文/本刊记者 祁娟
高远洋
人类自古就有飞天的梦想，由于没有鸟儿一样的翅膀，亦无飞天之力，只能将梦想寄托于神话传说，于是便有了古希腊神话中的太阳神，乘着车子在天空驰骋；
有了《西游记》里的孙悟空，翻一个筋斗就是十万八千里。
“人类从未放弃过对天空的追求和想象。”2022年11月上旬，第六届“一带一路”青少年创客营与教师研讨活动在广西召开，其中在“可持续交通”主题创客营组织开展的科学家系列讲座上，著名通用航空产业专家、北京航空航天大学通用航空产研究中心主任、中国交通运输协会路空协同立体交通分会副会长高远洋介绍说，“一提起航空先驱，大家首先想到的是莱特兄弟。1903年，莱特兄弟用自制飞机，在美国加州的一个小山坡上试飞，飞机成功地飞了起来，这是人类的第一次飞行，后来莱特兄弟被称为‘飞行之父’。实际上，早在500 多年前，达·芬奇便研究了飞行理论，还绘制了第一张飞机飞行原理图。”
如今，伴随科技日新月异的高速发展，飞天的梦想正逐渐照进现实。尤其是近年来城市空中交通（Urban Air Mobility，简称：UAM）概念的兴起，有望通过采用eVTOL(电动垂直起降航空器)这样的创新性飞行器，利用低空资源，实现城市空中交通出行，这不仅可以缓解大气污染和城市地面交通拥堵等问题，还能创新性地缩短人们的移动时间。当下，UAM 的实现还需要具备哪些条件，面临哪些挑战？在这场以“仰望星空 放飞航空梦想”为主题的微型科普讲座上，高远洋分别从人类飞行历史、航空航天飞行器技术与产品发展趋势、航空航天现实用途与应用场景等方面为与会者带来了精彩的专业分享。
“当我们提到航天时，经常被并列提及的还有航空。航天和航空有什么区别呢？”高远洋解释道，“仰望天空，我们可以将其分为三个区域，分别是航空区、临近空间和太空区。航空区一般是指从地面到20 公里的高度，临近空间是从20 公里至100 公里的高度，100公里以上就是太空区。”
高远洋着重提出了“卡门线”。卡门线是在距离地球表面100 公里的高度一条隐形的线。这是由匈牙利裔美国工程师、物理学家西奥多·冯·卡门提出的概念，他首次计算出从100 公里的高度开始，由于大气过于稀薄，难以产生足够的飞行升力，所以在这个高度以上普通飞机是无法飞行的。
由此，高远洋进一步解释了航天与航空的区别：航天是指进入、探索、开发和利用太空（即地球大气层以外的宇宙空间）以及地球以外天体各种活动的总称；
航空是指飞行器在地球大气层中的航行活动。正因如此，空间运载火箭、飞船、空间站被称为“航天飞行器”，而军用飞机、民航客机、通用航空飞机等则被称作“航空飞行器”。
“航空业是最具全球化色彩的行业。”高远洋表示。他举例说，一架波音飞机需要400 万余个零部件，然而这些零部件绝大部分不是由波音公司自己生产的，而是由65 个国家中约1500 个大企业和15000 个中小企业提供的。因此，“航空推动了全球化，全球化也成就了航空业”。
在高远洋眼中，航空不仅是一门严谨的科学，也是一门艺术。航空飞行器设计体现机械美学，航空文化艺术衍生品传递妙趣，航展飞行表演壮美……这些是对“航空是灵动的艺术”的最佳注脚。
“通用航空是人类交通方式正在进行的‘第四次革命’。”高远洋在讲座中指出，“这必将带来通用飞机、发动机、机载、空管、运营、服务的技术大变革。”
如何理解通用航空？高远洋认为，通用航空是一个排除法，除了军事航空以外的航空活动，都属于通用航空，比如说公务机与私人飞机飞行、工农林业航空作业飞行、热气球、无人机、低空旅游、航空运动、航空应急救援等。
从我国通航产业的发展趋势看，“十四五”开局之后，多项政策聚焦通航，从国家到地方纷纷将通用航空纳入“十四五”发展规划，越来越多的地方政府承担起发展主体责任，加入通航发展推动者行列，这使得我国通用航空发展呈现出新格局。
正如高远洋在对2021 中国通用航空大盘点中所指出的，2021年我国低空空域管理改革由点到面逐步推进，发展环境从天到地不断改善，市场活力逐步激发，通航消费逆势而起，通航飞行量创历史新高，通航企业数持续增长，产业规模稳步扩大，通航创新eVTOL 受到了资本追捧。
对于eVTOL 的兴起，高远洋认为，利用低空资源，发展通用航空，使小飞机运输成为主流的交通运输解决方案。实际上，早在20 世纪中后期，一些航空公司就开始尝试利用传统直升机实现城市空中交通，但受限于飞行载具的运行成本、安全性和噪声等问题，而未能广泛普及。大约从2015年起，电动垂直起降（eVTOL）飞机快速发展，为实现城市空中交通创造了新的可能性，引起世界范围交通业和航空业的广泛关注。
高远洋表示，目前全球都聚焦在eVTOL 之上，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。它也将是未来 UAM 运营的“关键角色”。
在讲座中，高远洋对SATS、UAM、AAM 三个概念分别进行了解析：
SATS（Small Aircraft Transportation System，小型飞机运输系统，简称：SATS）是2000年时提出，主要指使用小型飞机进行商务和个人运输，在小型起降场和其他着陆点（包括直升机场）之间的点对点运输。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（UAM），指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。
“2020年，AAM（Advanced Air Mobility，先进城市空中交通，简称：AAM）概念被提出，它指的是使用小型飞行器解决城市-城市/城市-社区/社区-社区之间的交通问题。”高远洋说，“从某种程度上，AAM 可以说是UAM 的一种扩展。”
他还为与会者展示了UAM 未来应用的三种场景——
场景1：末端配送——即时配送5磅以下的包裹，由集中的分发中心到接收站，平均20 分钟的配送，10 英里的飞行里程；
场景2：空中巴士——类似地铁和巴士的固定路线，每次搭载3 名乘客，平均20 分钟飞行，10 ～70 英里的飞行里程；
场景3：空中出租车——按需即时的门到门飞行服务，每次搭载1 名乘客，平均10 分钟飞行，10 ～70 英里的飞行里程。
同样是载人空中飞行，高远洋分析表示，相比空中巴士按照既定航线进行载客飞行，在固定站点起降，以解决大众化乘客的空中出行需求，空中出租车类似于地面打车软件APP，可以基于个人需求召唤 eVTOL，这是更为灵活的空中交通出行。
对于UAM 未来的发展路径，高远洋认为一定是先物后人。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。
“UAM 将给城市交通带来一场深刻的革命，”高远洋认为，“像汽车行业一样，电动化、智能化和无人化是城市空中交通系统的重要特征，而电动垂直起降飞机、全自动驾驶和机群管理的发展有望彻底改变城际和城内的交通方式。”
在高远洋看来，UAM 三种应用场景的实现，关键在于核心技术是否能实现突破。这些技术包括电池技术、自主飞行技术、感知和避障技术、电机和推进技术、定位和导航、噪音、机群路径规划和管理、网络安全技术等。
同时，完备的规章和完善的地面保障体系是实现UAM 的前提。近年来中国民用航天局相继发布无人驾驶航空指导性、规范性文件及技术标准，建立了无人机适航管理系统，并开展试验区先试先行。从行业整体来看，还应加强国际交流合作，统一认证标准与监管方案，建立全球通用的UAM全新监管体系。
地面基础设施的支撑对于UAM 的发展也尤为重要。高远洋表示，UAM是一个路空协同体系，除了飞行器本身，还需要有地面基础设施的支撑。以其三种应用场景举例，末端配送需要集中的分拨中心，中心可从目前电商和快递的基础设施改造而来，而接收站可建造在高楼的屋顶；
空中巴士和空中出租车都需要固定的起降点用来满足上下客、充电、维护以及停放等多种需求，城区内早期应是改造高楼的直升机停机坪，未来则可能出现专门的起降场地，更好地对接无人车等地面交通设施。
高远洋带领团队进行行业分析讨论
当然，社会认知和公众接受度也不能忽视。毕竟，让公众搭乘无人驾驶的飞行器在空中飞行需要克服的不仅仅是心理障碍，新型航空飞行器的安全性、便捷性以及经济性还需要更长时间的验证。
2022年初，交通运输部、科技部印发《交通领域科技创新中长期发展规划纲要（2021—2035年）》，部署飞行汽车研发，突破飞行器与汽车融合、飞行与地面行驶自由切换等技术；
当年6月，中国民用航空局发布《“十四五”通用航空发展专项规划》，要大力发展新型智能无人驾驶航空驱动的低空新经济。鼓励载人无人驾驶等新型航空器的发展，带动城市空中交通快速发展。政策的开放与支持，无疑为城市空中交通的快速发展铺平了道路。
随着《城市场景轻小型无人驾驶航空器物流航线划设规范》的发布，其明确了城市场景无人机航线规划与实施的全流程标准，这也意味着城市空中物流已进入标准化时代，城市低空综合应用成为大势所趋。
“利用闲置的低空空域资源，采用电动垂直起降飞行器（eVTOL）和飞行汽车等创新型航空器，从空中满足城市交通出行及物流快递需求，以解决地面交通拥堵不堪及交通污染等城市问题，概念很应景，设想很完美，场景很科幻。但我相信这会成为现实，也将是我国通用航空突破性发展的一个重要方向。”高远洋充满信心。
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