【低空经济,气象先行】精细化数值模拟保障低空经济 ——2024 低空经济发展大会会议实录

2024-09-10 12:09

· 引言·


2024年9月6日-8日低空新视界新媒体有幸参与了 2024 低空经济发展大会。在大会开幕首日的分论坛 ——“低空气象(人工影响天气)服务与低空经济发展报告会” 上,我们有幸聆听了中国科学院大气物理研究所研究员高志球老师关于 “精细化数值模拟保障低空经济” 的精彩分享。基于现场视频回放和录音,我们将其整理成文,以飨读者。

一:国内外低空规划方案及对气象服务的新诉求

1)NASA 的一低空分层规定




图源LAEC 2024低空经济发展大会

NASA 将低空分为三层:

真高 600m 以上为固定翼无人机;

120 - 600m 为悬停的多旋翼无人机;

真高 120m 以下为消费级无人机。

2)美国低空经济的领先地位




发展规模:环球通用航空 2023 年有 45.4 万架次,其中 21.3 万架次在美国。纽约机场吞吐量可达 1 分钟 3 架飞机。
保障系统:基础建设强大。
个性化需求:美国人对低空的要求特别强,个性化需求旺盛。
资本市场:投融资活跃。

3)美国空域基础分类方法




图源LAEC 2024低空经济发展大会

美国空域分为 A、B、C、D、E、G 类,G 类是不受控制的,通常在航图上用淡蓝色区域代表 G 类。低空飞行有明确规定,如云存在时飞机与人员的水平和垂直距离要求。

4)日本的情况




图源LAEC 2024低空经济发展大会

图源LAEC 2024低空经济发展大会

福岛核事故前不允许无人机在头顶上飞。
福岛核事故后日本在核扩散预报方面存在问题,后采用了相关团队的模块,情况得到改善。日本破例允许用无人机送快递,但有一定限制。


近年来的发展:大力推进低空交通,聚焦无人机和飞行汽车技术开发,希望在 2025 年实现空中汽车的商业化,并提出了详细的应用场景和多无人机控制体系。

5)欧洲的情况




图源LAEC 2024低空经济发展大会

荷兰国家航空航天实验室与代尔夫特理工大学提出自由、分层、径向及管状空域概念。


欧空局 SESAR 将低空空域设为 X、Y 和 Z 类。

6)中国的情况




民航总局 2023 年 12 月 21 日发布低空分类方法。


2024 年 8 月 24 日空管系统成立领导小组。


低空经济的应用包括送快递、送人、巡线、植保、无人机对抗、旅游、救援等。

二:城市低空大气结构特征(以合肥为例)

通过激光雷达连续测量,获得了低空相关数据,如风切变、湍流耗散、水平风速等。研究发现,合肥 500 米以上风变大但风切变变小,支持合肥放开低空到 500 米。


三:百米分辨率低空气象数值模拟

(以合肥为例)

  • 低空气象保障在国防安全中的重要性

    如航空母舰舰载机着舰等,通过数字模拟为飞行员提供安全着陆信号。

  • 对海面低空的保障

    包括对波浪高度、风速预报等,以应对美国来犯航母时的情况。

  • 将日本东南角的模拟技术应用到合肥的挑战与可行性

    因地形原因计算可能会溢出,但合肥的模拟结果通过激光雷达测量数据验证了方案的可行性,包括空中水含量、降水量、能见度等。

四:百米分辨率低空气象数值模拟

(以合肥为例)

1.低空气象保障在国防安全中的重要性

如航空母舰舰载机着舰等,通过数字模拟为飞行员提供安全着陆信号。


2.对海面低空的保障

包括对波浪高度、风速预报等,以应对美国来犯航母时的情况。


3.将日本东南角的模拟技术应用到合肥的挑战与可行性

因地形原因计算可能会溢出,但合肥的模拟结果通过激光雷达测量数据验证了方案的可行性,包括空中水含量、降水量、能见度等。

五、建筑物绕流和街区风场的 CFD 模拟

(以雄安为例)

研究城市中航站楼的设置位置,避免快递送到窗口时的危险,需要计算风场的扰流情况。

六、核心技术与集成推广

核心技术

充分利用各种观测数据,进行同化并加上模拟大雾模型和 CFD 模型,将结果输入到相关平台。

集成推广

构建基于人工智能预报系统和手机 APP 的低空临近预报,服务于低空经济,目前低空经济保障系统的完整技术开发已初步完成,愿意与各气象局合作进一步研发。

图源LAEC 2024低空经济发展大会

最后高志球研究员引用李白的诗改编,表达对低空经济发展的展望:“天门中断楚江开,碧水东流至此回。两岸青山隔不断漫天飞机共往来。” 希望低空经济能迎来新的发展机遇。


以上是中国科学院大气物理研究所研究员高志球老师分享的内容。图片均来源于LAEC 2024低空经济发展大会-分论坛 ——“低空气象(人工影响天气)服务与低空经济发展报告会”中。若存在错误之处,欢迎扫描添加页底工作人员进行指正。


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