直升機在低空、超低空飛行中具有通用性好、適用性強、機動靈活等優(yōu)勢，已在公安執(zhí)法、醫(yī)療救援、旅游觀光、物流運輸?shù)阮I域發(fā)揮了重要作用，將是“低空經濟”發(fā)展的不可或缺的元素。航電系統(tǒng)是直升機發(fā)揮低空效能的重要載體之一。文章從低空飛行和運營場景出發(fā)，分析直升機航電系統(tǒng)的能力需求。

一、“低空經濟”背景下直升機航電系統(tǒng)的需求分析

低空領域上接空天，下達陸海，低空飛行器的應用場景跨界跨域，涌現(xiàn)出多元多樣、受眾廣泛的，滿足政府和不同人群各個階層需求的服務，必將融合各領域營造出開放、共享、共贏的生態(tài)環(huán)境。在圖2所示的場景和生態(tài)環(huán)境構想下，可從高可靠開放化、強韌性網聯(lián)化、易操控智能化、快迭代敏捷化、全天候多用途五個方向分析“低空經濟”對直升機航電系統(tǒng)的需求。

   圖1 低空運營場景示意圖

1．1 高可靠開放化

“低空經濟”快速發(fā)展，全民共享，飛行器必然要物美價廉，從而達到大眾可消費，飛行高安全的目標。直升機航電系統(tǒng)應基于開放式、通用化、模塊化的設計理念和開放的標準體系，采用通用的貨架產品硬件，選用或開發(fā)所需的上層軟件，在統(tǒng)一的架構下和開放的生態(tài)中進行構建，以此為基礎滿足系統(tǒng)的經濟性要求; 選用適合的通用硬件平臺，降低系統(tǒng)的研發(fā)、采購和驗證成本，根據使用場景需求配置所需功能軟件; 根據安全性要求設計相應的系統(tǒng)架構，以滿足特定安全性要求，從而滿足消費級低空高安全飛行器的要求。

1．2 強韌性網聯(lián)化

低空運營萬物互聯(lián)，低空飛行器之間、低空飛行器和空天地海的云端終端之間必然存在大量的信息交互需求。為保證信息安全可靠地傳輸，需要建立強韌性的互聯(lián)互通網絡。如圖3 所示，基于傳統(tǒng)通信鏈路、5G/6G/WIFI 等蜂窩通信、衛(wèi)星互聯(lián)網等通信骨干網絡，共同構建網聯(lián)化的信息高速公路，建立空天地設施互聯(lián)、信息互通的低空網聯(lián)體系; 結合區(qū)塊鏈等技術可實現(xiàn)面向各個領域的高效的信息共享和協(xié)同服務，保證全域互聯(lián)、可靠傳輸、信息安全，為各種增值服務筑牢信息數(shù)據基礎。

圖2  低空場景強韌性網聯(lián)化示意圖

1．3 易操控智能化

低空飛行環(huán)境復雜，任務場景多樣多變，對飛行和傳感器的控制給使用者提出了更高的要求，帶來了更多的任務負荷。面向低空經濟中大眾可用的需求，低空飛行器需要具有易操控的使用特點。隨著人工智能技術的發(fā)展和應用，通過智能算法、大模型、計算機視覺等技術，能夠給系統(tǒng)增智賦能，實現(xiàn)智能化感知認知、任務規(guī)劃、輔助決策、自主控制、診斷維護等。提高飛行器的智能化水平，提升飛行器的自主能力，能夠帶來更加豐富易用的人機協(xié)同和多機協(xié)同功能，實現(xiàn)良好的智能泛化能力和自適應能力，減輕飛行員的工作負荷，提升操縱的舒適性。

1．4 快迭代敏捷化

隨著低空經濟的不斷發(fā)展，低空飛行器的功能也將日新月異，其功能和性能的迭代提升將會是一種普遍需求。面對快速變化的市場環(huán)境，未來直升機航電系統(tǒng)需要具備快速響應用戶需求和實現(xiàn)升級更新的能力; 航電系統(tǒng)研發(fā)模式也必然從傳統(tǒng)的V型開發(fā)轉向多V 迭代敏捷化的開發(fā)。系統(tǒng)開發(fā)需要軟硬件解耦、分層化架構、遠程在線升級等技術，支持軟硬件功能的快速迭代和發(fā)布，實現(xiàn)航電系統(tǒng)敏捷靈活的拓展升級。

1．5 全天候多用途

低空飛行也存在風沙、雨霧、煙塵等復雜條件下安全執(zhí)行特定任務的需要，這要求具備全時全域適應復雜環(huán)境的能力。直升機航電系統(tǒng)需要具備拓展應用多頻譜、多光譜傳感器的探測技術和信號處理技術，實現(xiàn)各種場景感知的能力。在開放式航電系統(tǒng)架構下，直升機航電系統(tǒng)可以通過標準接口實現(xiàn)各類傳感器即插即用; 通過軟件升級拓展實現(xiàn)各種場景態(tài)勢的感知、認知、呈現(xiàn)和交互，從而支撐復雜環(huán)境中的全天候多用途使用。

二、直升機航電產業(yè)未來發(fā)展方向

基于上述對直升機航電系統(tǒng)的需求的分析和相關關鍵技術的發(fā)展趨勢預期，能夠構想和展望低空經濟背景下直升機航電產業(yè)的未來發(fā)展方向如下:

1) 電動化是上半場，智能化是下半場垂直起降飛行器的電動化減少了機械傳動，降低了噪聲和排放，在當前形勢下引領了飛行器平臺的改進發(fā)展。同時，也可以明顯地看到智能化在復雜場景、大規(guī)模管控和大數(shù)據環(huán)境下所能發(fā)揮的作用、產生的價值和對低空經濟的助力。人工智能技術的發(fā)展將不斷提高低空飛行器的智能化水平，最終實現(xiàn)更加安全、高效、舒適的飛行。

2) 功能APP 商城化應用

低空飛行所包含的各類使用場景將產生非常豐富的功能應用，以滿足廣泛的用戶需求。在通用開發(fā)架構中，未來低空飛行功能APP 可以像手機APP一樣通過審查進入應用商城，與信息娛樂、智能交通、智慧城市深度融合，擴展低空經濟的外延，實現(xiàn)低空經濟對其他產業(yè)的帶動，實現(xiàn)軟件研發(fā)收益閉環(huán)和產業(yè)發(fā)展的雙贏。

3) 撬動行業(yè)數(shù)據飛輪

人工智能技術的應用發(fā)展更加突出了數(shù)據的價值。豐富的低空飛行場景將會產生大量多元多維有價值的數(shù)據樣本，得以匯聚成數(shù)據資源池?？梢酝ㄟ^數(shù)據服務平臺提供數(shù)據商品，閉環(huán)數(shù)據生產、數(shù)據管理、數(shù)據消費的數(shù)據產業(yè)鏈條，在各領域的人工智能、大數(shù)據、云計算應用中撬動數(shù)據飛輪轉動，為人工智能發(fā)展提供“養(yǎng)料”，實現(xiàn)產生數(shù)據價值的同時催化各領域中人工智能技術的發(fā)展。

4) 商業(yè)模式創(chuàng)新

直升機航電產業(yè)將進一步促進低空經濟產業(yè)鏈中新興的基礎平臺、軟件服務、運營保障等領域的發(fā)展，在研發(fā)鏈條上形成覆蓋產品研發(fā)、測試認證、試點運行、推廣應用全鏈條的商業(yè)運營模式，在產品領域和研制環(huán)節(jié)發(fā)揮各自優(yōu)勢，創(chuàng)造鏈條價值，帶動新興產業(yè)發(fā)展。隨著軟件定義功能和服務的做實做深，將打破傳統(tǒng)航空制造領域圍繞硬件產品建立組織、流程和工具的模式，在軟硬件解耦的架構中軟件、硬件產業(yè)齊頭并進，形成與目前消費電子產業(yè)發(fā)展相當?shù)膽B(tài)勢，相互融合共同促進。

5) 重塑產業(yè)發(fā)展生態(tài)

低空經濟將會打破汽車、航空、消費電子等原有格局，在低空經濟航電產業(yè)中和開放環(huán)境下，匯聚各個領域滿足市場需求的優(yōu)勢力量，針對各種場景下的功能性能要求，朝著更加多元化、復合化的方向發(fā)展，涌現(xiàn)新產業(yè)，產生新商機，在新生態(tài)中優(yōu)勢互補、合作共贏，重塑直升機航電產業(yè)生態(tài)。

三、總結

近兩年，低空經濟備受關注。在當前科技創(chuàng)新、產業(yè)變革、經濟發(fā)展、社會需要的大勢下，低空經濟已成為未來經濟發(fā)展的重要發(fā)展方向之一。在低空經濟的需求牽引下，以直升機為代表的垂直起降飛行器已開始逐步走向各個領域，創(chuàng)造經濟價值和社會價值; 同時航電系統(tǒng)作為其產生價值的重要載體和實現(xiàn)途徑，也牽引出了更加豐富的需求。立足低空飛行和運營的部分場景，直升機航電系統(tǒng)需要滿足高可靠開放化、強韌性網聯(lián)化、易操控智能化、快迭代敏捷化、全天候多用途五個方面的能力需求。需針對架構技術、探測感知技術、決策規(guī)劃技術、人機交互技術、網絡智聯(lián)技術、空域管理技術、全場景驗證技術七個方面關鍵技術開展攻關，牽引低空經濟中直升機航電產業(yè)發(fā)展，引領產業(yè)發(fā)展新方向、新模式、新生態(tài)。(作者：張子俊，葛晨，孟浩，雷詠春)