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本报告由中国航空学会浮空器分会编著,系统梳理了浮空器与低空经济的关联、发展现状、应用场景、关键技术及产业发展建议,指出浮空器凭借大载荷、长航时、低成本、高安全性等核心优势,是低空经济的重要结构性补位载体,有望成为未来低空领域的热点研究和应用方向。
定义与分类:浮空器是利用轻于空气的气体提供升力的航空器,主要分为系留气球、自由气球、飞艇(对流层 / 平流层),其中飞艇又可按是否载人、结构形式进一步划分,系留气球则有固定式、机动式、船载式等类型。
核心优势:相较于无人机、eVTOL、直升机等低空飞行器,浮空器展现出四大突出优势:
留空时间长:系留气球单次驻空可达 1 个月,飞艇可持续飞行数天,远高于传统航空器;
安全性能好:柔性囊体故障后浮力损失缓慢,无机毁人亡风险,适合人口稠密区域;
载荷能力强:重载飞艇可承载数十至两百吨,能整体吊运大型设备,系留气球还可通过地面供电突破载荷功率限制;
制造运营成本低:结构简单、无需机场设施,全寿命周期能耗和维护成本远低于直升机、固定翼飞机。
低空经济内涵:指 1000 米以下(最高延伸至 3000 米)低空空域内,以航空器为载体,涵盖基础设施、研发制造、运营服务、飞行保障的综合性经济形态,是新质生产力的重要代表。
浮空器的核心价值:是低空经济的重要组成部分和关键应用手段,不仅形成了 “原材料 - 核心部件 - 整机组装 - 运营服务” 的完整产业链,还能在低空经济中实现立体化补位,填补传统装备 “载重 - 续航” 的能力断层。
国际:美国、俄罗斯、以色列等在系留气球、平流层飞艇领域技术领先,如美国 JLENS 系留气球、Google Loon 超压气球、英国 Airlander 10 重载飞艇已实现实战或商用;
国内:系留气球、中小型飞艇技术接近国际先进,“极目一号” 创下 9050 米驻空纪录,AS700 “祥云” 载人飞艇获适航认证并实现商业交付,但大型重载飞艇、平流层飞艇仍存在技术短板,产业链成熟度偏低。
市场规模:2024 年全球浮空器市场规模约 595 亿元,中国 140 亿元;预计 2025-2030 年全球年复合增长率 11.65%,2030 年达 1098.66 亿元,中国年复合增长率 15%,2030 年达 300 亿元,其中物流运输将成为最大应用领域(占比 40%)。
重要性:实现对低空经济的结构性补位、成本效率革命、战略场景赋能,推动低空经济从平面化向空天地一体化的立体化模式转变,解锁旅游、物流、应急等多场景新业态。
必要性:其长航时、大载荷等特性系统性解决低空经济痛点,是构建低空基础设施的关键,还能带来显著社会效益,如应急救援保障生命安全、产业发展创造就业、低空旅游带动区域经济。
可行性:技术上,平台设计、囊体材料、智能飞控等核心技术已基本成熟,实现工程化应用;经济上,吨千米运营成本仅为直升机的 1/10 左右,具备规模化商用的成本优势;政策上,国家及地方(浙江、深圳等)大力推进低空经济开放,为浮空器应用提供空域、审批等政策支持。
报告明确了浮空器在7 大核心场景的应用落地模式、需求定位及现存挑战,部分场景已实现商业化验证:
旅游观光:包括热气球航空运动、系留气球观光、载人飞艇全景漫游等,如 AS700 在桂林、济南等景区实现 “云端瞰景”,但面临空域审批复杂、驾驶员人才紧缺、基础设施不足等问题;
物流运输:聚焦大型异构件、高原、集装箱、岛礁运输及应急救援物资投送,解决传统物流 “偏远地区最后一公里”“超大件运输” 难题,核心挑战是动力系统、载重平衡控制技术不成熟,运营法规缺失;
空中信息管理:作为通信中继节点,实现应急通信、偏远地区网络覆盖、大型活动信号保障,优势是广域覆盖、低延迟、部署灵活,难点在于囊体材料、能源系统及抗干扰能力不足;
应急救援:可作为遥感遥测指挥中心、气象监控平台、空中救援载体,在地震、洪水、林火等灾害中实现通信保障、灾情监测、物资转运,挑战是极端环境适应性差、与其他救援平台协同不足;
空中发电:浮空式风力发电利用高空稳定风能,发电效率是地面风电的数倍,北京临一云川 S1000 型已实现 1000 米 / 100 千瓦发电,难点在于风能转化技术、氦气密封及多体耦合分析技术瓶颈;
其他场景:包括广告宣传(气球 / 飞艇广告)、环境监测(搭载传感器实现大气、水质、地质灾害监测),技术成熟度较高,已实现规模化应用。
浮空器应用的技术支撑涵盖平台技术、适航体系、专用载荷、气象预报、智能管控五大核心领域,其中多项关键技术为当前研发重点:
平台技术:包括重载浮空器的结构设计、升力载荷管理、动力能源系统,智能无人化系留气球的架设部署、快速拆装技术,以及长航时临近空间浮空器的平台设计、轻质高强度囊体材料技术,核心目标是实现轻量化、智能化、绿色化;
适航体系:分为载人 / 无人浮空器适航技术,当前面临规章标准滞后、新型动力系统(电动 / 混动)适航验证空白等问题,需建立从设计到运营的全生命周期适航符合性验证体系;
专用载荷技术:针对微波类、光学类、通信类、导航类载荷,研发高精度稳定控制、运动补偿、高速通信等技术,适配浮空器低速、姿态易受扰动的特点;
小尺度短临气象预报技术:构建低空气象数据立体感知、智能同化、短临预报体系,解决传统天气预报分辨率低、实时性差的问题,保障浮空器复杂气象下的飞行安全;
智能管控技术:包括智能飞控(自主路径规划、感知决策)和智能空管(动态空域管理、高可靠通信、多平台协同),实现浮空器的自主运行和空域高效利用。
针对产业发展面临的政策法规不完善、核心技术待突破、人才短缺、产业生态薄弱等问题,报告从三大维度提出应对建议:
完善政策法规,建立标准体系:优化空域管理,划定浮空器专用空域和航线;完善适航认证、安全运营等标准规范,构建全生命周期安全管理体系;
推动技术创新,加速人才培育:聚焦囊体材料、新能源动力、智能飞控等核心技术攻关,提高技术成熟度;推进材料、力学、飞行器设计等多学科交叉,培育复合型专业人才和技能人才;
夯实产业基础,促进行业发展:将浮空器基础设施纳入城乡规划,布局起降点、试验试飞基地;打造 “研发 - 制造 - 运营 - 保障” 完整产业生态链,培育龙头企业和产业园区;创新商业模式,推广政府购买服务、“浮空器 + 数据服务” 等模式,提升运营效能。
浮空器作为低空经济的重要装备载体,其独特的技术优势使其在多场景中具备不可替代性,目前国内中低空浮空器技术已基本成熟并实现部分商业化,但大型重载飞艇、平流层飞艇等高端领域仍存在技术短板,产业发展还面临空域管理、适航认证、人才等制约。未来随着政策持续开放、核心技术突破、产业生态完善,浮空器将成为低空经济立体化发展的核心支撑,在物流运输、应急救援、通信中继等领域释放巨大价值,推动低空经济向更高质量、更安全、更可持续的方向发展。