低空经济是以低空空域（指距正下方地平面垂直距离原则上在 1000 米以下，根据不同地区特点和实际需要可延伸至 3000 米的空域）为依托，以通用航空产业为主导，涉及低空飞行、航空旅游、支线客运、通航服务、科研教育等众多行业的经济概念。目前，低空经济的主要产品有备受关注的 eVTOL（电动垂直起降飞行器）、无人机（消费级、工业级）、直升机、传统固定翼飞机等。从应用场景区分，低空经济可以划分为城市场景（城市空中交通）和非城市场景（偏远地区的工业、农业、林业、渔业和建筑业的作业飞行以及医疗救援等方面的飞行活动）。
图1 低空经济、通用航空、无人机的相关性
低空经济有望逐渐成为扩大内需、促进就业、推动产业转型升级和国民经济发展的新兴战略性产业。其特点体现在立体性、局地性、融合性和广泛性。
立体性指其空地衔接十分紧密，是一种依托三维空间发展的经济形态。局地性指其主要以小飞机、小航线、小企业为依托，总体上具有地域窄、规模小和较为分散等特点，与各地区的关联度十分紧密。融合性是指其在主体上体现为一种“组合式”经济形态，核心是航空器与各种产业形态的融合，如“农林+航空”“电力+航空”“公安+航空”“医疗+航空”“体育+航空”等。此外，低空经济还具有军民融合、空地融合、有人机无人机融合等一些特点。
图2 低空经济特点
低空经济包括低空制造、低空飞行、低空保障和综合服务。低空制造产业是指面向通用、警用、海关和部分军用航空器的研发制造类产业，低空飞行产业是低空经济的核心产业。低空制造之后，低空保障方面的各类推动，例如基础设施建设、飞行运营管理等方面的法案标准等都需要持续优化。
表 1 低空经济包括低空制造、低空飞行、低空保障和综合服务
历经探索与规范化发展阶段，全球低空行业加速普及应用。低空经济始于1950 年代通用航空概念正式确立，兴起于 1970 年代后期通用航空的发展巅峰，并不断发展至今。人类以空气动力学为指导，综合航空材料、电子、发动机等技术成果，制造通用飞机、直升机并持续优化。当前低空经济以无人机和 eVTOL 航空器实践作为开端，本质上是通用航空业向绿色、智慧、数字化、电气化的转型，将目前人类的生产生活方式从地面的活动空间拓展到立体的三维空间，从而使低空经济融入社会生活的各行各业。当下全球低空经济的应用普及度正在不断提高。
图3 全球低空经济发展历程
无人机
无人机（UAV）是指不搭载操作人员，能够自主、自动或遥控飞行，可一次性或多次重复使用的有动力航空器。无人机主要分为军用和民用两种类型，其中民用无人机又可分为工业级无人机与消费级无人机，主要用于摄影、灯光表演、巡查等场景。无人机相比有人机优势明显，应用广泛。无人机因其自身的优越性能，可以在超低空和超高空长时间盘旋，活动空间和范围更为广阔。与有人战机相比，军用无人机具有体积小、重量轻、造价低、零伤亡、使用限制少、隐蔽性好、效费比高等突出特点。现代军用无人机的任务范围由传统的空中侦察、战场观察和毁伤评估等扩大到战场抑制、对地攻击、拦截巡航导弹、空中格斗等领域，应用更加广泛。
表 2 无人机分类
低空飞行的主要载体是无人机。随着空域、航线规划进一步落实，现有农林牧渔、测绘、应急等主要应用需求将进一步释放，城市物流、载货、载人等新型应用场景也将拓宽，无人机产业链将是低空经济发展核心受益环节。从产业链角度看，无人机上游为包括电池、电机、芯片、陀螺仪等零部件供应商、激光雷达、航摄相机等任务载荷供应商以及系统供应商，中游为各种类型的无人机系统集成商和服务提供商。
图4 无人机产业链
eVTOL
eVTOL 优势多样，电动化技术推动量产节奏加速。低空经济主要包括电动垂直起降飞行器（eVTOL）、无人机、直升机、传统固定翼飞机等。其中 eVTOL航空器，即电动垂直起降飞行器（electric Vertical Take-off and Landing），是一种电动化且不需要跑道就能垂直起降的飞机。这种飞行器的起飞原理是利用电推进技术，通过大功率电机取代传统燃油发动机，提供垂直起降的功能。eVTOL 航空器在安全性、智能性、经济性和环保性上更为优越，能够实现城市低空快速流动和灵活作业，为人员和货物运输提供高效、经济的解决方案，顺应了电气化、绿色化、智能化的发展趋势，是一种面向未来城市空中交通（UAM）场景、更符合未来城市综合立体交通系统的飞行器形态，为超大城市、都市圈及城市群创造了新的通勤方式。得益于电池、电机等电动化技术的持续进步，eVTOL 行业迎来高速发展阶段。
表 3 eVTOL的多种优势
eVTOL 下游应用场景广泛，当前以短距离行驶为主。eVTOL 作为城市空中交通的载运工具，能够渗透到城市中心，进行点对点的交通运输。eVTOL 应用场景主要有三个关键条件——人口密集的城市地区、100-1000 米的低空领域、点对点。目前，eVTOL 主要聚焦城市客运与货运两个主要方向，与民用客机比较，eVTOL 主要解决人口密集的城市空间内、城郊及城际点对点的空中运输，在拥挤的城市内、城郊、都市圈进行短程通勤时具有显著的成本效益。目前的 eVTOL 有效载荷较小，还只能短距离行驶，但也能满足少量乘客的城市飞行或是包裹递送。随着全球 eVTOL 量产，其应用场景将大幅拓展，潜在应用场景涉及城市客运（UAM）、区域客运（RAM）、城市物流配送、商务出行、紧急医疗服务、私用飞行器等多种场景模式，大致可分为载人客运、载物货运、公共服务、警务安防、国防军事及私人飞行等六大类行业场景。eVTOL 不仅可以消除交通拥堵的问题，也有望解决偏远岛屿或山区的运输，或灾区救援行动等问题，还可服务于空中物流、医疗救助、消防救援、应急管理、旅游观光、公共服务、农业生产、警务治安和军事国防等关键领域。
图5 eVTOL 六大应用场景
eVTOL 设计研发的技术路线主要依据预设的应用场景与目标市场，需要极高的技术研发实力与垂直集成能力，重点从飞行器气动布局与总体构型角度进行抉择与调整。根据全球现有的开发情况，可将 eVTOL 分为五类：多旋翼型、倾转构型、复合翼型、倾转涵道风扇+完全矢量控制型、隐藏式推进系统+无翼设计型：
1）多旋翼型，虽可靠性高于直升机，但有效载荷和航程都相对有限，所面对的应用场景也相对固定，在噪声控制、地面损伤控制上尚无突破性解决方案，初创公司或是 eVTOL 初创公司前期产品大多为多旋翼型；
2）倾转构型，在综合考虑航程、巡航速度和载重比方面优势明显，具有较好的有效载荷、最大起飞重量和运营经济性，使其在未来商业场景中为用户节约更多出行时间；
3）复合翼型，受到传统航空企业偏爱，由于配置了专用的水平推进螺旋桨，而不是垂直阶段和水平阶段共用一套螺旋桨，可有效提升巡航效率、航程和安全性；
4）倾转涵道风扇+完全矢量控制型，由于在动力可靠性、噪声控制、气动效率上有可能获得更优的平衡，尽管涵道风扇在悬停模式下效率稍高，但在巡航模式下会产生更多阻力。
就目前而言，各国近期推出的 eVTOL 项目倾转构型机型最多，多旋翼构型最少，复合翼成为大部分行业龙头公司的研发选择。
表4 不同技术路线 eVTOL 对比分析
适航取证是最关键一步，法规完善下审批有望提速。航空器在商业化运营前，通常需要获得民航局颁发的三张关键证书，以确保其安全性、合规性以及适航性，即型号合格证（TC）、生产许可证（PC）和适航证（AC）三证。对于 eVTOL 等新型飞行器而言，由于目前没有专门的适航规章，因此采用专用条件形式，针对具体取证型号制定相应的适航标准。目前现有的 eVTOL厂商大部分都处于适航认证阶段，一旦完成认证将大大加速商业化优化布局。
表5 eVTOL 航空器所需民航局的三张证书
图6 民用航空器的适航取证过程
动力系统是所有飞行器的核心所在，从 eVTOL 本身看，航空发动机行业对其动力系统的看法不一，总体是全电推进和混合电推进并行。全电推进技术：电池作为飞机上唯一的推进动力源，由电池向电动机供电，带动风扇或螺旋桨产生推力。优点是环保，噪声低，可实现零排放，但商业化主要难点在于其电池技术，电池容量制约了其续航和载荷。混合电推进技术：由燃气涡轮发动机提供推力并为电池充电，电池在飞行的多个阶段提供推进所需的能量。长期看，随着电推进系统性能的提升，全电推进有望成为 eVTOL的主流动力方案。而对电推进系统而言，电池是关键所在，电池的能量密度、充电时间、循环寿命、安全性等决定着 eVTOL 的性能，特别是电池的能量密度直接决定了 eVTOL 的飞行时间。
表6 全电、混合电推进方案对比
空管系统
空管系统作用于飞行器起飞降落全过程，是民航空中交通管理系统的核心。其全称为通信、导航、监视与空中交通管理系统，简称 CNS\ATM 系统。空中交通管理系统（ATM）是空管人员实际用于管理空中交通运输的信息处理系统，由空中交通服务（ATS）、空中交通流量管理（AFTM）以及空域管理（ASM）组成。空中交通服务（ATS）主要目的是防止航空器之间、航空器与障碍物之间发生碰撞。空中流量管理（ATFM）是当某区域空中流量超过或即将超过该区域空中交通管制系统可用能力时，预先采取适当措施，保证空中交通流量最佳地流入或通过相应区域。空域管理（ASM）主要是依据既定的空域结构条件，实现对空域的划设调整，尽量满足空域使用各方的需求。
此外，通信、导航、监视（CNS）部分属于外围设施范畴，其中，监视系统包括二次监视雷达、自动相关监视等，通信系统主要包括数据链通信、航空电信网等，导航系统则以全球导航卫星系统为主。
图7 空管系统架构
空域分类进一步明确，低空经济发展前置条件已逐步健全。2023 年 12 月21 日，民航局发布《国家空域基础分类方法》，对我国空余划设和管理使用进行规范，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 等 7 类，其中 A、B、C、D、E 类为管制空域，G、W 类为非管制空域。无人机用户主要涉及非管制空域G\W 类，其中 G 类空域高度在 120-300 米左右，适用于 eVTOL、物流、巡检等行业类无人机飞行。
图8 国家空域划分
数字化+精细化是空域管理方向，北斗网格位置码可以提高空域管理的颗粒度。低空数字化工程致力于为低空空域管理提供基础数据支撑，低空空域管理的数字化在于能够为大规模对象的协同控制提供可能性，提高对航路高度层资源的安全、精确利用，提高航路容量，促进空域资源和合理运用和高效利用。北斗网格位置码适用于北斗卫星导航系统各种应用终端输出的一种网格位置编码，设计上与北斗卫星导航系统的定位精度相适应，是经纬度点位置编码体系的重要补充。相比于其他技术路径，北斗网格位置码基于立体网络的位置框架，在空间维度、数据融合、时空索引等多个方面优势明显。
图9 北斗网格码 iWhereEarth 软件模型
表 7 技术对比
导航、监管与通信
ADS-B 系统集监视与通信一体，优势明显。ADS-B（Automatic Dependent Surveillance Broadcast 广播式自动相关监视）是指无须人工操作或者询问，可以自动（1 秒 1 次）从相关机载设备获取参数并向其他飞机或地面站报告飞机的位置、高度、速度、航向、识别号等信息，从而使管制员对飞机状态进行监控。其由信息源、信息传输通道、信息处理与显示三部分组成，是一个集通信与监视于一体的信息系统。ADS-B 信息源主要包括飞机的四维位置信息（也就是经度、纬度、高度、时间）和附加信息（冲突告警信息，航线拐点等信息）以及飞机的识别信息与类别信息。ADS-B 技术是新航行系统中非常重要的通信和监视技术，把冲突探测、冲突避免、冲突解决、ATC监视和 ATC 一致性监视以及机舱综合信息显示有机的结合起来，为新航行系统增强和扩展了非常丰富的功能。
图10 ADS-B 工作原理
星基 ADS-B 可实现全球高中低空各类空域的全覆盖，是 ADS-B 技术下阶段的发展方向。星基 ADS-B 系统由低轨道卫星星座、ADS-B 机载设备和地面应用设备共同构成，利用低轨道卫星的全球覆盖优势，搭载 ADS-B 接收器，以实现对全球高空、中空和低空空域的全面监控。星基 ADS-B 载荷具有高灵敏度接收和大数据处理能力，同时能够有效解决同频率上多架飞机发射的信号相互碰撞、干扰的问题。在轨试验数据表明，星基 ADS-B 载荷在繁忙空域内，平均每小时可接收 ADS-B 消息数超过 100 万条；最远探测距离达到 2000 公里以上；半径 800 公里的设计覆盖范围内，95%位置消息更新间隔低于 8 秒。
图11 星基 ADS-B 工作原理
除 ADS-B、二次雷达和低轨卫星外，5G-A 通感一体化完善低空监管系统。
5G-A（5G-Advanced），是基于 5G 网络在功能上和覆盖上的演进和增强，是支撑互联网产业 3D 化，云化，万物互联智能化，通信感知一体化，智能制造柔性化等产业数字化升级的关键信息化技术。5G-A 的运行速率相较于5G 提升了十倍，进一步降低了网络延迟，同时大幅提升了连接密度和连接数，能够支持更多设备同时接入网络，满足大量设备连接的需求。5G-A 实现了通感一体化技术，增强了网络的感知能力，同时引入了内生智能，使得网络能够自主优化和适应不同的服务需求。5G-A 将为未来的通信网络带来更高的效率、更好的用户体验以及更广泛的应用前景。
图12 5G-A 应用场景和关键技术
图13 5G-A 网络架构
通感一体化是低空飞行的技术底座，5G-A 赋予通信网络探测跟踪等感知能力。通感一体化能够解决低空飞行中低空建筑密集、卫星导航信号稳定性差、雷达密集部署经济性差等问题，还能支持多目标探测和跨区域完整航迹的连续跟踪与上报，为低空安防等低空经济领域的各类应用提供技术和网络支持。5G-A 通过在通信网络中集成感知功能，使得网络不仅能够进行数据传输，还能够通过分析无线电波的直射、反射、散射等特性，对目标或环境信息等进行测距、测速、测角、检测、识别、环境重构等，实现对低空所有飞行器的精细化监测、识别、定位和报送。
图14 通信感知一体化技术原理
来源：国泰君安低空经济行业专题报告
