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低空经济的技术创新与场景创新

【摘要】低空经济作为我国重点发展的战略性新兴产业,是经济发展与技术突破的新引擎。低空经济具有空间多维性、产业整合性、技术经济性等特征。当前,我国低空经济的发展呈现出以无人机为代表的低空制造产业基础与低空经济应用场景不断融合的态势。未来,低空经济高质量发展须回应好“如何实现制造产业与新场景的互通互融,创造低空经济新业态”这一核心议题。为此,应处理好航空器的效率与安全、研制与运行、空域的开放与管制三大关系,构建低空航空产品创新与场景创新相融相促的低空经济理论模型,推动促进低空经济增长的理论创新,拓展低空经济产业发展新路径。

【关键词】低空经济 产品创新 场景创新 无人机

【中图分类号】F123.9 【文献标识码】A

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

【作者简介】欧阳桃花,北京航空航天大学经济管理学院教授、博导。研究方向为战略管理、创新生态系统。主要著作有《大国重器:如何突破关键技术》、《拨云见日——揭示中国盾构机技术赶超的艰辛与辉煌》(论文)等。

引言

自2010年国家逐步放开低空空域以来,低空经济作为现代经济发展的综合性新业态,应技术、市场和政策的共同作用而生。特别是2023年中央经济工作会议将低空经济确立为战略性新兴产业,随后2024年全国两会把“低空经济”写入政府工作报告,低空经济迎来了前所未有的爆发式增长,预计将在未来6年内实现万亿级市场规模。其中具有代表性的是低空制造产业板块,我国40余家民营通用航空制造企业异军突起,在动力、机载及零部件配套方面取得较大技术突破。例如,宁德时代作为国内率先具备国际竞争力的动力电池制造商之一,为电动飞机、eVTOL(electric Vertical Take-off and Landing,电动垂直起降飞行器)等低空经济新载体的持续发展提供了技术支撑。另外,以无人机为代表的低空装备制造业势头不容小觑。据不完全统计,到2023年底,我国民用无人机研制企业已经超过2300家,量产的无人机产品超过1000款。同年交付民用无人机超过317万架,广泛应用于农业植保、巡线巡查、工业吊装等作业领域,以及应急救援、紧急投送、通信中继等应用场景。为低空制造业产值贡献超过510亿元,同比增长近60%。

总体来看,我国低空经济发展呈现出以低空制造产业为依托,面向生产作业、公共服务和航空消费为代表的低空经济应用场景不断拓展与融合的态势。因此,如何实现已有制造产业与新场景的互通互融,是实现低空经济新业态高质量发展的核心议题。本文围绕低空经济的理论与实践,从以下三个方面展开探讨:第一,界定低空经济的内涵与特征;第二,以无人机制造业中的代表性产品为例开展案例分析,揭示我国无人机的技术进步与产业化发展实践之路;第三,在理论梳理与实践总结的基础上,进一步指出未来发展低空经济必须处理好三大关系,以及探讨培育经济新业态的理论模型。可以预期,本研究不仅有助于从理论层面挖掘低空经济作为新业态的独特性和发展规律,也有助于从实践层面以场景创新带动产业落地,为推动低空经济发展提供启示与借鉴。

“交通经济-通用航空经济-低空经济”的嬗变与低空空域的界定

在理解低空经济之前,有必要将其与传统经济形态作简要对比,交通经济和通用航空经济是与其较为相关的两个概念。首先,交通经济主要研究人和物的运输问题,旨在通过合理规划和管理交通资源,提高运输效率和经济效益。其发展较为成熟,研究成果多用于城市交通规划。[1]其次,通用航空经济是指利用航空器从事除商业航班以外的所有民用航空活动的经济形态。其范围广泛,包括现代制造业、商业、物流业等多个领域,对区域经济发展有显著推动作用。[2]

与交通经济相比,低空经济没有固定且成熟的应用场景,低空经济的场景是不断变化和发展的,需要深入探索和挖掘;与通用航空经济相比,低空经济是在传统通用航空基础上的进一步拓展,突出了新技术应用、新需求创造和新消费引导等特征。同时,低空经济面临更复杂的情境,市场潜力也更为巨大。[3]由于低空经济作为新兴经济形态具有的动态发展性,仍面临许多理论和实践上的挑战,比如针对低空空域资源配置、低空飞行活动管理等方面的问题需要进一步探索。

低空经济的发展离不开对低空空域这一关键资源的利用与开发,界定低空空域的内涵是理解低空经济的基础。而低空空域缺少明确而又统一的定义,这是由于在不同的阶段人们对于低空空域的理解是不一致的。更为关键的是,低空空域不仅具有自然资源的单一属性,更具有社会资源、经济资源等多重属性。虽然低空空域通常是指3000米以下的范围,但需要根据不同地区的实际需求进行动态调整,所以低空空域的“低”严格来讲是一个虚指,指的是在不增压、不供氧的情况下人员能够进行正常活动的高度范围,在特定的场景中,可以结合实际情况来确定低空空域的上限和下限。

低空空域的管理与利用涉及多方面的考量,既包括国家安全,也涵盖经济发展与社会需求。站在国家战略高度层面,低空空域作为国家战略资源,其合理开发和利用是实现低空经济可持续发展的关键。自2010年以来,低空空域管理的政策法规也在不断地完善,从《关于深化我国低空空域管理改革的意见》提出“低空空域通常指真高1000米(含)以下的空间范围”,到2014年《低空空域使用管理规定(试行)》的颁布,逐步细化管理细则,适应不同地区的需求调整空域范围,低空空域范围界定进一步明晰。根据国际经验,美国和欧洲在低空空域管理上采取了分类管理和灵活政策,促进了低空飞行活动的开展。美国将空域划分为五类,其中E类空域涵盖了从地面到18000英尺的范围,是无人机和通用航空活动的主要区域。E类空域的灵活管理方式允许无人机和小型飞行器在低空中自由活动,有力地促进了空域活动的开展。欧洲则将空域分为三类,其中C类空域专门用于低空飞行活动。C类空域的管理相对严格,但也具备明确的飞行规则和安全保障,为促进低空经济发展提供了保障。

对低空空域的开发和利用催生了低空经济的概念,有学者通过低空经济对应的英文单词进行文献库检索但并未发现相关文献,可见低空经济这一概念的产生是为了应对中国通用航空发展问题而提出的,是对低空空域资源科学配置与管理改革的结果,是一个广义的经济形态概念。[4]这一概念最早在2010年被官方正式提出,后续的文献先后对其概念界定、核心特征和产业构成等相关内容进行了研究。低空空域的多重属性和合理利用,将为低空经济的发展提供坚实基础,推动其在更广泛的领域发挥优势和潜力。

低空经济的内涵与特征

理解低空经济的内涵是把握这一综合性经济形态的关键。自低空经济概念提出以来,一些学者通过不同的视角和方法对其概念进行界定,虽然表述各有差异,但对于低空经济的共性认识是一致的:低空经济不仅涵盖传统的通用航空活动,还包括新兴的无人机产业,它的核心在于利用低空空域进行各种航空活动,并带动相关领域的融合发展。低空经济可以定义为在低空空域内,通过各类航空载运与作业装备技术进行的广泛经济活动领域。这些活动包括低空运输、作业与休闲娱乐业、航空装备技术产业及低空交通基础设施与服务业。低空经济的结构可以概括为一项核心资源、三大主要产业以及四类支撑体系。核心资源是低空空域,主要产业涵盖低空运输、低空作业和休闲娱乐、航空载运与作业装备技术产业,支撑体系则包括政府公共部门、科研与教育机构、投融资群体和中介服务机构。

低空经济具有三个显著特征。第一,空间多维性:低空经济是围绕低空空域这一立体化空间展开的,蕴含着巨大的经济价值。其既包括低空空域的飞行活动,又要与传统地面空间资源协同联动,低空制造、低空保障与综合服务主要在地面运作,为低空飞行提供产品、服务和基础设施支持。因此,虽然低空经济的关键资源和主要活动场所在低空空域,但这一综合性经济形态需要统合空间与地面资源,更好地做到空地衔接,形成一个完整的生态体系。

第二,产业整合性:低空经济具有跨领域带动相关产业发展的特性。低空经济不仅涉及传统的航空产业,还涵盖无人机技术、智能制造、物流运输、旅游休闲等多个领域。通过低空飞行活动与地面产业的结合,可以实现资源的高效配置和利用。具体来看,低空旅游带动了旅游业的发展,低空运输可以带动运输业的发展,低空飞行设备制造可以促进相关制造业的发展,低空经济的发展也会为其他服务业带来增长机遇。

第三,技术经济性:低空经济在技术和经济效益方面展现出显著优势。新能源航空动力技术、无人驾驶技术和新一代信息技术的持续发展和不断创新,使低空经济在效率、能耗和环境适应性上具备较强的竞争力。这些技术的应用不仅提升了低空飞行的安全性和操作效率,还显著降低了运营成本。新型电动航空器和自动驾驶技术的普及减少了燃料消耗和排放,提升了环保效益。先进的导航和通信技术提高了飞行的精准性和可靠性,从而减少了安全风险,这些都体现了低空经济的技术经济性。

以经济学视角审视低空经济

首先,从资源配置的角度来看,低空空域是一种稀缺资源。经济学中的资源配置理论强调,通过市场机制和政策手段,实现资源的最优配置,以便创造更大的经济价值和社会价值,使社会福利最大化。[5]低空空域的有效利用需要明确其产权,通过市场交易机制如有偿使用、租赁或竞价分配等方式,确保资源被高效利用。这样的机制不仅能提高资源利用效率,还能促进低空经济可持续发展。资源配置理论还强调信息对称性和市场透明度的重要性。在低空经济中,各类市场主体需要充分了解低空空域的使用规则和分配机制,以便作出合理的经济决策。这种信息对称性和透明度的提升,有助于形成一个公平、高效的市场环境,推动低空经济的发展。

其次,市场结构和产业组织是理解低空经济的重要方面。低空经济涉及多个相互关联的产业,包括无人机制造、低空运输、低空作业和休闲娱乐等。在产业经济学中,不同产业的市场结构和组织形式决定了市场竞争的态势和产业的创新能力。[6]低空经济的市场结构应避免垄断和不正当竞争,促进各类企业在公平竞争的环境中创新发展。产业经济学理论认为,市场的开放性和竞争性是促进技术进步和提高生产效率的关键。通过政策引导和市场调节,可以构建完整的产业链和完善的产业生态系统,促进各产业间的协同发展,形成一个健康的低空经济生态系统。在此基础上,低空经济的发展还需关注产业集群效应。产业集群效应指的是相关企业和机构在地理上集中,从而实现资源共享、信息交流和技术合作。通过形成低空经济的产业集群,可以提高整体创新能力和市场竞争力,推动低空经济的持续发展。

最后,低空经济不仅是多个产业的集合,更是一个复杂的产业生态系统。构建低空经济的产业生态经济学,有助于深入理解其内在机制和发展模式。一是核心产业:包括无人机制造、低空运输、低空作业等。这些产业直接利用低空空域进行经济活动,是低空经济的基础。其发展水平决定了低空经济的整体竞争力。二是支撑产业:包括航空装备制造、通信导航技术、能源供应等。这些产业为核心产业提供必要的技术、设备和服务,支撑核心产业的发展。支撑产业的发展和创新,是低空经济持续健康发展的重要保障。三是关联产业:包括物流运输、旅游休闲、农业监测等。这些产业与低空经济密切相关,通过与核心产业的结合,形成新的商业模式和产业链条,推动低空经济的多元化发展。

通过构建低空经济的产业生态经济学,可以全面分析低空经济的内涵和特征,从而制定更加科学合理的发展策略。未来的研究应进一步结合经济学理论和产业分析方法,探讨低空经济在不同发展阶段的特征和规律,推动低空经济可持续发展。

低空经济实践:无人机案例分析

低空经济既包括传统以有人机为载体的通用航空业态,又融合了以无人机为支撑的低空生产服务方式。相较于有人机,无人机具有应用领域多样、代替人类完成危险作业、成本较低、灵活度较高等优势。进入21世纪,在国家需求牵引与市场需求驱动的共同作用下,中国涌现出一批代表性企业,推动无人机关键核心技术的突破与产业化发展。由此带来的成效是,2023年中国注册无人机数量达126.7万架,同比增长32.2%;无人机飞行时长达2311万小时,同比增长11.8%。截至2023年底,中国共有无人机设计制造单位约2300家、运营企业近2万家。[7]反观美国,截至2023年7月,注册的无人机数量近90万架,且美国市场上中国无人机品牌市场份额超过80%。[8]中国无人机不仅体现出其在个人消费、地理测绘、影视航拍等传统应用领域的卓越性价比优势,同时还在不断拓展应急救援、通信中继、气象探测等应用场景,另外中国无人机在物流运输场景中已实现规模化应用。低空经济的运输载体——无人机的发展,大致表现出以下两种典型路径。

一是国家需求牵引下的无人机技术突破与产业化发展。所谓国家需求牵引指的是国家作为无人机的主要使用主体,以立项或相关政策形式组织研制主体和配套主体共同开展无人机项目的技术攻关。其特色有二:其一,出于维护国家战略安全与科技发展的需要,国家所提出的需求往往具有较大的技术跨越性与领先性。例如,对于我国第一台长航时无人机的原型机,国家要求其航时实现从4小时到40小时的跨越。也正是这种跨越性技术指标,倒逼研制主体在技术封锁的背景下培养无人机的自主研制能力,为后续支持低空经济发展提供扎实的技术积累。其二,国家需求往往复杂且多样。比如,既要长航时,还要高空、远程甚至察打一体,这对无人机的飞行控制、信息传输、任务保障等各关键系统都提出了很高的要求,难以由单一主体独立完成研发任务。因此,在国家需求牵引下研制主体与配套主体围绕无人机项目联合攻关,构建起自主可控的产业价值链,为低空经济发展提供产业合力。而在国家需求牵引下的无人机发展历程中,具有代表性的就是由北京航空航天大学(以下简称“北航”)牵头研制的长鹰无人机(以下简称“长鹰”),以及航空工业集团中航无人机公司(以下简称“中航无人机”)牵头研制的翼龙系列无人机(以下简称“翼龙”)等。[9]

长鹰无人机案例:长鹰作为中国独立自主研制的首个大型无人机飞行平台的原型机,实现了续航时间从4小时到40小时的跨越,引领中国无人机进入中高空、长航时的新时代,推动我国大型无人机设计、制造、试验水平提升至国际一流行列。[10]同时,长鹰作为一个稳定化、通用化的新产品开发平台,通过快速更新任务载荷、迭代产品型号,一方面可以满足国防信息化的动态需求;另一方面可以拓展至民用、农用、应急管理等纵深领域。

其发展历程大致分为三个阶段:第一个阶段是国家作为主要使用主体,提出核心需求。20世纪末两极格局解体,国际秩序发生重大变化。当时,为维护国家核心利益,国家有关部门迫切需要加强国家的制空权、制海权与制信息权的建设。具体研判是“为实现领空全覆盖式飞行,应对未来的海上作战需求,要打赢海上信息化战争,一定需要长航时、高分辨率的侦察装备——大型长航时无人机”。其留空时间长,作业覆盖区域广,在高空巡航作业时受天气和大气上下对流的影响小,具备广阔的应用前景。[11]基于此,明确了长航时、高空、远程、隐身等核心指标参数,并以立项、投标竞争的方式选择研制总体单位。第二个阶段是北航作为研制总体单位,协同数十家参研配套单位实现产品正向开发。北航凭借根植于航空领域的研究基础和人才队伍,举全校之力进行先期论证,经过多轮角逐,最终成为该项目的研制总体单位。之后,北航筛选、协调了几十家参研和配套单位共同组建研制团队,历经总体设计—工程研制—试飞定型三个阶段,形成具有架构原创性、系统突破性和平台基础性的原型机,并实现交付与量产。[12]第三个阶段是实现中国大型无人机产业价值链从无到有的构建。无人机的产业链包括上游的设计研发及关键原材料生产、中游的整机制造特别是核心系统制造(如动力系统、导航与飞行控制系统、任务载荷系统等)、下游的应用场景开发如侦察、物流、应急救援等。在长鹰无人机[13]交付与量产之前,无人机还属于比较小众的领域,技术和团队主要源自研究型大学,并未引发航空工业部门大量资源的整合与聚集,同时相关零部件的配套产业,如任务载荷系统,与国外存在很大的差距,因此无法形成相关产业链布局。在长鹰无人机的研制过程中,北航营造了相对开放包容的创新环境,通过与参研配套单位的合作,推动无人机产业链的初步布局与形成,这也标志着中国自主研发设计的大型无人机已经迈入了国际先进水平。[14]

翼龙系列无人机案例:翼龙作为我国首台自主研制的察打一体大型无人机,具备长航时、全自主多种控制模式、多种复合侦察手段、多种载荷武器集成、精确侦察与打击能力和全面灵活的支持保障能力。该无人机历经十余万小时实战检验,深受用户肯定。通过专注于高端无人机的产业化发展,立足“一型装备服务国内、国外两个市场”的要求,逐步构建了“做强军用业务、发展民用业务”国际市场新格局。从2010年至今其不仅在国际出口市场份额中形成了与美国、以色列三足鼎立局面,更是在中原暴雨、地震灾害中展现出了其民用型无人机在恢复通信、应急救灾、气象监测等低空实践中的突出性能。[15]

其发展历程大致分为三个阶段:第一个阶段是在国家军贸出口政策及相关机构的支持下,自研中国第一台察打一体无人机并走向国际市场。当国外的长航时察打一体无人机如“捕食者”“全球鹰”已在全球名声大噪而国内却还没有一款同类型无人机时,中航无人机利用以往有人机的研制经验,从2005年开始自行投资研制翼龙初代机。在中航技进出口有限责任公司[16](以下简称“中航技”)的介绍下,该产品以卓越的总体气动、数字电子飞控和综合航电等技术吸引了国外用户的关注,并于2010年正式签约走向国际市场。第二个阶段是“墙外开花墙内香”,在国家立项的支持下反哺国内市场发展。自2011年起国内围绕翼龙第二代产品进行立项研制,其优异的性能不仅强化了我国的军事力量,同时其较为突出的低空滞空性能、长航程和宽载荷平台,也受到了民用领域的广泛关注。通常来看,军用无人机昂贵的价格并不适合普通非民用作业,诸如喷洒农药和观测地形等民用活动往往使用成本更低的民用小型无人机。但我国辽阔疆域、复杂地形所存在的多样化自然灾害风险,则需要翼龙这类更为先进的无人机通过携带众多机载设备、跨省份飞行、长时间滞空,以期发挥应急通信、极端作业等功能。因此,“翼龙-2H”应急救灾型、气象型应运而生,成为名副其实的“低空经济国家队”。第三个阶段是实现中国大型无人机产业价值链从有到优的自主可控构建。中航无人机发挥大型无人机产业链“链长”的牵头作用,与高校、研究院所、兄弟企业和政府单位协同合作。致力于打造无人机国家级先进制造业集群,着力围绕“科技补链、产品强链,多元固链”构建高端无人机产业生态圈,覆盖国产航空设备的研发设计、生产以及总装等在内的各个产业链条,以有效应对逆全球化趋势下的“脱钩断链”危机。

二是市场需求驱动下的无人机技术突破与产业化发展。所谓市场需求驱动指的是市场用户作为无人机的主要使用主体,以当下需求和潜在需求共同驱动企业开展产品创新与应用,挖掘市场商机。其特点有二:其一,市场需求较之国家需求更为个性化、异质化。例如,2015年以来,随着国内无人机技术的不断完善,市场表现出在农林植保、电力巡检、地理测绘、航拍等方面对无人机的广泛需求。随之而来的是越来越多创业者入局,为无人机市场注入了新的活力和动力。其二,市场需求往往更关注产品的适应性和灵活性,由此而来的是产品型谱的多样化和面向服务端的激烈竞争。例如,在测绘领域,传统测绘方式费时费力,而无人机测绘成本低、效率高、数据精确,已经成为现代测绘领域的重要技术手段之一。面对广阔的无人机测绘前景,大疆创新、纵横股份、航天彩虹等企业围绕技术研发、产品性能等方面展开竞争,力求提供更优质的产品和服务。这些无人机企业的发展壮大,也会继续推进无人机在测绘领域的规模化应用。

在市场需求驱动下的无人机发展历程中,具有代表性的就是“老牌”无人机企业大疆推出的系列无人机产品。其产品在民用无人机领域几乎同时占领了消费级无人机和工业级无人机两个细分领域的霸主地位。大疆系列无人机的发展历程大致包含以下三个阶段:第一个阶段是撬动非专业无人机市场。大疆系列无人机起步之初专注于无人机关键系统如多旋翼控制系统和地面站系统的研发,并于2012年推出到手即飞的世界首款航拍一体机“大疆精灵Phantom1”。随后的系列产品以其独特的外观设计、卓越的性能和易于操作的特点打开了国内外消费级无人机市场的大门。第二个阶段是实现产品与场景的交互式创新。Phantom系列的成功让大疆在无人机行业中的地位逐渐稳固。然而,大疆并没有满足于此,其继续斥巨资研发更加先进的技术和产品,以适应更为多样化的场景。例如,Matrice350RTK以长航时、高精度悬停和抗干扰能力强等特点,广泛应用于公共安全、土地测绘、电力巡检、林业勘测等领域。此外,该无人机还具备先进的图传和遥控系统,以及强大的视觉识别能力,为公共行业工作人员提供了安全、高效的空中作业解决方案。而T50农业无人机则以出色的飞行强度和喷洒效率为农业生产提供了有力支持。第三个阶段是进军低空运载新时代。2023年,大疆发布首款运载无人机,以此为标志,大疆无人机正式开启了“低空运载新时代”。大疆自2006年成立到2023年正式发布物流无人机。17年里,大疆无人机发展经历了从基础飞行到娱乐消费、作业飞行,再到如今的载物飞行,代表了市场需求驱动下,无人机从科研属性、娱乐属性、作业属性向交通属性的飞速发展。

综上可以发现,无人机作为低空经济的主力,已涌现出国家需求牵引和市场需求驱动两类发展路径下的系列产品。无人机产业实践为低空经济的发展带来两点重要的实践启示。

第一,技术基础。技术创新是发展低空经济的基础。以往在汽车、高铁等领域我国都走过了技术引进—消化—吸收—再创新的漫长道路,而在无人机领域我国却以正向开发起步走出了一条自主创新的道路,核心表现在无人机的气动设计、航电控制系统与设备等方面。例如:长鹰、翼龙在无人机气动设计方面都处于国际领先地位。特别是随着新材料碳纤维和复合材料的应用,无人机的燃油效率和性能得到进一步提升,从而有助于兼顾低空经济面向低空航空器使用的效率与安全。同时以大疆为代表的无人机企业在航电系统技术领域的探索,也有助于进一步提升飞行安全和效率,具体表现为先进的导航、通信和监控系统的应用和自动驾驶技术的发展等。

第二,场景导向。应用场景是发展低空经济的落脚点。现实中的应用场景不仅可以为高技术产品提供试验场,更可以为企业提供广阔的市场。例如,维护国家战略安全与领土完整的需求场景促进了长鹰、翼龙的诞生,个性化、多样化的市场需求以及农林业发展的难点痛点场景促进了大疆等系列的迭代创新。可见,供需联动是场景导向的关键,新技术新产品的落地需要合适的场景作为依托,而场景的开拓又会带来新的需求方向进而激发技术创新动能。

低空经济高质量发展须处理好三对关系

一是处理好安全与效率的关系。安全是低空经济发展的基石。低空飞行活动的载体既涉及上述介绍的无人机还包括有人机以及新兴航空器。这些低空航空器从起飞到着陆的全过程安全问题不仅影响着使用者的体验,也影响着航线附近的公共安全。因此,严把技术安全底线是低空经济航空器研制的重中之重。这一方面体现在低空航空器产品质量与性能的安全;另一方面也体现在操作安全。特别是对于消费级无人机来说,普通消费者在购得无人机时,由于缺乏专业驾驶技术、法律法规知识、必要的飞行安全意识等,有可能因操作失误而误入禁飞区、炸机伤人等。这就需要相关无人机企业通过前期设计和技术干预弥补操作者的不足,让消费级无人机使用更加安全。如通过设定电子围栏让无人机在禁飞区无法起飞、限制无人机进入等。

发展低空经济的目标之一是发挥低空航空器较之地面机械和人工作业无法比拟的优越性和灵活性,提升社会公共服务水平、拉动航空消费。因此低空航空器的效率是低空经济市场中的消费者所重点关注的内容。这一方面体现在航空器本身的性能先进性;另一方面也体现在航空器的制造交付速率。对于长鹰、翼龙这类无人机来说,其性能先进性突出但交付速率有待提高,不断优化供应商结构迫在眉睫。而对于大疆一类无人机来说,其交付速率突出但还需进一步平衡性能的先进性与产品的安全性。例如,利用先进的飞行监控系统和实时数据传输技术,可以对低空飞行活动进行全程监控,及时发现并处理异常情况,从而大幅降低安全风险。此外,通过不断改进航空器设计和材料,提升抗风能力和飞行稳定性,也能有效提升安全水平。同时,完善应急预案和培训体系也是确保安全的重要措施。

二是处理好研制与运行的关系。所谓低空经济的研制本质上指的是关键技术与产品的自主研制。低空经济终将向着高度市场化的方向发展,因此必须在关键核心技术与产品的自研能力上与世界先进水平保持同步,才能参与全球市场竞争。然而,目前我国低空经济所涉及的航空制造业体量整体有限、效益不高,企业研发经费投入占主营业务收入的比例较低,部分关键装备、核心零部件、发动机和基础软件等高技术产品不得不依赖进口和合资企业。例如,目前国内市场80%以上通用飞机为国外进口或贴牌生产,自主品牌市场份额不足20%。特别是航电系统80%的集成电路芯片、40%的制造装备、70%的发动机等依靠进口或合资企业供应。[17]当然我国在一些关键技术和产品的研制方面也具有绝对优势,如前文重点探讨的无人机以及以电池为代表的新能源板块。电池是电动飞行汽车、eVTOL等低空经济重要载体的动力来源,相较于新能源汽车,低空经济领域对锂电池产品性能要求更为严苛,其中eVTOL对电池能量密度、高功率、安全性、快充及长寿命等的要求更高。得益于我国在新能源汽车领域的扎实积累,目前亿纬锂能、孚能科技、宁德时代等企业都相继表示,已有电池产品适用于低空飞行领域,同时这些企业也积极参与民用电动载人飞机项目的合作开发。这为低空经济规模化和商业化发展提供坚实的动力基础。

自主研制的产品能否真正为低空经济带来动能,关键在于其后续运行。这里的运行主要指面向低空飞行的服务保障体系。目前我国低空经济领域提供服务保障的能力有限且封闭。不仅从事相关服务的企业不足同期美国的1/100;同时有限的企业多采用“自己运行、自己保障、自给自足”的工作方式,缺乏系统的飞行服务基础数据、成型的基础服务产品和信息交换与发布的渠道。由此造成了低空飞行服务保障体系建设滞后、服务保障能力不足等问题,难以为低空经济发展提供有效支撑。为此需要构建高能级创新联合体,深入推进有组织的服务保障体系建设,整合不同业务主体为低空经济产品提供停场、维修、代理、托管等一站式服务。

三是处理好开放与管制的关系。低空经济以低空空域为依托,以各类飞行活动为牵引,低空空域管制与开放是发展低空经济的重要前提。我国围绕低空空域的管理历经了较长发展历程,目前正处于分类管理改革阶段。例如,2023年12月民航局发布《国家空域基础分类方法》,对我国空域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。这一分类方法的发布为eVTOL、轻小型无人机和通用航空等提供了低空飞行空间的详细管理细则。同时自2024年1月实施的《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》也为无人驾驶航空器的飞行管理和空域管制制定了清晰规则。

要想在确保安全和合理管制的基础上充分放开低空空域,关键在于把低空交通的“网”布起来。在这方面,目前欧美等航空发达国家和地区根据各自发展需求和航空特点,已对低空空域的上下边界范围、飞行活动规则、提供服务类型等进行了详细的划分,从而为充分利用低空空域资源搭建起了底层架构。相较而言,中国仍然缺乏可视化、精细化、可操作化的有助于低空空域资源充分利用的产品工具,如低空飞行目视航图,号称“低空高德地图”。该图包含“目视飞行航图”本身、“飞行规则”、“空域划设”和“空中保障体系”,是开展低空活动的“地基”,也可以理解为低空航空器的互补产品。其有助于指导各个低空企业及其低空航空器根据地图上的线路进行活动,这决定了低空空域的交通规则,如若不落实则无法满足即将到来的井喷式低空经济发展需求。

产品创新与场景创新相融相促的低空经济双循环理论模型

低空经济作为战略性新兴产业,产业链条长,涵盖了上游的原材料与核心零部件领域,中游的低空制造、低空飞行、低空保障与综合服务以及下游的各种应用场景。目前,我国在上游和中游的航空器制造环节具有一定积累,因此,如何在已有的航空制造产业基础上实现与下游的新场景融合,从而创造低空经济新业态,是本文重点探讨的话题。结合前文的讨论,笔者提出产品创新与场景创新相融相促的低空经济双循环理论模型(见图1)。该模型包含两个关键行动与三个条件。

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两个关键行动分别是低空航空器产品创新和场景创新。具体来看:一方面,产品创新以关键核心技术突破与产品的自主开发为核心,是低空经济发展的基础。低空航空器产品包含低空航空器本身及其互补产品。所谓互补产品,既包括通航机场、起降站点、通信基站、能源供给站、维修维护等“硬互补性产品”,还包括前文所述的低空目视航空图一类“软互补性产品”。好比发展新能源产业需要新能源车以及互补产品即公路网、高德地图和充电桩等。低空航空器的顺利飞行既需要提高自身技术安全性,还需要推动互补产品创新。这些互补产品与原产品组合在一起才能满足用户需求。目前,我国的低空航空器技术创新水平明显高于其互补产品,互补产品有待依托基础设施网、空中航路网、通信导航网、空域管理网、低空服务网等“五网融合”的低空智联网实现进一步发展。

另一方面,场景创新以挖掘现实需求和潜在需求为核心,是低空经济发展的驱动力。场景作为让技术、产品走出实验室、走向产业化的关键载体,目前虽然在学术上尚无统一界定,但结合大型无人机以及低空经济的实践可知,场景是让低空航空器创造经济、社会价值的环境。一般来说,中国独特的体制机制决定了场景依据来源可分为国家场景和市场场景。前者主要指由国家出于维护国防安全、捍卫核心利益需要而设定的场景如基建巡航、警用飞行、消防救援等,后者主要指在市场竞争及用户偏好作用下自然产生的场景如快递物流、娱乐拍摄等,而这也是场景有待于重点持续开拓创新的方向。

进一步思考产品创新与场景创新的互动关系可知,产品创新只有与场景相结合才能真正实现低空经济的价值创造。当下我国的低空应用场景多表现为国家需求牵引,即尚停留在农林植保、基建巡航等生产作业的相关领域,经济潜能有限。因此,激发市场需求、推动应用场景向航空消费一类市场场景拓展,必须建立在低空航空产品创新与低空场景创新相融相促的基础上。二者一体两面,产品只有应用到具体场景中才能发挥其价值,而场景只有包含对应的产品才能满足用户需求。场景孕育了产品,而产品创新又驱动了场景创新。二者相融相促共同打造低空经济新业态。

与此同时,这一双循环模式还需要具备三个关键条件,分别是宏观层面的顶层设计保障,中观层面的产业生态构建以及微观层面的企业创新能力提升。

第一,宏观层面关注空域管理改革的顶层设计与政策研究。低空经济发展离不开低空空域的配置与管理,因为这是低空经济活动的物理空间。与此同时,低空空域作为国家战略性稀缺资源,如何让低空空域“放得开、管得住”,还需要从国家层面的顶层设计入手,自上而下推动政策的制定与落实。目前围绕低空空域改革的政策多为试点型政策,虽政策意图良好,但试点区域响应成效有限,且由点到面的政策延展效应薄弱。这一方面需要各地区因地制宜制定适合自身发展的差异化政策;另一方面也需要对政策工具按照自愿性、强制性和混合性原则进行分类和重组,以最大化释放政策效能。

第二,中观层面关注低空经济产业链的协同效应,以期构建创新联合体推动产业生态发展。低空经济作为一种综合经济业态,其产业链具有“链长面广”的特征。因此要想推动产业链的上中游产品创新与下游场景创新的相融相促,需要构建一种具有中国特色的新型组织形式如创新联合体。这类组织有助于充分调动、整合产业链上下游、内外部各主体和业务,围绕核心技术攻关、市场场景拓展、产业人才引培、标准体系建设、金融扶持强化等方面进行布局与联动。以期搭建政、产、学、研、用协同平台,形成信息共享、技术交流、资源互补的低空经济产业生态。

第三,微观层面关注低空企业整合创新要素、提升创新能力、助力新业态发展的路径与模式。企业作为科技与经济活动紧密结合的主要力量,是低空经济发展的关键创新主体。目前我国低空经济企业数量虽然呈现爆发式增长,但整体来看企业规模有限、市场集中度低,缺乏产业千亿级的龙头企业发挥行业带头作用。为此需要低空企业以低空场景特别是市场场景为驱动,例如,面向新型低空经济场景如旨在解决城市交通拥堵问题的城市空中交通(Urban Air Mobility, UAM),推动相关技术创新,一方面需要航空制造企业持续深耕低空航空产品的技术突破与迭代创新,以技术要素、人才要素等传统创新要素为抓手,提升创新能力;另一方面也需要航空制造企业与新能源企业、车企、航司等进行跨界合作,以数据要素、企业家精神要素等新型创新要素为牵引,打造低空经济产业新模式。

注释

[1]郜俊成:《规划中的交通经济问题》,《中国公路》,2018年第24期。

[2]文新峰:《通用航空经济的演进路径及对区域的影响研究》,《商》,2016年第21期。

[3]樊一江、李卫波:《我国低空经济阶段特征及应用场景研究》,《中国物价》,2024年第4期。

[4]覃睿:《再论低空经济:概念定义与构成解析》,《中国民航大学学报》,2023年第41卷第6期。

[5]王东京:《新中国成立以来基本经济制度形成发展的理论逻辑与实践逻辑》,《管理世界》,2022年第38卷第3期。

[6]殷宁宇:《中国产业经济的政策、实践与理论构建——中国产业经济学术座谈会会议综述》,《南方经济》,2018年第2期。

[7]《新华社权威快报丨我国已有无人机超126万架》,2024年3月29日,http://www.news.cn/politics/20240329/253c61687cae488aa0a3dd862748688f/c.html。

[8]《无人机市场规模和份额分析 – 增长趋势和预测(2024–2029)》,https://www.mordorintelligence.com/zh-CN/industry-reports/uav-market。

[9]翼龙最早由航空工业集团下属单位中航工业成都飞机设计研究所研制。伴随着2007年~2018年中航(成都)无人机系统股份有限公司重组、建立,目前主要由该公司承担从事翼龙系统的设计研发、生产制造、销售和服务。

[10]长航时无人机通常是指能在大气层内持续飞行24小时以上的无人驾驶飞机,飞行高度一般为7000米~20000米,被广泛地应用于军事和民用领域,执行侦察监视、搜索跟踪、灾情勘测、气象研究等任务,相较于具有同样任务特点的低轨卫星和高空飞艇等飞行器,长航时无人机同时具备任务高度高、滞空时间长、机动性和自主性强等综合优势,适用于未来战争的信息化和自主化等特点,将在空间攻防和信息对抗中发挥重要作用。参见马东立等:《超长航时太阳能无人机关键技术综述》,《航空学报》,2020年第3期。

[11]向锦武、阚梓、邵浩原等:《长航时无人机关键技术研究进展》,《哈尔滨工业大学学报》,2020年第6期。

[12]欧阳桃花、郑舒文、张凤等:《研究型大学服务国家战略工程研究:以长鹰无人机原始创新为例》,《科学学与科学技术管理》,2023年第1期。

[13]本文所提“长鹰无人机”特指致力于实现长航时、中高空、远航程的大型侦察无人机,该款机型于2000年立项、2007年交付(而翼龙系列无人机是2006年起步,由此可进一步验证长鹰无人机的成功研制为中国大型无人机奠定了一定产业基础)。在此之后开发的长鹰高原型远程无人侦察机系统暂不作为本文所涉及的对象。

[14]欧阳桃花、曾德麟:《国之重器 如何突破关键技术》,北京:中国人民大学出版社,2024年。

[15]欧阳桃花、麻强、郑舒文:《中国无人机产业从跟跑到并跑的技术跨越》,《数据》,2021年第9期。

[16]中航技是中国唯一以国家军用航空技术和产品进出口为核心业务的大型国有企业,也是中国航空工业集团的下属单位。

[17]《创新驱动成为我国通用航空制造产业转型发展的必由之路》,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

责 编∕韩 拓 美 编∕周群英

[责任编辑:韩拓]