《航空概论》课件 10 低空经济及UAM

航空概论第十章低空经济及城市空中交通XXX学院主讲教师：XXX低空经济概述低空空域规划与管理城市空中交通UAM核心载具适航性及适航取证第10章

低空经济及城市空中交通CON

TENTS低空经济概述3低空经济的内涵随着无人机技术、城市空中交通（UAM）和先进空中交通（AAM）等领域的兴起，学术界、产业界和政府部门从低空飞行活动提炼出“低空经济”这一术语。低空经济是一种以低空空域为核心载体、以民用航空器为载运工具、通过多场景飞行活动带动相关产业深度融合的综合性经济形态低空经济概述WiskAero公司第六代电动垂直起降飞机（eVTOL）亿航EH216自主驾驶eVTOL低空经济概述4低空经济的发展历程18世纪~2006年：应用探索阶段18世纪末，当时热气球技术在法国巴黎成功试验，迅速被用于观光活动，开启了低空经济的序章低空经济概述5低空经济的发展历程18世纪~2006年：应用探索阶段1980年，日本在农业领域利用通控直升机进行作业，标志着低空技术在专业领域的应用起步低空经济概述低空经济概述6低空经济的发展历程18世纪~2006年：应用探索阶段2006年，英国石油公司使用无人机进行海上油田平台的监测，无人机技术在工业领域的实际应用取得了重要进展低空经济概述低空经济概述7低空飞行器种类低空飞行器涵盖直升机、电动短距起降飞行器（eSTOL）、电动常规起降飞行器（eCTOL）、电动垂直起降飞行器（eVTOL）以及无人驾驶航空器（如无人机）等类型未来，eVTOL和无人驾驶航空器将成为该领域的主流发展趋势低空经济概述低空经济概述8低空飞行器种类直升机：低空经济的传统强者低空经济概述贝尔407

和罗宾逊R44便是应用广泛且具有代表性的直升机机型美国贝尔407轻型直升机基本参数机长12.7米机高3.56米旋翼直径10.67米空重1210千克最高速度260千米/时最大航程598千米低空经济概述9低空飞行器种类直升机：低空经济的传统强者低空经济概述贝尔407

和罗宾逊R44便是应用广泛且具有代表性的直升机机型美国R44轻型直升机基本参数机长9米机高3.3米旋翼直径10.1米空重657千克最高速度240千米/时最大航程560千米低空经济概述10低空飞行器种类固定翼飞机：速度快和运量大兼备以塞斯纳208为例，这款典型的固定翼飞机所配备的水陆两栖型号拥有高端客舱配置，特别适用于偏远或环境恶劣地区的飞行任务低空经济概述美国塞斯纳208通用飞机基本参数机长11.46米机高4.55米翼展15.88米空重2145千克最高速度344千米/时最大航程1982千米低空经济概述11低空飞行器种类eSTOL：便利与长续航兼备美国创业公司Electra，设计了世界上第一架使用混合电力推进系统的吹翼飞机低空经济概述ElectraeSTOL飞机（美国）低空经济概述12低空飞行器种类eCTOL：大载重和与长续航兼备瑞典初创企业HeartAerospace设计的eCTOL飞机采用19座布局低空经济概述HeartAerospaceeCTOL飞机（美国）低空经济概述13低空飞行器种类无人机：空中多面手无人机，又称无人驾驶飞机，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器低空经济概述驼峰-500型无人直升机（中国）低空经济概述14低空飞行器种类eVTOL：未来出行的新选择电动垂直起降飞行器，电动化且不需要跑道就可垂直起降。eVTOL能够实现城市低空区域的快速通行与灵活作业，为人员和货物运输提供高效、经济的解决方案低空经济概述亿航EH216-S飞行器（中国）低空经济概述低空空域规划与管理城市空中交通UAM核心载具适航性及适航取证第10章

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TENTS低空空域规划与管理16低空空域定义国际民航组织（ICAO）通常将“低空”泛指为自地表至海拔3000m（约10000ft）以下的空域，用于容纳直升机、通用飞机、无人机及eVTOL等各类中低速航空器低空经济中“低空”是指距离正下方地平面垂直距离在1000米以内的空域（根据不同地区特点和实际需要可延伸至3000米）低空经济，就是以这部分空域为依托的经济活动，以民用有人驾驶和无人驾驶航空器为主，以载人、载货及其他作业等多场景低空飞行活动为牵引，辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态，涉及到低空航空器（低空载具）制造、低空飞行服务、基础设施建设、运营保障以及相关延伸产业低空空域规划与管理低空空域规划与管理17我国空域基础分类《国家空域基础分类方法》依据航空器飞行规则和性能要求、空域环境、空管服务内容等要素，将空域划分为A、B、C、D、E、G、W共7类，其中，A、B、C、D、E类为管制空域，G、W类为非管控空域，G类空域为真高300米以下空域，W类空域为真高120米以下区域低空空域规划与管理我国现行空域基础分类方法低空经济概述低空空域规划与管理城市空中交通UAM核心载具适航性及适航取证第10章

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TENTS城市空中交通19UAM定义与特点城市空中交通（UrbanAirMobility,UAM）是低空经济的核心应用场景之一城市空中交通是一种在城市地区，利用有人驾驶或者无人驾驶航空器实现安全、便捷、高效和绿色的空中交通运输模式城市空中交通UAM与地面交通、民航运输的区别城市空中交通20UAM的发展历程第一阶段：萌芽阶段（1941年—1979年）这个阶段的城市空中运输服务主要依托直升机展开，垂直起降（VTOL）技术的早期探索奠定基础，此阶段标志着城市空中交通概念的形成初期特点：交通流密度低，运营航线少城市空中交通美国贝尔427轻型直升机城市空中交通21UAM的发展历程第二阶段：技术积累阶段（2000年—2014年）该阶段的主要标志是Moore首次提出了针对个人出行的航空器（PersonalAerialVehicles，PAV）概念这一阶段面向城市空中载人运输的航空器更像是“飞行汽车”城市空中交通Terrafugia飞行汽车城市空中交通22UAM的发展历程第三阶段：2014年至今（无人机全面来临的时代）2014年，NASA正式提出城市低空空域无人机交通管理系统（UnmannedAircraftSystem（UAS）TrafficManagement（UTM）），其目的是从风险保障角度来确保大规模、高密度的无人机在城市低空空域内安全高效运行城市空中交通Volocopter飞行器首次载人飞行低空经济概述低空空域规划与管理城市空中交通UAM核心载具适航性及适航取证第10章

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TENTSUAM核心载具24eVTOL的概念从广义通俗上理解，eVTOL（电动垂直起降飞行器）就是电动化且不需要跑道就可垂直起降的飞机eVTOL区别于常规航空器的主要技术特征有:

可实现垂直起降、采用分布式推进、运用全电/混合动力技术eVTOL显著优势包括：低碳环保、噪声低（采用电动推进）、自动化等级高（多为自主飞行）、运行成本低（简化了结构及维修成本）、高安全性和可靠性UAM核心载具UAM核心载具25eVTOL的发展20世纪初：探索垂直起降的可能性1907年，法国工程师保罗·科尔尼（PaulCornu）成功试飞了世界上第一架载人直升机，尽管飞行时间短暂，但这一尝试为垂直起降技术奠定了基础UAM核心载具世界第一架载人直升机UAM核心载具26eVTOL的发展20世纪30年代：直升机技术逐渐成熟1936年，德国工程师海因里希·福克（HeinrichFocke）设计的Fw61直升机成功试飞，成为世界上第一架实用的直升机UAM核心载具FW16直升机UAM核心载具27eVTOL的发展20世纪40年代：喷气发动机技术引进1947年，英国工程师艾伦·阿诺德·格里菲斯（AlanArnoldGriffith）提出了“飞行平台”的概念UAM核心载具UAM核心载具28eVTOL的发展20世纪50年代：喷气式VTOL技术取得了重要突破1954年，美国贝尔公司研制的X-14试验机成功实现了喷气式垂直起降UAM核心载具X-系列试验机UAM核心载具29eVTOL的发展20世纪60年代：实用喷气式VTOL战斗机英国霍克·西德利公司（HawkerSiddeley）研制的“鹞式”（Harrier）战斗机成为世界上第一款实用的喷气式VTOL战斗机UAM核心载具鹞式战斗机UAM核心载具30eVTOL的发展20世纪70年代：多样化VTOL技术1971年，苏联研制的雅克-38（Yak-38）垂直起降战斗机成功试飞，成为世界上第一款舰载垂直起降战斗机UAM核心载具雅克-38（Yak-38）战斗机UAM核心载具31eVTOL的发展20世纪80年代：倾转旋翼技术取得了重要突破1989年，美国贝尔公司和波音公司联合研制的V-22“鱼鹰”（Osprey）倾转旋翼机成功试飞降战斗机20世纪90年代，VTOL技术在军事和民用领域得到广泛应用。鹞式战斗机和V-22“鱼鹰”倾转旋翼机在多次军事行动中表现出色，证明了VTOL技术的实用性和可靠性UAM核心载具V-22鱼鹰战斗机UAM核心载具32eVTOL的发展21世纪初：VTOL技术进一步优化2003年，美国洛克希德·马丁公司研制的F-35B战斗机成功试飞UAM核心载具F-35B战斗机UAM核心载具33eVTOL的发展2010年代：eVTOL技术取得了快速发展2016年，美国JobyAviation公司研制的S4原型机成功试飞。S4采用倾转旋翼设计，具有高效、安静的特点，成为eVTOL技术的代表UAM核心载具JobyS4原型机UAM核心载具34eVTOL的发展2019年，欧洲航空安全局（EASA）发布针对小型eVTOL飞行器的适航认证规定，这标志着eVTOL技术正式得到官方认可，为其商业化运营奠定了基础2020年代，eVTOL技术开始进入商业化应用阶段。2021年，美国ArcherAviation公司宣布与联合航空公司合作，计划在2024年推出“空中出租车”服务。与此同时，德国Lilium公司研制的LiliumJet也取得了重要进展，计划在2025年投入商业运营UAM核心载具UAM核心载具35eVTOL的分类根据动力形式划分为油电混动、电动、氢燃料电池、氢内燃机、太阳能等最常见的还是根据整机构型划分：矢量推进/倾转、升力+巡航/复合翼、多旋翼类eVTOL和其它（eSTOL、eCTOL等）类型UAM核心载具电动垂直起降飞行器分类UAM核心载具36eVTOL的关键技术eVTOL关键技术包含：动力系统和能源管理技术、eVTOL气动设计与飞行模式转换技术、eVTOL智能飞控与自动驾驶技术、轻量化材料与结构设计UAM核心载具eVTOL关键技术领域研究低空经济概述低空空域规划与管理城市空中交通UAM核心载具适航性及适航取证第10章

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TENTS适航性及适航取证38适航性内涵航空器的适航性指航空器（包括其部件和子系统的整体性能和操纵特性）在预期的服役使用环境中和使用限制下，飞行的安全性和物理完整性的一种品质适航性是指航空器适合/适应于飞行（Fittofly）的能力，是航空器的固有属性适航性包括初始适航性和持续适航性适航性及适航取证适航性及适航取证39UAM载具适航体系当前全球航空监管机构（如FAA、EASA、CAAC）针对eVTOL的适航标准尚未形成统一规范适航性及适航取证国内外eVTOL适航法规标准情况适航性及适航取证40UAM载具适航体系中国民航局将无人驾驶eVTOL的适航审定纳入了基于运行风险等级进行分类管理的无人驾驶航空器审查体系适航性及适航取证中国四类适航证书列表适航性及适航取证41审定流程与关键环节

民用航空器（如飞机、直升机）：其常规取证路径遵循严格的三步流程适航性及适航取证航空器适航取证流程适航性及适航取证42审定流程与关键环节

民用航空器（如飞机、直升机）：其常规取证路径遵循严格的三步流程适航性及适航取证航空器零部件适航审定流程适航性及适航取证43适航认证案例案例1：亿航EH216-S——全球首个载人eVTOL