本文作者张聚恩,中国科协航空科学传播首席专家,中国航空学会名誉副理事长。当下,低空经济的号角响彻神州。随着热潮涌起,在实际在做的工作推动中也出现了一些需要我们来关注和思考的问题。“低空”的界定就是其一。就此,张部长撰写此文提出了自己的思考和建议。
尽管已有多种表述,全国科学技术名词审定委员会也已在2024年11月23日发布了他们对于“低空经济”的解读,但我认为还可以再圆满与科学一些。
我给出如下定义:低空经济是以有人/无人驾驶低空飞行活动与应用为核心,带动相关经济活动,覆盖低空飞行器制造、基础设施建设、运营服务保障等领域发展,所形成的一种综合性经济形态。在我的定义里,特别看重的是,在无人机发展和应用的同时,要对有人驾驶航空器给以应有的重视。
低空经济强调的是“低空飞行”,这就需要界定“低空飞行”的范围。目前,关于低空飞行的空域上限,较为一致的说法是:高度1000-3000米(以下称为“3k”)。这个界定,大多数来源于于以下两份文件:
1,在2010年国务院、《关于深化我国低空空域管理改革的意见》中指出:分类划设低空空域。各类低空空域垂直范围原则为线米以下,可根据不一样的地区特点和实际要,具体划设低空空域高度范围,报批后严格掌握执行。
2,在2016年国务院办公厅《关于促进通用航空业发展的指导意见》中提出:及时总结推广低空空域管理改革试点经验,实现线米以下监视空域和报告空域无缝衔接,划设低空目视飞行航线,方便通用航空器快捷机动飞行。
空域管理改革和低空经济发展这两件事既紧密关联,又有一定的区别。为了更好地发展低空经济,应该还能够在综合分析有关法律法规、认知进化和现实需要的基础上,对“低空”做出与时俱进的科学界定。
鉴于低空经济是中国原创概念,对“低空”的界定须符合提出这一概念的初心,即探寻中国经济发展的新领域新赛道新引擎,一切问题都应该围绕有利于经济发展而展开。本文结合本人与业内其他专家的意见,对低空经济中的“低空”做一些认识界定上的梳理,以求和业内外人士交流讨论。
飞行中的飞行器所处高度到某基准面的垂直距离,叫航空高度。对于飞行器性能和飞行活动属性,这是一个重要参数。常用绝对高度、标准气压高度、相对高度和真实高度这四种高度来表征。一定的飞行器只能在预先设计的一定高度范围内飞行。以下图片直观地展示了四种航空高度。
绝对高度是飞行高度到海平面的垂直距离;气象学的大气层高度分层是以绝对高度而划分的,属于航空的高度有对流层(0-12/18千米)、平流层(12/18-55千米)和中间层(55-100千米)。从中间层底开始,直到1000千米或更高,大气气体分子发生电离现象,这个宽广的高度范围被称电离层。100千米也称卡门线,是工程科学与技术意义上的航空、航天分界;此高度是航空器凭借空气动力产生的升力作直线飞行的最高高度,也是航天器实现绕地心旋转的轨道飞行的最低高度。
标准气压高度是飞行高度到标准气压平面(即大气压力等于760毫米汞柱的水平面)的垂直距离。在地面高度接近海平面时,标准气压高度大体等于绝对高度。
相对高度是飞行器到某指定的水平面(机场、靶场、战场等)的垂直距离。相对高度在转场飞行时一定要使用。
真实高度是飞行器从空中到正下方地面目标的垂直距离。真实高度在执行与地面相关的任务时必须使用,如对地攻击、照相侦察、搜索救援、农林作业等。
实际上,航空界过去并未绝对化地定义过低、中、高空。如果说要对航空高度分层,最简单、最直接有效的方法就是与气象学的三个层次划分相一致。即,对流层、平流层和中间层,分别对应航空的低空、中空和高空。目前航空界有时使用的超低空、低空、高空、中高空飞行等说法,均为习惯用语,并非严格和统一的定义,而只是在某一种意义上的相对性划分——例如,我们常飞行高度达2万米、速度达2倍声速的战斗机称作高空高速战斗机,能飞上对流层顶端的无人机也常被称为高空无人机。类似地,在军事、农林作业、旅游、搜索等领域把离地100米以下的飞行称为超低空飞行。
现在,由于低空经济这一中国概念的提出,我们应该基于上述四种常用高度,做出面向低空经济的低、中 、高空划分。鉴于我国地形地貌复杂——如下图所示,东部地区与西部地区、平原地区与高原山地的地表高度相差甚大,导致可利用的空域高度相差也很大。因此,我建议以绝对高度(接近标准气压高度)和真实高度相结合的方法,考虑气压、气温、电离等自然现象,来进行这种低、中、高划分。但上述划分只是一种面向低空经济的相对性高度划分。
2023年12月发布的《国家空域基础分类方法》(简称《分类方法》)中,把我国的空域划分为管制空域和非管制空域。
管制空域中的A类高度范围为标准气压高度6000米(含)至标准气压高度20000米(含),仅限仪表飞行(IFR)。非管制空域包括G和W两类。G类指的是大部分线米以下,且平均海平面高度低于6000米、对民航公共运输飞行无影响的空域。该空域允许IFR和目视飞行(VFR)。W类指的是前面的G类空域内线米以下的空域。这个区域允许微型、轻型和小型无人驾驶航空器飞行。
我国的上述规定,与世界主要航空国家的空域划分基本一致。如,美国与澳大利亚的A类为18000-60000英尺,下限约5488米;英国A类的下限为19500英尺,约5944米;加拿大低一些,为12500英尺,约3810米。
可见,国家空域划分并未将低空经济中的“低空”限定在3000米。由此,可优先考虑将低空经济中的“低空”向上延展到6000米。这样做,与国家空域基础分类要求并无抵触,也与国际空域划分基本一致。而G(低于6000米)和W两类空域,恰是传统通航飞机、新能源航空器、大部分无人机的飞行高度范围,将它们界定为低空经济中的“低空”,对于促进低空经济的发展,有百利而无一害。否则,3000米至6000米这一段,“高不成、低不就”,岂不可惜!
低空飞行器是低空经济中最重要的物质条件,丰富多样的低空飞行器对低空经济具有基础性作用。但由于“3k”的限定,将对低空飞行器的认定,造成不应有的混乱和损失。本来最有希望、也最大有可能率先规模化应用的几类航空器,反而会因飞行高度高于“3k”,而在低空经济中被“边缘化”,得不到应有的重视,失去大发展的良机。
例如,民用直升机的飞行高度为2000-4000米,其极限悬停高度接近4000米。活塞式螺旋桨飞机的有利巡航高度通常在3000米以上。无人机的飞行高度范围虽然宽广,但大中型无人机的飞行高度远超3000米;以我国著名的翼龙和彩虹两型无人机为例,在用于民用场景时的飞行高度都超过5000米;我国正在研发的全球首款10吨级(业载5吨)的运输无人机白鲸航线米。在低空经济某些应用场景下可以有所作为的气球、飞艇等轻于空气的航空器,其运行高度也超3000米,甚至更高。
如此等等。低空经济要想“成气候”,多样化的飞行器是必需的;在新型低空航空器步入成熟阶段之前,运行在低空的传统航空器不仅需要,甚至有可能是主力样式。在能预见的长时期里,将呈现传统与新型低空航空器各得其所、各展其能、优势互补、相互支撑的格局。
无论从当下还是长远看,都应该改变“3k”的界定,放宽到6000米,还可以对部分连续、跨域执飞的航空器的即时飞行高度不作限定。当然,这些飞行器一旦进入管制区、特别是绝对管制区,必须严格遵照相应空域的管理要求,首当其冲的是实施IFR。
综上,简而言之,我对面向低空经济的“低空”高度界定与全航空域无人机发展重点的思考,可以概略如下。
低空——所有地区均适用飞行器距正下方地平面线米以内。结合实际需要可以扩展至6000米(绝对高度)。电动化、智能化的各类民用无人机是该高度范围的发展重点,载人、载货并发,集中体现新质生产力的特点。
中空——绝对高度6000米到20000米。中空无人机的发展重点是:大型高端军用无人机(不属于低空经济范围)和大中型民用无人机(全部为通用航空器;在严格执行空域管理规定的前提下,其中一部分连续、跨域执飞的飞行活动可纳入低空经管范围)。
高空——绝对高度20千米到100千米。该高度范围适用Near Space概念,可理解为“近太空”或“临太空”(这里的“太空”如前所述,是卡门线千米以上高度范围)。高空无人机发展的重点是亚轨道飞行器、可变高度域/速度域飞行器、可操控浮空器等;若民用,仍有通航场景的色彩,但与低空经济则无关联。
上世纪50年代,人民空军出于作战和训练的需要,特别是空域管理和战场管理的迫切需要,借鉴苏军做法和我军抗美援朝经验,将领空沿铅垂方向分为超低空、低空、中空、高空、超高空等五个层次。
1958年,毛主席指示“一定要编写我们自己的”。1959年,空军刘亚楼司令亲自主持空军第一批条令、操典、教材编写。经过各方缜密论证,空军将高度层明确为:超低空,线米;低空,线米;高空,线以上,并将这个分层标准正式写入空军条令操典教材《空军飞行条令》和《空军军语》。
此后各版本的《飞行条令》和《中国人民军语》都沿用了上述高度层划分体系。同时,由于在1980年之前中国民航局隶属于空军,且中国绝大部分空域由空军管理,所以,该高度层划分标准也成为中国民航空管领域的操作依据。
目前的民用航空法对高空、中空、低空的定义,主要基于飞行高度和管制要求做区分。以下是对这三个概念的具体介绍:
高空:通常指的是标准大气压高度6000米以上的空间。在这个高度范围内,划设的高空管制区为A类空域,航空器一定要按照仪表飞行规则(IFR)飞行,并接受空中交通管制服务。
中空:虽然“中空”不是一个直接用于描述空域高度层的标准术语,但能够理解为中空空域的一部分,即标准大气压高度3000米至6000米之间的空间。这个范围内的空域可能包括B类或C类空域,具体取决于该空域内的飞行活动性质和管制要求。在B类空域内,航空器可根据仪表飞行规则(IFR)或目视飞行规则(VFR)飞行,并接受空中交通管制服务;而在C类空域内,则有更多的灵活性,允许在某些条件下按照目视飞行规则飞行。
低空:通常指的是标准大气压高度3000米以下的空域。这个高度范围内的空域可能包括B类、C类或D类空域,具体取决于该空域内的飞行活动性质和管制要求。在低空空域内,除了仪表飞行规则外,还可能允许目视飞行规则,这取决于具体的空域类型和飞行条件。
究其源头,上述的高度层划分体系主要是为适应空军作战和训练需要提出来的,在当今时代的低空经济建设中是不是满足经济规律,仍是有待商榷的问题。我认为,既然谈经济形态,就应该按照经济发展逻辑重新界定高度层问题。
首先,应当提出一个基于经济活动的新的“低空”概念,此概念很重要,是低空经济的逻辑起点,也是空域资源的分配依据。上述空军高度层划分中提到的线米显然是不够的,要适应低空经济发展需要,要将更高的高度层纳入低空范畴。
在民航业内,由于大中型航空器的一般巡航高度均为 6000米以上,因此6000米一般被认为是“高空”的下界。很多中短程航线米,特别是飞机的起飞降落阶段距离机场 30 - 80 千米的范围内,飞机飞行高度多在3千-6千米的航线。而大部分小型飞行器主要飞行活动就在 3千米以下。
由此可见,3千米以上的空域,民航和空军的占用量比较大;3千米以下占用量较少,可以更加有助于大量通航及低空经济的运行。
但是对于3000米至6000米之间的高度而言,从现行相关规定来看,《国家空域基础分类方法》中关于G类空域的划设地域及范围,有两个条件:一是B、C类空域以外线米以下空域(W类空域除外);二是平均海平面高度低于6000米、对民航公共运输飞行无影响的空域。对于以上两个条件的关系有两种理解,理解一是“1且2”,理解二是“1或2”。再看《国家空域基础分类方法》附图,图示G类空域基本是沿着地表按照线米起伏,并没有拓展到达0-海拔6K的空间,由此推断出对于G类空域的划定范围理解,应该是上述“理解一”,即“
,且平均海平面高度低于6000米、线米的对民航公共运输飞行无影响的空域”,从《国家空域基础分类方法》规定精神上看,低空空域(G类空域)并没有拓展到绝对高度6000米的政策空间。从真实的情况来看,4000米到6000米高度层是一些螺旋桨飞机(包括涡桨飞机)航班的高度层,如国产双发螺旋桨飞机新舟60,其巡航高度为5000至6000米,该型飞机迄今已累计交付百余架,在东北地区、山东半岛区域运营客运航线。可以说,胡焕庸线以东“对空军活动与民航公共运输飞行无影响的空域”基本不存在;胡焕庸线以西“对空军活动与民航公共运输飞行无影响的空域”即使存在,按照《国家空域基础分类方法》附图,也应该是划分为D或E类空域。0
总而言之,我还是认为,全部问题的出发点首先在于,既然提出“低空经济”,并将其上升为国家意志、战略新兴起的产业,就需要仔细考虑其规模和容量,需对空域管理和高度划分进行与时俱进的规划与改革。在确保领空安全和飞行安全的前提下,做出有利于发展的调整。
。线米以下纳入低空范畴。在空域管理领域,军航痕迹太重,既然谈经济形态,就应该按照经济发展逻辑重新界定高度层问题。我国《民用航空法》指出:国家对空域实行统一管理。划分空域,应当兼顾民用航空和国防安全的需要以及公众的利益,使空域得到合理、充分、有效的利用。空域管理的具体办法,由国务院、中央军事委员会制定。同时,《民用航空法》并未对高空、中空和低空做出具体划分。这为上述新的“低空”概念界定给出了法理依据。
对于3000米至6000米之间的空域,如能将其纳入低空经济范畴,则将大幅度的提升该空域的资源利用率,也能丰富低空经济的飞行活动,总的来看,利大于弊,故而应该成为这一高度利用的“逻辑起点”。前文提到,大部分民用直升机的飞行高度为2000-4000米,也有一部分达到5000-6000米甚至更高。而3000米的低空上限横亘于民用直升机的实用高度域之中,并不合理。同样的问题,还发生在诸如非航线运营的涡桨飞机等航空器的使用等其他情形上。同时,当前的新型垂直起降飞行器尚处于发展初期;直升机在当下与未来仍有广阔使用空间,其基本性能远超大部分新型垂直起降飞行器。例如AC313“吉祥鸟”直升机,在海拔4500米的典型高原使用环境下,运送货物能力达1.3吨,航程达600公里。故而,把3000-6000米空域纳入低空范围,对于充分的利用这一高度域,扩展低空飞行活动,有着实实在在的作用和意义。对于G类空域,即
即使不以G类作为调整“低空”高度范围的依据,即使G类非管制空域可以对发展低空经济有所贡献,但是对于按战略性产业来部署和推进的低空经济,空域仍然明显不够。6000米以下的广阔空域,可否精细化、有条件地全部纳入低空经济的“低空”范围,确为一个摆在我们面前,值得引入新思考、新变革的急迫现实问题。对照“国家空域基础分类图”,我再次建议,面向低空经济,兼顾军民需求,对沿袭多年的低、中、高空划分,做新的认定:将图中标红的A类区域(6000米至20000米)视为中空;之上的蓝色空域(20000米以上)视为高空;之下的蓝色空域(6000米以下)视为低空,作为
低、中、高空划分,简洁明确。并据此调整相应的政策、法令与规章制度,制定相应的精细化管理举措,以扩展低空飞行活动范围,切实推动低空经济的发展。