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低空經濟的技術創新與場景創新

【摘要】低空經濟作為我國重點發展的戰略性新興產業,是經濟發展與技術突破的新引擎。低空經濟具有空間多維性、產業整合性、技術經濟性等特征。當前,我國低空經濟的發展呈現出以無人機為代表的低空制造產業基礎與低空經濟應用場景不斷融合的態勢。未來,低空經濟高質量發展須回應好“如何實現制造產業與新場景的互通互融,創造低空經濟新業態”這一核心議題。為此,應處理好航空器的效率與安全、研制與運行、空域的開放與管制三大關系,構建低空航空產品創新與場景創新相融相促的低空經濟理論模型,推動促進低空經濟增長的理論創新,拓展低空經濟產業發展新路徑。

【關鍵詞】低空經濟 產品創新 場景創新 無人機

【中圖分類號】F123.9 【文獻標識碼】A

【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2024.15.005

【作者簡介】歐陽桃花,北京航空航天大學經濟管理學院教授、博導。研究方向為戰略管理、創新生態系統。主要著作有《大國重器:如何突破關鍵技術》、《撥云見日——揭示中國盾構機技術趕超的艱辛與輝煌》(論文)等。

引言

自2010年國家逐步放開低空空域以來,低空經濟作為現代經濟發展的綜合性新業態,應技術、市場和政策的共同作用而生。特別是2023年中央經濟工作會議將低空經濟確立為戰略性新興產業,隨后2024年全國兩會把“低空經濟”寫入政府工作報告,低空經濟迎來了前所未有的爆發式增長,預計將在未來6年內實現萬億級市場規模。其中具有代表性的是低空制造產業板塊,我國40余家民營通用航空制造企業異軍突起,在動力、機載及零部件配套方面取得較大技術突破。例如,寧德時代作為國內率先具備國際競爭力的動力電池制造商之一,為電動飛機、eVTOL(electric Vertical Take-off and Landing,電動垂直起降飛行器)等低空經濟新載體的持續發展提供了技術支撐。另外,以無人機為代表的低空裝備制造業勢頭不容小覷。據不完全統計,到2023年底,我國民用無人機研制企業已經超過2300家,量產的無人機產品超過1000款。同年交付民用無人機超過317萬架,廣泛應用于農業植保、巡線巡查、工業吊裝等作業領域,以及應急救援、緊急投送、通信中繼等應用場景。為低空制造業產值貢獻超過510億元,同比增長近60%。

總體來看,我國低空經濟發展呈現出以低空制造產業為依托,面向生產作業、公共服務和航空消費為代表的低空經濟應用場景不斷拓展與融合的態勢。因此,如何實現已有制造產業與新場景的互通互融,是實現低空經濟新業態高質量發展的核心議題。本文圍繞低空經濟的理論與實踐,從以下三個方面展開探討:第一,界定低空經濟的內涵與特征;第二,以無人機制造業中的代表性產品為例開展案例分析,揭示我國無人機的技術進步與產業化發展實踐之路;第三,在理論梳理與實踐總結的基礎上,進一步指出未來發展低空經濟必須處理好三大關系,以及探討培育經濟新業態的理論模型。可以預期,本研究不僅有助于從理論層面挖掘低空經濟作為新業態的獨特性和發展規律,也有助于從實踐層面以場景創新帶動產業落地,為推動低空經濟發展提供啟示與借鑒。

“交通經濟-通用航空經濟-低空經濟”的嬗變與低空空域的界定

在理解低空經濟之前,有必要將其與傳統經濟形態作簡要對比,交通經濟和通用航空經濟是與其較為相關的兩個概念。首先,交通經濟主要研究人和物的運輸問題,旨在通過合理規劃和管理交通資源,提高運輸效率和經濟效益。其發展較為成熟,研究成果多用于城市交通規劃。[1]其次,通用航空經濟是指利用航空器從事除商業航班以外的所有民用航空活動的經濟形態。其范圍廣泛,包括現代制造業、商業、物流業等多個領域,對區域經濟發展有顯著推動作用。[2]

與交通經濟相比,低空經濟沒有固定且成熟的應用場景,低空經濟的場景是不斷變化和發展的,需要深入探索和挖掘;與通用航空經濟相比,低空經濟是在傳統通用航空基礎上的進一步拓展,突出了新技術應用、新需求創造和新消費引導等特征。同時,低空經濟面臨更復雜的情境,市場潛力也更為巨大。[3]由于低空經濟作為新興經濟形態具有的動態發展性,仍面臨許多理論和實踐上的挑戰,比如針對低空空域資源配置、低空飛行活動管理等方面的問題需要進一步探索。

低空經濟的發展離不開對低空空域這一關鍵資源的利用與開發,界定低空空域的內涵是理解低空經濟的基礎。而低空空域缺少明確而又統一的定義,這是由于在不同的階段人們對于低空空域的理解是不一致的。更為關鍵的是,低空空域不僅具有自然資源的單一屬性,更具有社會資源、經濟資源等多重屬性。雖然低空空域通常是指3000米以下的范圍,但需要根據不同地區的實際需求進行動態調整,所以低空空域的“低”嚴格來講是一個虛指,指的是在不增壓、不供氧的情況下人員能夠進行正常活動的高度范圍,在特定的場景中,可以結合實際情況來確定低空空域的上限和下限。

低空空域的管理與利用涉及多方面的考量,既包括國家安全,也涵蓋經濟發展與社會需求。站在國家戰略高度層面,低空空域作為國家戰略資源,其合理開發和利用是實現低空經濟可持續發展的關鍵。自2010年以來,低空空域管理的政策法規也在不斷地完善,從《關于深化我國低空空域管理改革的意見》提出“低空空域通常指真高1000米(含)以下的空間范圍”,到2014年《低空空域使用管理規定(試行)》的頒布,逐步細化管理細則,適應不同地區的需求調整空域范圍,低空空域范圍界定進一步明晰。根據國際經驗,美國和歐洲在低空空域管理上采取了分類管理和靈活政策,促進了低空飛行活動的開展。美國將空域劃分為五類,其中E類空域涵蓋了從地面到18000英尺的范圍,是無人機和通用航空活動的主要區域。E類空域的靈活管理方式允許無人機和小型飛行器在低空中自由活動,有力地促進了空域活動的開展。歐洲則將空域分為三類,其中C類空域專門用于低空飛行活動。C類空域的管理相對嚴格,但也具備明確的飛行規則和安全保障,為促進低空經濟發展提供了保障。

對低空空域的開發和利用催生了低空經濟的概念,有學者通過低空經濟對應的英文單詞進行文獻庫檢索但并未發現相關文獻,可見低空經濟這一概念的產生是為了應對中國通用航空發展問題而提出的,是對低空空域資源科學配置與管理改革的結果,是一個廣義的經濟形態概念。[4]這一概念最早在2010年被官方正式提出,后續的文獻先后對其概念界定、核心特征和產業構成等相關內容進行了研究。低空空域的多重屬性和合理利用,將為低空經濟的發展提供堅實基礎,推動其在更廣泛的領域發揮優勢和潛力。

低空經濟的內涵與特征

理解低空經濟的內涵是把握這一綜合性經濟形態的關鍵。自低空經濟概念提出以來,一些學者通過不同的視角和方法對其概念進行界定,雖然表述各有差異,但對于低空經濟的共性認識是一致的:低空經濟不僅涵蓋傳統的通用航空活動,還包括新興的無人機產業,它的核心在于利用低空空域進行各種航空活動,并帶動相關領域的融合發展。低空經濟可以定義為在低空空域內,通過各類航空載運與作業裝備技術進行的廣泛經濟活動領域。這些活動包括低空運輸、作業與休閑娛樂業、航空裝備技術產業及低空交通基礎設施與服務業。低空經濟的結構可以概括為一項核心資源、三大主要產業以及四類支撐體系。核心資源是低空空域,主要產業涵蓋低空運輸、低空作業和休閑娛樂、航空載運與作業裝備技術產業,支撐體系則包括政府公共部門、科研與教育機構、投融資群體和中介服務機構。

低空經濟具有三個顯著特征。第一,空間多維性:低空經濟是圍繞低空空域這一立體化空間展開的,蘊含著巨大的經濟價值。其既包括低空空域的飛行活動,又要與傳統地面空間資源協同聯動,低空制造、低空保障與綜合服務主要在地面運作,為低空飛行提供產品、服務和基礎設施支持。因此,雖然低空經濟的關鍵資源和主要活動場所在低空空域,但這一綜合性經濟形態需要統合空間與地面資源,更好地做到空地銜接,形成一個完整的生態體系。

第二,產業整合性:低空經濟具有跨領域帶動相關產業發展的特性。低空經濟不僅涉及傳統的航空產業,還涵蓋無人機技術、智能制造、物流運輸、旅游休閑等多個領域。通過低空飛行活動與地面產業的結合,可以實現資源的高效配置和利用。具體來看,低空旅游帶動了旅游業的發展,低空運輸可以帶動運輸業的發展,低空飛行設備制造可以促進相關制造業的發展,低空經濟的發展也會為其他服務業帶來增長機遇。

第三,技術經濟性:低空經濟在技術和經濟效益方面展現出顯著優勢。新能源航空動力技術、無人駕駛技術和新一代信息技術的持續發展和不斷創新,使低空經濟在效率、能耗和環境適應性上具備較強的競爭力。這些技術的應用不僅提升了低空飛行的安全性和操作效率,還顯著降低了運營成本。新型電動航空器和自動駕駛技術的普及減少了燃料消耗和排放,提升了環保效益。先進的導航和通信技術提高了飛行的精準性和可靠性,從而減少了安全風險,這些都體現了低空經濟的技術經濟性。

以經濟學視角審視低空經濟

首先,從資源配置的角度來看,低空空域是一種稀缺資源。經濟學中的資源配置理論強調,通過市場機制和政策手段,實現資源的最優配置,以便創造更大的經濟價值和社會價值,使社會福利最大化。[5]低空空域的有效利用需要明確其產權,通過市場交易機制如有償使用、租賃或競價分配等方式,確保資源被高效利用。這樣的機制不僅能提高資源利用效率,還能促進低空經濟可持續發展。資源配置理論還強調信息對稱性和市場透明度的重要性。在低空經濟中,各類市場主體需要充分了解低空空域的使用規則和分配機制,以便作出合理的經濟決策。這種信息對稱性和透明度的提升,有助于形成一個公平、高效的市場環境,推動低空經濟的發展。

其次,市場結構和產業組織是理解低空經濟的重要方面。低空經濟涉及多個相互關聯的產業,包括無人機制造、低空運輸、低空作業和休閑娛樂等。在產業經濟學中,不同產業的市場結構和組織形式決定了市場競爭的態勢和產業的創新能力。[6]低空經濟的市場結構應避免壟斷和不正當競爭,促進各類企業在公平競爭的環境中創新發展。產業經濟學理論認為,市場的開放性和競爭性是促進技術進步和提高生產效率的關鍵。通過政策引導和市場調節,可以構建完整的產業鏈和完善的產業生態系統,促進各產業間的協同發展,形成一個健康的低空經濟生態系統。在此基礎上,低空經濟的發展還需關注產業集群效應。產業集群效應指的是相關企業和機構在地理上集中,從而實現資源共享、信息交流和技術合作。通過形成低空經濟的產業集群,可以提高整體創新能力和市場競爭力,推動低空經濟的持續發展。

最后,低空經濟不僅是多個產業的集合,更是一個復雜的產業生態系統。構建低空經濟的產業生態經濟學,有助于深入理解其內在機制和發展模式。一是核心產業:包括無人機制造、低空運輸、低空作業等。這些產業直接利用低空空域進行經濟活動,是低空經濟的基礎。其發展水平決定了低空經濟的整體競爭力。二是支撐產業:包括航空裝備制造、通信導航技術、能源供應等。這些產業為核心產業提供必要的技術、設備和服務,支撐核心產業的發展。支撐產業的發展和創新,是低空經濟持續健康發展的重要保障。三是關聯產業:包括物流運輸、旅游休閑、農業監測等。這些產業與低空經濟密切相關,通過與核心產業的結合,形成新的商業模式和產業鏈條,推動低空經濟的多元化發展。

通過構建低空經濟的產業生態經濟學,可以全面分析低空經濟的內涵和特征,從而制定更加科學合理的發展策略。未來的研究應進一步結合經濟學理論和產業分析方法,探討低空經濟在不同發展階段的特征和規律,推動低空經濟可持續發展。

低空經濟實踐:無人機案例分析

低空經濟既包括傳統以有人機為載體的通用航空業態,又融合了以無人機為支撐的低空生產服務方式。相較于有人機,無人機具有應用領域多樣、代替人類完成危險作業、成本較低、靈活度較高等優勢。進入21世紀,在國家需求牽引與市場需求驅動的共同作用下,中國涌現出一批代表性企業,推動無人機關鍵核心技術的突破與產業化發展。由此帶來的成效是,2023年中國注冊無人機數量達126.7萬架,同比增長32.2%;無人機飛行時長達2311萬小時,同比增長11.8%。截至2023年底,中國共有無人機設計制造單位約2300家、運營企業近2萬家。[7]反觀美國,截至2023年7月,注冊的無人機數量近90萬架,且美國市場上中國無人機品牌市場份額超過80%。[8]中國無人機不僅體現出其在個人消費、地理測繪、影視航拍等傳統應用領域的卓越性價比優勢,同時還在不斷拓展應急救援、通信中繼、氣象探測等應用場景,另外中國無人機在物流運輸場景中已實現規模化應用。低空經濟的運輸載體——無人機的發展,大致表現出以下兩種典型路徑。

一是國家需求牽引下的無人機技術突破與產業化發展。所謂國家需求牽引指的是國家作為無人機的主要使用主體,以立項或相關政策形式組織研制主體和配套主體共同開展無人機項目的技術攻關。其特色有二:其一,出于維護國家戰略安全與科技發展的需要,國家所提出的需求往往具有較大的技術跨越性與領先性。例如,對于我國第一臺長航時無人機的原型機,國家要求其航時實現從4小時到40小時的跨越。也正是這種跨越性技術指標,倒逼研制主體在技術封鎖的背景下培養無人機的自主研制能力,為后續支持低空經濟發展提供扎實的技術積累。其二,國家需求往往復雜且多樣。比如,既要長航時,還要高空、遠程甚至察打一體,這對無人機的飛行控制、信息傳輸、任務保障等各關鍵系統都提出了很高的要求,難以由單一主體獨立完成研發任務。因此,在國家需求牽引下研制主體與配套主體圍繞無人機項目聯合攻關,構建起自主可控的產業價值鏈,為低空經濟發展提供產業合力。而在國家需求牽引下的無人機發展歷程中,具有代表性的就是由北京航空航天大學(以下簡稱“北航”)牽頭研制的長鷹無人機(以下簡稱“長鷹”),以及航空工業集團中航無人機公司(以下簡稱“中航無人機”)牽頭研制的翼龍系列無人機(以下簡稱“翼龍”)等。[9]

長鷹無人機案例:長鷹作為中國獨立自主研制的首個大型無人機飛行平臺的原型機,實現了續航時間從4小時到40小時的跨越,引領中國無人機進入中高空、長航時的新時代,推動我國大型無人機設計、制造、試驗水平提升至國際一流行列。[10]同時,長鷹作為一個穩定化、通用化的新產品開發平臺,通過快速更新任務載荷、迭代產品型號,一方面可以滿足國防信息化的動態需求;另一方面可以拓展至民用、農用、應急管理等縱深領域。

其發展歷程大致分為三個階段:第一個階段是國家作為主要使用主體,提出核心需求。20世紀末兩極格局解體,國際秩序發生重大變化。當時,為維護國家核心利益,國家有關部門迫切需要加強國家的制空權、制海權與制信息權的建設。具體研判是“為實現領空全覆蓋式飛行,應對未來的海上作戰需求,要打贏海上信息化戰爭,一定需要長航時、高分辨率的偵察裝備——大型長航時無人機”。其留空時間長,作業覆蓋區域廣,在高空巡航作業時受天氣和大氣上下對流的影響小,具備廣闊的應用前景。[11]基于此,明確了長航時、高空、遠程、隱身等核心指標參數,并以立項、投標競爭的方式選擇研制總體單位。第二個階段是北航作為研制總體單位,協同數十家參研配套單位實現產品正向開發。北航憑借根植于航空領域的研究基礎和人才隊伍,舉全校之力進行先期論證,經過多輪角逐,最終成為該項目的研制總體單位。之后,北航篩選、協調了幾十家參研和配套單位共同組建研制團隊,歷經總體設計—工程研制—試飛定型三個階段,形成具有架構原創性、系統突破性和平臺基礎性的原型機,并實現交付與量產。[12]第三個階段是實現中國大型無人機產業價值鏈從無到有的構建。無人機的產業鏈包括上游的設計研發及關鍵原材料生產、中游的整機制造特別是核心系統制造(如動力系統、導航與飛行控制系統、任務載荷系統等)、下游的應用場景開發如偵察、物流、應急救援等。在長鷹無人機[13]交付與量產之前,無人機還屬于比較小眾的領域,技術和團隊主要源自研究型大學,并未引發航空工業部門大量資源的整合與聚集,同時相關零部件的配套產業,如任務載荷系統,與國外存在很大的差距,因此無法形成相關產業鏈布局。在長鷹無人機的研制過程中,北航營造了相對開放包容的創新環境,通過與參研配套單位的合作,推動無人機產業鏈的初步布局與形成,這也標志著中國自主研發設計的大型無人機已經邁入了國際先進水平。[14]

翼龍系列無人機案例:翼龍作為我國首臺自主研制的察打一體大型無人機,具備長航時、全自主多種控制模式、多種復合偵察手段、多種載荷武器集成、精確偵察與打擊能力和全面靈活的支持保障能力。該無人機歷經十余萬小時實戰檢驗,深受用戶肯定。通過專注于高端無人機的產業化發展,立足“一型裝備服務國內、國外兩個市場”的要求,逐步構建了“做強軍用業務、發展民用業務”國際市場新格局。從2010年至今其不僅在國際出口市場份額中形成了與美國、以色列三足鼎立局面,更是在中原暴雨、地震災害中展現出了其民用型無人機在恢復通信、應急救災、氣象監測等低空實踐中的突出性能。[15]

其發展歷程大致分為三個階段:第一個階段是在國家軍貿出口政策及相關機構的支持下,自研中國第一臺察打一體無人機并走向國際市場。當國外的長航時察打一體無人機如“捕食者”“全球鷹”已在全球名聲大噪而國內卻還沒有一款同類型無人機時,中航無人機利用以往有人機的研制經驗,從2005年開始自行投資研制翼龍初代機。在中航技進出口有限責任公司[16](以下簡稱“中航技”)的介紹下,該產品以卓越的總體氣動、數字電子飛控和綜合航電等技術吸引了國外用戶的關注,并于2010年正式簽約走向國際市場。第二個階段是“墻外開花墻內香”,在國家立項的支持下反哺國內市場發展。自2011年起國內圍繞翼龍第二代產品進行立項研制,其優異的性能不僅強化了我國的軍事力量,同時其較為突出的低空滯空性能、長航程和寬載荷平臺,也受到了民用領域的廣泛關注。通常來看,軍用無人機昂貴的價格并不適合普通非民用作業,諸如噴灑農藥和觀測地形等民用活動往往使用成本更低的民用小型無人機。但我國遼闊疆域、復雜地形所存在的多樣化自然災害風險,則需要翼龍這類更為先進的無人機通過攜帶眾多機載設備、跨省份飛行、長時間滯空,以期發揮應急通信、極端作業等功能。因此,“翼龍-2H”應急救災型、氣象型應運而生,成為名副其實的“低空經濟國家隊”。第三個階段是實現中國大型無人機產業價值鏈從有到優的自主可控構建。中航無人機發揮大型無人機產業鏈“鏈長”的牽頭作用,與高校、研究院所、兄弟企業和政府單位協同合作。致力于打造無人機國家級先進制造業集群,著力圍繞“科技補鏈、產品強鏈,多元固鏈”構建高端無人機產業生態圈,覆蓋國產航空設備的研發設計、生產以及總裝等在內的各個產業鏈條,以有效應對逆全球化趨勢下的“脫鉤斷鏈”危機。

二是市場需求驅動下的無人機技術突破與產業化發展。所謂市場需求驅動指的是市場用戶作為無人機的主要使用主體,以當下需求和潛在需求共同驅動企業開展產品創新與應用,挖掘市場商機。其特點有二:其一,市場需求較之國家需求更為個性化、異質化。例如,2015年以來,隨著國內無人機技術的不斷完善,市場表現出在農林植保、電力巡檢、地理測繪、航拍等方面對無人機的廣泛需求。隨之而來的是越來越多創業者入局,為無人機市場注入了新的活力和動力。其二,市場需求往往更關注產品的適應性和靈活性,由此而來的是產品型譜的多樣化和面向服務端的激烈競爭。例如,在測繪領域,傳統測繪方式費時費力,而無人機測繪成本低、效率高、數據精確,已經成為現代測繪領域的重要技術手段之一。面對廣闊的無人機測繪前景,大疆創新、縱橫股份、航天彩虹等企業圍繞技術研發、產品性能等方面展開競爭,力求提供更優質的產品和服務。這些無人機企業的發展壯大,也會繼續推進無人機在測繪領域的規模化應用。

在市場需求驅動下的無人機發展歷程中,具有代表性的就是“老牌”無人機企業大疆推出的系列無人機產品。其產品在民用無人機領域幾乎同時占領了消費級無人機和工業級無人機兩個細分領域的霸主地位。大疆系列無人機的發展歷程大致包含以下三個階段:第一個階段是撬動非專業無人機市場。大疆系列無人機起步之初專注于無人機關鍵系統如多旋翼控制系統和地面站系統的研發,并于2012年推出到手即飛的世界首款航拍一體機“大疆精靈Phantom1”。隨后的系列產品以其獨特的外觀設計、卓越的性能和易于操作的特點打開了國內外消費級無人機市場的大門。第二個階段是實現產品與場景的交互式創新。Phantom系列的成功讓大疆在無人機行業中的地位逐漸穩固。然而,大疆并沒有滿足于此,其繼續斥巨資研發更加先進的技術和產品,以適應更為多樣化的場景。例如,Matrice350RTK以長航時、高精度懸停和抗干擾能力強等特點,廣泛應用于公共安全、土地測繪、電力巡檢、林業勘測等領域。此外,該無人機還具備先進的圖傳和遙控系統,以及強大的視覺識別能力,為公共行業工作人員提供了安全、高效的空中作業解決方案。而T50農業無人機則以出色的飛行強度和噴灑效率為農業生產提供了有力支持。第三個階段是進軍低空運載新時代。2023年,大疆發布首款運載無人機,以此為標志,大疆無人機正式開啟了“低空運載新時代”。大疆自2006年成立到2023年正式發布物流無人機。17年里,大疆無人機發展經歷了從基礎飛行到娛樂消費、作業飛行,再到如今的載物飛行,代表了市場需求驅動下,無人機從科研屬性、娛樂屬性、作業屬性向交通屬性的飛速發展。

綜上可以發現,無人機作為低空經濟的主力,已涌現出國家需求牽引和市場需求驅動兩類發展路徑下的系列產品。無人機產業實踐為低空經濟的發展帶來兩點重要的實踐啟示。

第一,技術基礎。技術創新是發展低空經濟的基礎。以往在汽車、高鐵等領域我國都走過了技術引進—消化—吸收—再創新的漫長道路,而在無人機領域我國卻以正向開發起步走出了一條自主創新的道路,核心表現在無人機的氣動設計、航電控制系統與設備等方面。例如:長鷹、翼龍在無人機氣動設計方面都處于國際領先地位。特別是隨著新材料碳纖維和復合材料的應用,無人機的燃油效率和性能得到進一步提升,從而有助于兼顧低空經濟面向低空航空器使用的效率與安全。同時以大疆為代表的無人機企業在航電系統技術領域的探索,也有助于進一步提升飛行安全和效率,具體表現為先進的導航、通信和監控系統的應用和自動駕駛技術的發展等。

第二,場景導向。應用場景是發展低空經濟的落腳點。現實中的應用場景不僅可以為高技術產品提供試驗場,更可以為企業提供廣闊的市場。例如,維護國家戰略安全與領土完整的需求場景促進了長鷹、翼龍的誕生,個性化、多樣化的市場需求以及農林業發展的難點痛點場景促進了大疆等系列的迭代創新。可見,供需聯動是場景導向的關鍵,新技術新產品的落地需要合適的場景作為依托,而場景的開拓又會帶來新的需求方向進而激發技術創新動能。

低空經濟高質量發展須處理好三對關系

一是處理好安全與效率的關系。安全是低空經濟發展的基石。低空飛行活動的載體既涉及上述介紹的無人機還包括有人機以及新興航空器。這些低空航空器從起飛到著陸的全過程安全問題不僅影響著使用者的體驗,也影響著航線附近的公共安全。因此,嚴把技術安全底線是低空經濟航空器研制的重中之重。這一方面體現在低空航空器產品質量與性能的安全;另一方面也體現在操作安全。特別是對于消費級無人機來說,普通消費者在購得無人機時,由于缺乏專業駕駛技術、法律法規知識、必要的飛行安全意識等,有可能因操作失誤而誤入禁飛區、炸機傷人等。這就需要相關無人機企業通過前期設計和技術干預彌補操作者的不足,讓消費級無人機使用更加安全。如通過設定電子圍欄讓無人機在禁飛區無法起飛、限制無人機進入等。

發展低空經濟的目標之一是發揮低空航空器較之地面機械和人工作業無法比擬的優越性和靈活性,提升社會公共服務水平、拉動航空消費。因此低空航空器的效率是低空經濟市場中的消費者所重點關注的內容。這一方面體現在航空器本身的性能先進性;另一方面也體現在航空器的制造交付速率。對于長鷹、翼龍這類無人機來說,其性能先進性突出但交付速率有待提高,不斷優化供應商結構迫在眉睫。而對于大疆一類無人機來說,其交付速率突出但還需進一步平衡性能的先進性與產品的安全性。例如,利用先進的飛行監控系統和實時數據傳輸技術,可以對低空飛行活動進行全程監控,及時發現并處理異常情況,從而大幅降低安全風險。此外,通過不斷改進航空器設計和材料,提升抗風能力和飛行穩定性,也能有效提升安全水平。同時,完善應急預案和培訓體系也是確保安全的重要措施。

二是處理好研制與運行的關系。所謂低空經濟的研制本質上指的是關鍵技術與產品的自主研制。低空經濟終將向著高度市場化的方向發展,因此必須在關鍵核心技術與產品的自研能力上與世界先進水平保持同步,才能參與全球市場競爭。然而,目前我國低空經濟所涉及的航空制造業體量整體有限、效益不高,企業研發經費投入占主營業務收入的比例較低,部分關鍵裝備、核心零部件、發動機和基礎軟件等高技術產品不得不依賴進口和合資企業。例如,目前國內市場80%以上通用飛機為國外進口或貼牌生產,自主品牌市場份額不足20%。特別是航電系統80%的集成電路芯片、40%的制造裝備、70%的發動機等依靠進口或合資企業供應。[17]當然我國在一些關鍵技術和產品的研制方面也具有絕對優勢,如前文重點探討的無人機以及以電池為代表的新能源板塊。電池是電動飛行汽車、eVTOL等低空經濟重要載體的動力來源,相較于新能源汽車,低空經濟領域對鋰電池產品性能要求更為嚴苛,其中eVTOL對電池能量密度、高功率、安全性、快充及長壽命等的要求更高。得益于我國在新能源汽車領域的扎實積累,目前億緯鋰能、孚能科技、寧德時代等企業都相繼表示,已有電池產品適用于低空飛行領域,同時這些企業也積極參與民用電動載人飛機項目的合作開發。這為低空經濟規模化和商業化發展提供堅實的動力基礎。

自主研制的產品能否真正為低空經濟帶來動能,關鍵在于其后續運行。這里的運行主要指面向低空飛行的服務保障體系。目前我國低空經濟領域提供服務保障的能力有限且封閉。不僅從事相關服務的企業不足同期美國的1/100;同時有限的企業多采用“自己運行、自己保障、自給自足”的工作方式,缺乏系統的飛行服務基礎數據、成型的基礎服務產品和信息交換與發布的渠道。由此造成了低空飛行服務保障體系建設滯后、服務保障能力不足等問題,難以為低空經濟發展提供有效支撐。為此需要構建高能級創新聯合體,深入推進有組織的服務保障體系建設,整合不同業務主體為低空經濟產品提供停場、維修、代理、托管等一站式服務。

三是處理好開放與管制的關系。低空經濟以低空空域為依托,以各類飛行活動為牽引,低空空域管制與開放是發展低空經濟的重要前提。我國圍繞低空空域的管理歷經了較長發展歷程,目前正處于分類管理改革階段。例如,2023年12月民航局發布《國家空域基礎分類方法》,對我國空域劃設和管理使用進行規范,依據航空器飛行規則和性能要求、空域環境、空管服務內容等要素,將空域劃分為A、B、C、D、E、G、W等7類,其中,A、B、C、D、E類為管制空域,G、W類為非管制空域。這一分類方法的發布為eVTOL、輕小型無人機和通用航空等提供了低空飛行空間的詳細管理細則。同時自2024年1月實施的《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》也為無人駕駛航空器的飛行管理和空域管制制定了清晰規則。

要想在確保安全和合理管制的基礎上充分放開低空空域,關鍵在于把低空交通的“網”布起來。在這方面,目前歐美等航空發達國家和地區根據各自發展需求和航空特點,已對低空空域的上下邊界范圍、飛行活動規則、提供服務類型等進行了詳細的劃分,從而為充分利用低空空域資源搭建起了底層架構。相較而言,中國仍然缺乏可視化、精細化、可操作化的有助于低空空域資源充分利用的產品工具,如低空飛行目視航圖,號稱“低空高德地圖”。該圖包含“目視飛行航圖”本身、“飛行規則”、“空域劃設”和“空中保障體系”,是開展低空活動的“地基”,也可以理解為低空航空器的互補產品。其有助于指導各個低空企業及其低空航空器根據地圖上的線路進行活動,這決定了低空空域的交通規則,如若不落實則無法滿足即將到來的井噴式低空經濟發展需求。

產品創新與場景創新相融相促的低空經濟雙循環理論模型

低空經濟作為戰略性新興產業,產業鏈條長,涵蓋了上游的原材料與核心零部件領域,中游的低空制造、低空飛行、低空保障與綜合服務以及下游的各種應用場景。目前,我國在上游和中游的航空器制造環節具有一定積累,因此,如何在已有的航空制造產業基礎上實現與下游的新場景融合,從而創造低空經濟新業態,是本文重點探討的話題。結合前文的討論,筆者提出產品創新與場景創新相融相促的低空經濟雙循環理論模型(見圖1)。該模型包含兩個關鍵行動與三個條件。

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兩個關鍵行動分別是低空航空器產品創新和場景創新。具體來看:一方面,產品創新以關鍵核心技術突破與產品的自主開發為核心,是低空經濟發展的基礎。低空航空器產品包含低空航空器本身及其互補產品。所謂互補產品,既包括通航機場、起降站點、通信基站、能源供給站、維修維護等“硬互補性產品”,還包括前文所述的低空目視航空圖一類“軟互補性產品”。好比發展新能源產業需要新能源車以及互補產品即公路網、高德地圖和充電樁等。低空航空器的順利飛行既需要提高自身技術安全性,還需要推動互補產品創新。這些互補產品與原產品組合在一起才能滿足用戶需求。目前,我國的低空航空器技術創新水平明顯高于其互補產品,互補產品有待依托基礎設施網、空中航路網、通信導航網、空域管理網、低空服務網等“五網融合”的低空智聯網實現進一步發展。

另一方面,場景創新以挖掘現實需求和潛在需求為核心,是低空經濟發展的驅動力。場景作為讓技術、產品走出實驗室、走向產業化的關鍵載體,目前雖然在學術上尚無統一界定,但結合大型無人機以及低空經濟的實踐可知,場景是讓低空航空器創造經濟、社會價值的環境。一般來說,中國獨特的體制機制決定了場景依據來源可分為國家場景和市場場景。前者主要指由國家出于維護國防安全、捍衛核心利益需要而設定的場景如基建巡航、警用飛行、消防救援等,后者主要指在市場競爭及用戶偏好作用下自然產生的場景如快遞物流、娛樂拍攝等,而這也是場景有待于重點持續開拓創新的方向。

進一步思考產品創新與場景創新的互動關系可知,產品創新只有與場景相結合才能真正實現低空經濟的價值創造。當下我國的低空應用場景多表現為國家需求牽引,即尚停留在農林植保、基建巡航等生產作業的相關領域,經濟潛能有限。因此,激發市場需求、推動應用場景向航空消費一類市場場景拓展,必須建立在低空航空產品創新與低空場景創新相融相促的基礎上。二者一體兩面,產品只有應用到具體場景中才能發揮其價值,而場景只有包含對應的產品才能滿足用戶需求。場景孕育了產品,而產品創新又驅動了場景創新。二者相融相促共同打造低空經濟新業態。

與此同時,這一雙循環模式還需要具備三個關鍵條件,分別是宏觀層面的頂層設計保障,中觀層面的產業生態構建以及微觀層面的企業創新能力提升。

第一,宏觀層面關注空域管理改革的頂層設計與政策研究。低空經濟發展離不開低空空域的配置與管理,因為這是低空經濟活動的物理空間。與此同時,低空空域作為國家戰略性稀缺資源,如何讓低空空域“放得開、管得住”,還需要從國家層面的頂層設計入手,自上而下推動政策的制定與落實。目前圍繞低空空域改革的政策多為試點型政策,雖政策意圖良好,但試點區域響應成效有限,且由點到面的政策延展效應薄弱。這一方面需要各地區因地制宜制定適合自身發展的差異化政策;另一方面也需要對政策工具按照自愿性、強制性和混合性原則進行分類和重組,以最大化釋放政策效能。

第二,中觀層面關注低空經濟產業鏈的協同效應,以期構建創新聯合體推動產業生態發展。低空經濟作為一種綜合經濟業態,其產業鏈具有“鏈長面廣”的特征。因此要想推動產業鏈的上中游產品創新與下游場景創新的相融相促,需要構建一種具有中國特色的新型組織形式如創新聯合體。這類組織有助于充分調動、整合產業鏈上下游、內外部各主體和業務,圍繞核心技術攻關、市場場景拓展、產業人才引培、標準體系建設、金融扶持強化等方面進行布局與聯動。以期搭建政、產、學、研、用協同平臺,形成信息共享、技術交流、資源互補的低空經濟產業生態。

第三,微觀層面關注低空企業整合創新要素、提升創新能力、助力新業態發展的路徑與模式。企業作為科技與經濟活動緊密結合的主要力量,是低空經濟發展的關鍵創新主體。目前我國低空經濟企業數量雖然呈現爆發式增長,但整體來看企業規模有限、市場集中度低,缺乏產業千億級的龍頭企業發揮行業帶頭作用。為此需要低空企業以低空場景特別是市場場景為驅動,例如,面向新型低空經濟場景如旨在解決城市交通擁堵問題的城市空中交通(Urban Air Mobility, UAM),推動相關技術創新,一方面需要航空制造企業持續深耕低空航空產品的技術突破與迭代創新,以技術要素、人才要素等傳統創新要素為抓手,提升創新能力;另一方面也需要航空制造企業與新能源企業、車企、航司等進行跨界合作,以數據要素、企業家精神要素等新型創新要素為牽引,打造低空經濟產業新模式。

注釋

[1]郜俊成:《規劃中的交通經濟問題》,《中國公路》,2018年第24期。

[2]文新峰:《通用航空經濟的演進路徑及對區域的影響研究》,《商》,2016年第21期。

[3]樊一江、李衛波:《我國低空經濟階段特征及應用場景研究》,《中國物價》,2024年第4期。

[4]覃睿:《再論低空經濟:概念定義與構成解析》,《中國民航大學學報》,2023年第41卷第6期。

[5]王東京:《新中國成立以來基本經濟制度形成發展的理論邏輯與實踐邏輯》,《管理世界》,2022年第38卷第3期。

[6]殷寧宇:《中國產業經濟的政策、實踐與理論構建——中國產業經濟學術座談會會議綜述》,《南方經濟》,2018年第2期。

[7]《新華社權威快報丨我國已有無人機超126萬架》,2024年3月29日,http://www.news.cn/politics/20240329/253c61687cae488aa0a3dd862748688f/c.html。

[8]《無人機市場規模和份額分析 – 增長趨勢和預測(2024–2029)》,https://www.mordorintelligence.com/zh-CN/industry-reports/uav-market。

[9]翼龍最早由航空工業集團下屬單位中航工業成都飛機設計研究所研制。伴隨著2007年~2018年中航(成都)無人機系統股份有限公司重組、建立,目前主要由該公司承擔從事翼龍系統的設計研發、生產制造、銷售和服務。

[10]長航時無人機通常是指能在大氣層內持續飛行24小時以上的無人駕駛飛機,飛行高度一般為7000米~20000米,被廣泛地應用于軍事和民用領域,執行偵察監視、搜索跟蹤、災情勘測、氣象研究等任務,相較于具有同樣任務特點的低軌衛星和高空飛艇等飛行器,長航時無人機同時具備任務高度高、滯空時間長、機動性和自主性強等綜合優勢,適用于未來戰爭的信息化和自主化等特點,將在空間攻防和信息對抗中發揮重要作用。參見馬東立等:《超長航時太陽能無人機關鍵技術綜述》,《航空學報》,2020年第3期。

[11]向錦武、闞梓、邵浩原等:《長航時無人機關鍵技術研究進展》,《哈爾濱工業大學學報》,2020年第6期。

[12]歐陽桃花、鄭舒文、張鳳等:《研究型大學服務國家戰略工程研究:以長鷹無人機原始創新為例》,《科學學與科學技術管理》,2023年第1期。

[13]本文所提“長鷹無人機”特指致力于實現長航時、中高空、遠航程的大型偵察無人機,該款機型于2000年立項、2007年交付(而翼龍系列無人機是2006年起步,由此可進一步驗證長鷹無人機的成功研制為中國大型無人機奠定了一定產業基礎)。在此之后開發的長鷹高原型遠程無人偵察機系統暫不作為本文所涉及的對象。

[14]歐陽桃花、曾德麟:《國之重器 如何突破關鍵技術》,北京:中國人民大學出版社,2024年。

[15]歐陽桃花、麻強、鄭舒文:《中國無人機產業從跟跑到并跑的技術跨越》,《數據》,2021年第9期。

[16]中航技是中國唯一以國家軍用航空技術和產品進出口為核心業務的大型國有企業,也是中國航空工業集團的下屬單位。

[17]《創新驅動成為我國通用航空制造產業轉型發展的必由之路》,2018年1月3日,https://www.reportway.org/hangyexinwen/0301201817989.html。

Technological Innovation and Scenario Innovation of Low-Altitude Economy

Ouyang Taohua

Abstract: As a strategic emerging industry, low-altitude economy is a new engine for economic development and technological breakthrough. Low-altitude economy has the characteristics of multi-dimensional space, industrial integration, and technology economy. At present, the development of China's low-altitude economy shows a trend of continuous integration of the low-altitude manufacturing industrial base represented by drones and low-altitude economic application scenarios. In the future, the high-quality development of low-altitude economy must respond to the core issues of "how to achieve the interoperability of manufacturing industry and new scenarios, and how to create new formats of low-altitude economy". Therefore, it is necessary to deal with the three relations of aircraft efficiency and safety, development and operation, and airspace opening and control, build a low-altitude economic theoretical model of low-altitude aviation product innovation and scenario innovation, promote the theoretical innovation of low-altitude economic growth, and expand the new path of low-altitude economic industry development.

Keywords: low-altitude economy, product innovation, scenario innovation, unmanned aerial vehicle

責 編∕韓 拓 美 編∕周群英

[責任編輯:韓拓]

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