支线物流无人机需要借助跑道型通用机场完成起降，航线开辟在很大程度上受已有通用机场布局约束，较难形成支线网格结构。在纯电动构型的电池能量密度尚无进一步升级的前提下，动力形式的调整和优化对支线物流“大载重、长航程”的运营目标提出了技术挑战。兼顾电推进系统的灵活性和传统动力系统的大航程，实现支线物流无人机的“垂起化”，将带来技术革新和场景延伸。

《通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030年）》提出，通用航空装备发展要满足工农作业需求的低空生产作业网络安全高效运行，全面融入人民生产生活各领域。高端化、智能化、绿色化作为通用航空装备创新应用的重要发展方向，将有助于提升我国通用航空产业的国际竞争力，满足工农作业和其他领域的多样化需求，推动经济高质量发展。通用航空装备的高端化、智能化、绿色化具体体现在哪些方面呢？

孙卫国

我认为“高端化”主要体现在三个方面：一是技术含量高，表现为知识、技术密集，体现多学科和多领域高精尖技术的继承；二是处于价值链高端，具有高附加值的特征；三是在产业链上占据核心地位，其发展水平决定产业链的整体竞争力。先进的工具引领生产生活方式变革，促进社会现代化发展，离不开高新技术引领。

“智能化”意味着知识技术、数字技术、传感技术等智能学科的高度集成化，能够搜集与理解环境信息和自身信息，并进行分析判断和自身行为规划。航空智能化的核心是使飞行器具备自主感知、自主决策、自主执行、自主进化能力。自主感知使飞行器通过各类传感器与数据融合完成复杂环境和目标的分类、识别；自主决策可充分发挥人工智能在信息处理速度和处理量方面的优势，在各种复杂场景中快速作出利益最大化的决策；自主执行能使机器自主进行任务规划，并在执行过程中实时调整；基于自主遗传进化算法，自主进化可使智能飞行器具有生命体特征，通过不断学习提升认知决策水平，以应对全新环境。应该说，智能化将大幅提高飞行器在不同环境中的感知、决策、执行、学习能力，将为未来航空打开更大的想象空间。

“绿色化”就是节能环保、新能源、再制造与高效、清洁、集约、循环的绿色低碳发展的结合，如eVTOL、氢燃料飞机等。可持续航空燃料的应用被认为是最具潜力的技术，对助力实现碳达峰、碳中和目标以及保障能源安全具有不可替代的作用，可实现航空动力系统的重大变革。未来，民用航空动力系统如使用可持续燃料作为涡轮发动机燃料或直接使用燃料电池为飞机提供动力，将大幅减少航空业碳排放。

曹贺

未来一个时期，以高端化、智能化、绿色化为技术特征的新型通用航空装备将逐步实现场景大规模应用，建立通用航空产业发展新模式。

就绿色化而言，通用航空装备主要包括采用电机驱动的具备垂直起降能力的飞行器，其中电机由电动力驱动，电动力包含电池、燃料电池等不同能源形式。智能化主要是通过高级自动控制功能设计、深度学习等方法，实现一键自主起降、智能避障等，提高电动垂直起降飞行器自动驾驶和智能化水平。分布式电推进技术使得电动垂直起降飞行器的构型突破了传统架构限制，具有广阔的设计空间，使之前许多不可能、不可行的飞行器构型成为可能，多旋翼、矢量推力、复合翼等新构型蓬勃发展。

我认为，通用航空产业发展的新模式主要体现在两点：一方面，装备数量将迎来可观的增长。截至2023年底，我国注册登记的无人机达到126.7万架。“短途运输+电动垂直起降”客运网络、“干—支—末”的无人机配送网络以及满足各种工农作业需求的生产网络建立后，我国无人机将在数量级上迎来提升。另一方面，运行质量将有效提升。以数字化、网络化、智能化为基本特征的低空智联网的构建，将支撑起百万乃至千万量级的无人机安全高效运行。

胡金硕

对于大型支线物流无人机，因其较大的起飞重量、飞行动能和航程，在保障飞行安全方面尤其依赖先进的技术手段，通过持续优化无人化改装/系统设计解决方案，集中体现高端化、智能化技术路径。

在飞行控制方面，主要是余度管理与容错控制、飞行任务管理、链路失效管理、无动力着陆管理、飞行边界管理等。在动力装置方面，重点面向发动机模态调度、能源管理、自动油门、变距控制等。在故障诊断与恢复方面，对机载电气设备的智能监管较为常见，主要包括电气负载状态及设备参数采集、周期BIT管理、故障信号源切换，以及地面站对飞行态势的监控、异常飞行状态处置、地面控制权限移交、链路切换等。

分布式电推进技术应用于大型支线物流无人机，可以减少对化石燃料的依赖，符合推进碳达峰、碳中和的航空货运发展趋势。但从飞行器全生命周期来看，适用分布式电推进技术的电能是否完全来源于光、风等清洁能源，仍需要长期探索其绿色环保属性。此外，运用电机降噪技术可显著降低燃油发动机噪声水平，并通过进离场噪声控制，逐步减少飞行器对周边居住、作业环境的影响。

《通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030年）》明确提出了2027年与2030年两个关键时间节点的发展目标，对于推动通用航空产业规模化发展具有重要意义。未来，通用航空装备领域应如何在核心技术研发、产业链协同、政策与市场对接以及国际合作与交流等方面下功夫，共同推动通用航空产业的规模化发展和强链补链进程？

孙卫国

积极布局智能化、数字化、绿色化航空技术，提升技术创新能力，要加强关键技术装备产品的研发攻关。推动数字技术与产业深度融合，催生更多新技术、新产品、新业态、新模式。集聚创新资源，强化产学研用协同创新体系建设，加强关键核心技术攻关、重大科技成果转化和自主创新产品迭代应用，提升新技术、新产品、新服务供给质量和水平。

促进创新链与产业链深度融合，支持龙头企业向产业链上游进军，提升产业链、供应链的安全水平和竞争力。优先瞄准当前产业链的薄弱环节，通过供需牵引打通创新链与产业链之间的堵点，围绕创新链与产业链精准配置资金和人才要素，加快构建“科技—产业—人才”的良性循环生态圈。

打造梯次接续的企业矩阵。强化链主企业的引领作用，支持前沿探索、前瞻布局，统筹整合产业链资源，引导关联企业向重点区域集聚，加快形成产业体系和产业链条。构建大中小企业创新协同、产能共享、供应链互通的产业发展生态。提升中小企业专业化能力，培育一批专精特新“小巨人”企业。整合市场资源，强化要素保障，推进产业规模化、集群化、专业化发展。

曹贺

通用航空装备实现规模化是现阶段的主要任务。因此，应以应用场景创新和大规模示范应用为牵引，加快通用航空技术和装备迭代升级。

我认为，应通过四个层面推动通用航空产业的规模化发展和强链补链进程。首先，通过航空应急救援、航空物流配送、城市空中交通、新型通用航空消费等示范应用，提升通用航空装备的经济性、可靠性，实现装备好用耐用，客户爱用。其次，鼓励龙头企业整合资源，强化对产业链、供应链和创新链的引领和组织协同，不断增强企业竞争力，提升产业链韧性和安全水平。再次，支持电池、电机等优势企业加大研发投入力度，提升产品性能，培育一批知名品牌产品。最后，引导通用航空装备相关企业提升竞争力，打造一批专精特新“小巨人”和制造业单项冠军企业。

胡金硕

航空支线物流的货运体量大，应用场景相对简单，运行环境风险偏小，无人机平台技术路径与传统航空研发配套、适航审定体系关联紧密。面向大载重、长航程平台特点的专业团队应在主机研制、质量控制、运营成本、人员保障、国产化率等多个环节持续提升综合竞争力，实现长效增值。

大型无人机支线物流应在低风险场景中实现常态化运营保障，对相关制造单位予以政策、资金支持。随着更多民营研制单位在总体设计、成本控制、运营服务等方面体现出更多优势，在维持正常的安全、市场机制的前提下，应加快国有体系设备配套的市场化趋势，在制造端加快向低空大市场全面延伸，持续助力战略设备国产化率提升。

当前通过大型无人机开展支线物流，仍然依赖跑道型通用机场等大型基础设施，呈现一种基于航线运力的集中布局，这种结构对下游的放射性、覆盖面相对不足。因此，可采用“分布式电推进+混合动力”技术架构，使支线物流无人机从较高的起降适应性向垂起特性过渡，构建基于市场需求的起降点网络，降低基础设施的使用、维护和人力成本，形成高频次、大体量、分布式和规模化的运输格局。

制图/王世鑫