城市空中交通需相关各方共同努力拼接而成

咨询公司Frost & Sullivan研究指出，全球近50个城市正在考虑城市空中客运的可行性，预计到2040年全球城市空中出租车规模将超过43万架；空中出租车最早将在2022年初开始运营，启动运营国家将包括阿联酋、新西兰和新加坡，随后是巴西和墨西哥。

按照NASA的定义，城市空中交通（UAM）是指“在城市中用于客运或货运的、安全高效的有人驾驶/无人驾驶（空中）交通工具系统”。就目前正在研制和演示验证的飞行器来看，UAM专注于城市区域内或城际中短途运输（3~100千米），在高度100米以下的超低空或100~1000米低空空域飞行，有人驾驶飞行器的驾乘人员在1~2人或5人以下（以目前的技术水平），城市内飞行基本采用电池（锂电或氢燃料电池）供电的纯电推进，城际飞行则可能选取混合电推进。安全、便捷、智能、环保（包括低噪音）、多样性和个性化服务是人们对UAM预期的主要特征。

行业近期动向及展望

今年1月在拉斯维加斯举办的国际消费电子展（CES2020）上，美国贝尔直升机公司展示了未来智慧城市空运新形态，提出“出行即服务”（MaaS）计划。该项目拟将UAM飞行器与社区深度融合，为所有人提供随时随地的“约机”服务。该公司针对城市空运市场的两大类需求（方向）分别研制了两型飞行器，一是CES2020上公开的电动垂直起降（eVTOL）飞行器Nexus 4EX，纯电推进，航程95千米，用于市内空运；二是去年CES2019上公开的Nexus 6HX，混合电推进，航程240千米，可用于城际空运。

2月，德国eVTOL飞行器制造商Volocopter公司，与新加坡Grab公司宣布，将合作开展UAM方案研究，探索在东南亚特大城市部署空中出租车。同月，日本航空公司、住友商事株式会社与贝尔直升机公司签署了一份合作协议，拟共同开发日本及亚洲周边城市空运市场，加快解决eVTOL运营，推进建设空中出租车网络。

3月初，NASA宣布与17家公司签订“城市空运大挑战”（UAGC）技术演示活动协议。NASA将与一批从事UAM飞行器研制的企业、以及空域运营管理研究机构开展合作，定义和试飞一系列UAM场景，以确认UAM运营的技术需求，并为美国联邦航空管理局（FAA）未来管理和认证工作收集数据。NASA局长吉姆·布里登斯廷认为，UAM极具潜力并将改变人们的生活，“不久的将来，半自主和全自主飞行器将提供许多新服务，并在大大小小的城市及其周围地区运送包裹和人员。小型无人机是UAM的重要组成部分，它将为物流、应急响应、农业等行业带来改变。”3月16日，中国自动驾驶飞行器制造商——亿航公司与西班牙著名旅游城市塞维利亚签署合作协议，共同打造西班牙首个UAM试点城市。当月，以色列Urban Aeronautics公司与城市机动航空服务商——新加坡Ascent公司宣布开展合作，加速前者研制的氢燃料/电动垂直起降飞行器“城市鹰”（CityHawk）的商业化进程，Ascent公司目前在菲律宾运营着至少15个城市直升机“航站”，包括国际机场、中央商务区和热门休闲目的地，未来将逐步用CityHawk替换现有的直升机。

3月底，空客公司投资的直升机“约机”平台Voom“受新冠肺炎疫情影响”停止运营。Voom自2016年以来在世界上人口最多、最拥挤的大都市——圣保罗、墨西哥城、旧金山开展运营。近15万人注册了Voom应用程序，15000余名用户使用了Voom直升机服务，其中60%的用户是首次乘坐直升机，用户再次使用率达45%。Voom称，其直升机服务的平均票价约为私人汽车服务成本的两倍，耗时仅为地面交通的十分之一。尽管项目被终止，但Voom为空客搜集了大量关于客户偏好、客户行为（具商业价值的）及运营状况的数据，并助力空客继续开发两型用于UAM的eVTOL空中出租车/巴士：2~3座的Vahana和5座的City Airbus。

近日，优步公司（Uber）透露了未来UAM基础设施“停机坪”的一些细节。停机坪基于美国FAA现有直升机场法规、以及优步合作伙伴的飞行器设计规格，以需求驱动设计，拟将现有的城市停车场改造成停机坪。优步公司正在与至少8家eVTOL飞行器厂商合作，拟将这些飞行器与其他公共交通工具一起纳入城市公共交通系统。优步公司计划于2023年在墨尔本、洛杉矶、达拉斯推出名为Uber Air的UAM服务。

业内普遍认为，未来UAM有关的装备、技术、基础设施和运营平台，除了用在市区“打飞的”和城际“航班”外，在催生新消费、促进不发达地区经济发展、保障和提升公共服务等方面都极具潜力。

UAM的实现方式：自动空中公交车、还是自驾车/出租车？

实际上，就已开展过试运行的商业案例来看，UAM与地面交通相比并无本质不同，前者只是在空间上增加了一个维度。因此，鉴于公交汽车不可能像私家车那样拉动整个汽车工业在全球范围迅猛发展，未来UAM更可能是一种自动公交系统与自驾/出租并存、融合的形态。首先，“集中式平台”提供的自动公交系统并不必然比有人类飞行员的自驾/出租载具更安全，指挥调度系统也会遭遇诸如指令错误、系统/通讯故障、网络攻击、人工智能失控以及人为误操作甚至蓄意破坏等风险，进而引发灾难性事故。况且，在充分考量人为因素（特别是人类自主的驾驶行为）的前提下，通过对UAM有关的服务、职责、信息架构、数据交换协议、软件功能、基础设施、性能等提出明确要求，从而对城市上空各类“不受控”（非集中操控）的飞行器进行安全的交通管理——这本是UAM真正投入运营的必要前提和关键环节，而并非可以通过“牺牲自由”（人类的驾驶自由）予以规避和省略的。随着技术进步，人类驾驶导致的事故风险完全可以通过增强人工智能辅助、优化人机界面、传感器融合增强态势感知、自动避撞、强制悬停/就近降落、“电子围栏”等手段减到最低直至完全消除，对于空中汽车的驾驶员来讲，连“压实线”的可能性都没有，遑论闯灯、占道。未来城市里，尽管大大小小的飞行器在人们头顶到处飞，但坠机、碰撞的概率将远低于今天汽车相撞、冲出道路、冲上公交站台，而且飞行器会安静地让人几乎感受不到其存在，并且还可将大部分载具的飞行高度规定在100米以上，使之高于一般建筑物。

其次，UAM同轮船、火车、汽车、民航飞机一样，私人的参与是其产业孕育、成熟和发展的重要源动力。驾驶员/“车主”是UAM未来发展不可或缺的庞大消费群体，特别是高收入群体、公众人物等购买先期产品和服务（成本较高昂），或直接投资从事UAM的独角兽企业，为公众起到示范带动作用；空中出租车行业对职业驾驶员的需求、以及产品销售、维修保障、驾驶培训、周边文娱产业等都会创造数量极为可观的工作岗位；eVTOL（通常使用分布式电动风扇/螺旋桨）、电动直升机/固定翼飞机等航空器民间飞行员群体的出现和迅速壮大，也将为国家培养一支民用航空和军队飞行员的后备力量。从一开始就允许和鼓励私人选购城市“空中汽车”并执照驾驶，是加快UAM普及、塑造整条产业链，确保本国相关产业和技术不被其他国家远远甩在后面的重要前提。

实现空中交通管理（ATM）与无人系统交通管理（UTM）的集成

美国航空航天工业协会（AIA)指出，如果美国想继续在未来城市空运这一领域发挥全球领导作用，就必须确定何时实现UAM的完全集成。建立新的空中交通监管规则框架，并针对无人机系统（UAS）制定“无人机远程ID、人员操作、超视距飞行”等系列规则，对于UAM的未来至关重要。一旦UAM完全投入运营，将需要对ATM与UTM控制系统之间的空域分界线（当前为122米）进行划定和更新。ATM与UTM两种系统的充分集成，是确保UAM安全运营及其他航空航天活动安全开展的唯一途径。

2017年6月，“欧洲单一天空空管研究计划”（SESAR）联合执行体（JU）（由UTM技术供应商和空中导航服务供应商等组成）发布了其制定的U-space空域蓝图。U-space包涵一系列新型空管服务以及一个总体实施框架，确保在各个等级的空域和各种空域环境中（包括最拥堵的空域环境），大量无人机能同时安全、有效地使用空域，以顺利完成任何类型的常规任务。2019年8月，德国Volocopter公司在芬兰赫尔辛基国际机场开展了一项飞行测试，将UAM飞行器集成到ATM和UTM系统中，验证了ATM和UTM可以在国际机场协同实现安全高效的空中出租车运营。本次飞行测试属于U-space针对UAM进行的一系列演示验证。今年4月，欧盟航空安全局（EASA）在全球范围内首次发表了关于在城市环境中使用和控制无人机的文件。EASA执行董事Patrick Ky表示，目前全球各地有大量无人机在开展复杂飞行试验，许多企业都有使用无人机送货及提供空中出租车等服务的打算；上述文件提出了一个监管框架，允许此类空中服务与城市环境中的所有其他活动共存，进而为U-Space项目奠定市场基础，并确立公众可接受的无人机环境保护、安全和隐私要求。

近年来人工智能等新兴技术被探索用于空中交通管理，为提高空域使用效率、预测和解决空域冲突等提供新的方案，但空中交通管理的高度复杂性决定其很难依靠技术创新在短期内实现“突破”。如何实现ATM与UTM从“隔离”到真正融合，进而使UAM全面投入运营成为现实，仍是欧美等国政府正在“组团”全力攻克的关键性难题。规则制定或“集成”的过程需要不断尝试和验证，这里没有技术捷径可走，未来也不会有能直接“拿来”的现成方案和手段。这张驶向新大陆的神秘“航海图”需要一国之内、乃至跨国各利益相关方共同努力拼接而成。