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2025年5月29日，由中國汽車工程學(xué)會汽車大數(shù)據(jù)應(yīng)用分會、北京理工大學(xué)聯(lián)合主辦的“2025汽車大數(shù)據(jù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)大會暨中國汽車工程學(xué)會汽車大數(shù)據(jù)應(yīng)用分會成立大會”在北京亦莊隆重召開。大會以“數(shù)智驅(qū)動 擎啟新章”為主題，聚焦汽車大數(shù)據(jù)在電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化轉(zhuǎn)型中的核心作用。

低空出行作為城市立體交通的新興領(lǐng)域，正引發(fā)全球關(guān)注。清華大學(xué)車輛與運(yùn)載學(xué)院長聘教授、中國汽車工程學(xué)會汽車大數(shù)據(jù)應(yīng)用分會副主任委員曲小波在《城市低空出行：載具、數(shù)據(jù)與孿生平臺》中，展望了城市低空出行及飛行汽車平臺面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，并從載具、數(shù)據(jù)、孿生三大方面介紹了所取得的研究成果。

清華大學(xué)車輛與運(yùn)載學(xué)院長聘教授、中國汽車工程學(xué)會汽車大數(shù)據(jù)應(yīng)用分會副主任委員 曲小波

以下為演講回顧：

尊敬的孫逢春院士，尊敬的趙祥模校長、廉總、侯福深秘書長，各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家、各位業(yè)界同仁，大家上午好！

三年前我剛剛回國工作的時候就參加了新能源汽車國家大數(shù)據(jù)聯(lián)盟舉辦的產(chǎn)業(yè)大會，今天非常高興能夠來到中國汽車工程學(xué)會汽車大數(shù)據(jù)應(yīng)用分會成立大會，和大家探討城市低空出行。今天我主要討論數(shù)據(jù)在載具設(shè)計、孿生測試、瓶頸管控上的不可替代作用。

背景：城市擁堵

大家都希望生活在城市中，無論是歐美還是中國，城市化是不可逆轉(zhuǎn)的，人口都在向城市集中。人口向城市集中最大的問題就是會引起嚴(yán)重的交通擁堵，嚴(yán)重的交通擁堵會導(dǎo)致交通運(yùn)輸工程這個學(xué)科最核心的矛盾。傳統(tǒng)上的交通供給是強(qiáng)依賴基礎(chǔ)設(shè)施的，也就是說，早高峰時我們有更大需求，但無法把現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施變大，兩車道就是兩車道，不可能變成五車道，到夜間低谷時兩車道還是兩車道，基礎(chǔ)設(shè)施是固性的，這個固性我們無法解決。怎么樣的運(yùn)載工具、什么樣的出行模式可以解決基礎(chǔ)設(shè)施的固性？我們就弱化基礎(chǔ)設(shè)施作用，采用輕基礎(chǔ)設(shè)施、重運(yùn)載工具的交通模式，那就是飛行。早高峰時如果交通需求非常非常大，可以開出10個虛擬航道，因為它的基礎(chǔ)設(shè)施非常輕，不需要花非常多的錢，開出10個航道是有可能的，而在夜間需求低谷時，可以只保留一個航道。

政策和市場

2023年我國開始提出“低空經(jīng)濟(jì)”這個詞，2024年被廣泛定義為低空經(jīng)濟(jì)元年，政府機(jī)構(gòu)、航空行業(yè)、汽車行業(yè)、科技行業(yè)都非常重視低空經(jīng)濟(jì)這個領(lǐng)域。但是低空飛行或者城市低空載人飛行并不是新鮮事物，1939年就有了直升飛機(jī)，但直到現(xiàn)在，我國民用直升飛機(jī)只有800多架，為什么它從來沒有上過量？我國地面交通有4億多輛車，但直升飛機(jī)只有800多架，這是由直升飛機(jī)本身問題決定的。

直升機(jī)困境

直升飛機(jī)是使用內(nèi)燃機(jī)的，內(nèi)燃機(jī)總有壞的可能性，它只有一個內(nèi)燃機(jī)、一個槳，如果壞了就掉下來了，有非常大的安全隱患。另外內(nèi)燃機(jī)振動噪聲非常大，像傳統(tǒng)汽車一樣是傳統(tǒng)動力，控制也是粗放的機(jī)動性很低，尤其是高密度通行情況下很難做自動駕駛，從而導(dǎo)致一定要有駕駛員。即使在民航局將要發(fā)布的規(guī)定之中eVTOL也是需要有一個安全員的。駕駛員培訓(xùn)周期長、成本高，就導(dǎo)致它不可能成為流水線產(chǎn)品，成本大概是1500萬一架。

載具：飛行汽車平臺

從2016年開始，我國的新能源汽車發(fā)展得很好，電池能量密度提升了接近3倍，使得我們能夠使用電驅(qū)為飛行汽車提供動力。地面智能化做得相對比較好之后，對電驅(qū)的安全自主飛行機(jī)動性更好。張老師對飛行汽車提出的定義是：“飛行汽車依靠電力新能源驅(qū)動，可以垂直起降穿梭于城市，具有安全自主駕駛能力的大眾化載運(yùn)工具。”它不會只有800多架，它一定是一個大眾化的載人工具，是以電動化和智能化為基礎(chǔ)出現(xiàn)的低空立體化。

電動垂直起降飛行器有三種：一種是多旋翼，旋翼平行于地面，爬升力是垂直于地面的；第二種是復(fù)合翼，復(fù)合翼是有翅膀的，可以利用空氣動力學(xué)在巡航時用翅膀來控制；第三種是傾轉(zhuǎn)旋翼，在爬升時平行于地面，爬升起來之后垂直于地面。

飛行汽車平臺有幾個特點：

1.電驅(qū)、安全冗余和自動駕駛

為什么飛行汽車能解決直升飛機(jī)的問題，第一它是電驅(qū)，電驅(qū)是分布式的，分布式有很多槳，我們有8個槳，壞掉1個它還是可以安全降落的，互相之間提供了安全冗余。我們要做的第二代產(chǎn)品是12個槳，壞掉2個也可以安全降落。其他產(chǎn)品也做過類似測試，電驅(qū)分布式可以提供安全冗余，電驅(qū)可以有更好的機(jī)動性，還可以做自動駕駛。

2.車規(guī)級供應(yīng)鏈

我們可以更好的利用氫能源汽車供應(yīng)鏈，即使現(xiàn)在有一些車規(guī)級的沒法上飛機(jī)，但是當(dāng)新能源汽車再向前發(fā)展一步的話，可以與新能源汽車共用供應(yīng)鏈，這樣它的價格會大大降低。

3.大眾化

飛行汽車生產(chǎn)將來一定會大眾化，上量之后一定是流水線生產(chǎn)，而不是定制化生產(chǎn)。根據(jù)美國的估計，飛行汽車將來的售價大概在20萬美金，合人民幣100萬出頭的樣子，在中國的供應(yīng)鏈和生產(chǎn)情況下，肯定可以下探到70-80萬人民幣的水準(zhǔn)。

4.數(shù)量級

根據(jù)空域能力和兩個飛機(jī)之間尾流以及飛機(jī)之間的通行能力，我們預(yù)計飛行汽車大概會是千萬量級，將來它的規(guī)則肯定是要更多參考地面交通規(guī)則，因為它上量了，但民航系統(tǒng)沒有任何管理大數(shù)量級交通工具的能力。剛才提到直升飛機(jī)有800多架，我國民航客機(jī)只有4000多架，它的管理經(jīng)驗就是基于“醫(yī)生處方”，我開了一個處方，你只能按照這個做，任何沒有提到的你都不可以做，而地面交通是基于規(guī)則的，你只要不違反規(guī)則，其他任何事情你都可以做。

今天匯報主要是載具、孿生、管控這三方面，載具方面數(shù)據(jù)能夠提供什么樣的支撐，孿生測試方面提供什么樣的支撐，瓶頸管控方面提供什么樣的支撐。

面向出行場景的飛行汽車設(shè)計——以場景分析牽引載具研發(fā)

首先，設(shè)計一個什么樣的載具才能夠和地面交通相比，才能夠讓10%-15%的出租車或者私家車挪到低空飛行上去。這是我們從2017年就開始做的一個非常大的研究，當(dāng)時和美國合作，美國有12個最大的區(qū)和中國10個最大的城市，我們做了相關(guān)對比分析，當(dāng)時設(shè)計的是首末段用地面交通的模式：使用地面交通從你家到離家最近的停機(jī)坪，然后從停機(jī)坪飛到另外一個停機(jī)坪。比如我用飛行從清華飛到亦莊的某一個停機(jī)坪，從停機(jī)坪到會場用地面交通的模式。

我們也要確定關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計參數(shù)，剛才提到有多旋翼、復(fù)合翼、傾轉(zhuǎn)旋翼不同形式。多旋翼適合多少載人數(shù)量，它適合的巡航速度是多少？傾轉(zhuǎn)旋翼、復(fù)合翼又有不同的對應(yīng)參數(shù)。這個模型我今天不展開講了。我講幾個我們的結(jié)論。

我們對北京、上海、廣州、深圳基于不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和出行需求做了分析。復(fù)合翼，在北京有大概80%的市場份額，多旋翼大概20%的市場份額；深圳多旋翼的市場份額會更高一點，主要原因是在很多場景下飛行距離很短，我稍后會講支撐數(shù)據(jù)。這里不會有傾轉(zhuǎn)旋翼的市場，因為傾轉(zhuǎn)旋翼要到100公里以上才對復(fù)合翼有一定的優(yōu)勢。載人數(shù)方面，因為座位數(shù)增加，空載率就有可能增加，多旋翼載人數(shù)是2人，復(fù)合翼大概是4人。相關(guān)的充換電哪種更好，各自優(yōu)缺點是什么，我們在大的研究中都做了相關(guān)計算。

簡單提一下為什么說多旋翼和復(fù)合翼的份額占據(jù)了幾乎100%的份額。我們在城市中的飛行距離、飛行時長一般都是很短的，大概只有5-6分鐘，不需要飛更長的時間，比如從清華到亦莊來正常是40多公里，如果直線飛大概只有30多公里，這已經(jīng)是北京最遠(yuǎn)的飛行距離了，普通飛行一般都是20公里左右。

我們也做了粵港澳大灣區(qū)連通性研究，粵港澳大灣區(qū)有5個機(jī)場，13個大型高鐵站，它們之前沒有連通性，我們很難從廣州機(jī)場落地再去深圳機(jī)場換乘。如果用飛行汽車它的連通性就會很好，10多公里可以用多旋翼，30多公里用復(fù)合翼，100公里從廣州到深圳可以用傾轉(zhuǎn)旋翼，有不同的構(gòu)形?；诓煌臉?gòu)形基于剛才的模型我們也設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)，時間會從平均的110分鐘左右，降低到十幾分鐘，這也就意味著我們在18個大交通樞紐之間穿梭的時間，相當(dāng)于在同一個機(jī)場內(nèi)不同航站樓穿梭的時間，北京首都機(jī)場從1號航站樓到2號航站樓也是需要十幾分鐘的，這樣的話就會大大促進(jìn)連通性。

我們基于所有設(shè)計參數(shù)設(shè)計了一款很有競爭力的飛行汽車，2024年10月18日與奇瑞汽車做了發(fā)布，到現(xiàn)在我們做了不同的測試，采用垂直起降，飛起來后用固定翼巡航的模式。研發(fā)過程我今天不做過多闡述了。

跨尺度低空交通數(shù)字孿生系統(tǒng)——低空載具交通擬真測試環(huán)境

基于我們非常高精度的出行數(shù)據(jù)，基于很多設(shè)計參數(shù)，我們知道什么樣的產(chǎn)品具有競爭力，能夠和出租車進(jìn)行離岸選擇。這里有一個測試，我們做了虛實融合，某一個槳已經(jīng)停轉(zhuǎn)了，但我們還能夠安全的保持降落。

在不同的場景下肯定有不同的載運(yùn)工具，我們有多旋翼、復(fù)合翼、傾轉(zhuǎn)旋翼，每種載運(yùn)工具有不同的大小、不同的載重、不同的巡航速度，是異構(gòu)的，異構(gòu)的情況下肯定要做異構(gòu)測試。新能源汽車因為機(jī)動性很好，大部分場景下是做單車測試。而飛行汽車在機(jī)動性很差的情況下，如果只做單機(jī)測試是無法做到高密度通行的。我們做了載具級別的虛實孿生的數(shù)字孿生系統(tǒng)，場景可以生成白天、晚上，生成下雨、下雪、霧天，采集也是數(shù)字孿生最基礎(chǔ)的操作，可以做到精度大概2厘米，1分鐘的時間就可以做相關(guān)的建圖。我們也做了異構(gòu)機(jī)型的建模，在孿生空間里面，可以做相關(guān)實際場景測試，去提升測試效率，加速測試流程。風(fēng)場我們也做了相關(guān)的建模。

面相低空起降場景智能化管控——解決低空交通運(yùn)作關(guān)鍵瓶頸

有了很好的三維環(huán)境，有了異構(gòu)機(jī)群環(huán)境，我們可以做不同的場景、不同的連接測試，測試過程中發(fā)現(xiàn)最最瓶頸的場景是起降，起降需要全息的基地云的環(huán)境，能夠盡量最大化起降場地的通行能力。這個是持續(xù)高密操作的，載運(yùn)平臺是異構(gòu)的，運(yùn)行環(huán)境是復(fù)雜的，在這種情況下肯定需要基地云的全息環(huán)境，需要多元的融合感知。這方面我們也做了很多相關(guān)數(shù)據(jù)集，我們的合作伙伴一方面是汽車行業(yè)，一方面是航天低空，是我們非常密切的合作伙伴，我們一起在重慶交付了兩個項目。

多元的融合感知，我們希望用最少的資源做到非常高精度的多元全息環(huán)境。商業(yè)航空中的起降是由塔臺管制、進(jìn)近管制、區(qū)調(diào)進(jìn)近塔臺，我們剛才的數(shù)字孿生空間里希望把其中的兩個進(jìn)近給取消掉，能夠大大降低每一架飛機(jī)的降落時間。接下來會在青島有一個實際的測試場測試，我們也建了排序模型，基于我們能夠有的全息環(huán)境做了排序的模型。

最后我們希望做的效果是，飛機(jī)的尾流特性我們是無法消除的，但是其他所有的，如果我們有更多的資源，有更多的基地云設(shè)施，有全息的環(huán)境，我們可以把它的混合風(fēng)險、變化性降到最低?，F(xiàn)在我們在孿生環(huán)境中預(yù)計需要70秒鐘的時間去完成一架飛機(jī)起降。和航天低空一起合作，我們做了終端調(diào)度平臺，數(shù)據(jù)起了非常非常重要的作用。

簡單總結(jié)一下。載具層面有不同的構(gòu)型，我們和美國有非常大的不同，美國的基礎(chǔ)設(shè)施沒我們好，他們的傾轉(zhuǎn)旋翼是很重要的場景，而在國內(nèi)城市出行之中，15公里以下用多旋翼，15公里之上用復(fù)合翼，傾轉(zhuǎn)旋翼的市場會相對比較小。

有了數(shù)據(jù)之后，我們做孿生，加速我們虛實融合的測試，對飛行汽車飛控算法提供測試環(huán)境，像剛才我提到的某一個槳失效的情況下或者某兩個不同的失效槳的組合情況，我們應(yīng)該做怎么樣的調(diào)整，為未來低空的交通講座管控系統(tǒng)奠定底座。以及為未來低空交通管控系統(tǒng)奠定底座。

第三個是管控，我們最大的瓶頸是起降，飛起來以后是三維空間，起降是準(zhǔn)二維空間，起降過程中我們一定要有全息感知，基于尾流效應(yīng)，這是我們永遠(yuǎn)摒棄不了的，其他的我們都可以通過資源加持盡量提高它的精度，減少它的隨機(jī)性。我們?nèi)鎱f(xié)同飛行汽車起降落地實現(xiàn)安全高效的起降，謝謝大家！