面向多品种大批量生产的航天飞行器智能工厂 关键技术研究 刘骁佳 1，夏永江 2，戴 铮 1，王 堃 1，刘 晓 1，洪海波 1 （1. 上海航天精密机械研究所，上海 201600；2. 上海航天技术研究院，上海 201109） 摘 要: 我国航天领域的快速发展使得航天飞行器的品种和批量大幅增加，对其研制生产周期、成本和质量的 管控能力提出了更高的要求。基于当前航天飞行器加工、装配车间发 展现状，提出面向未来多品种、大批量生产的 航天飞行器智能工厂发展思路和总体架构，并从资源动态组织、人机协同制造、质量智能检验和产业链高效协同等 维度分析智能工厂的关键技术，通过将制造技术与数字化、智能化技术深度结合，为我国航天飞行器制造智能工厂 建设提供借鉴。 关键词: 航天飞行器； 大批量生产； 智能工厂 中图分类号: V 468 文献标志码: A DOI: 10.19328/j 19328/j.cnki.2096‑8655.2025.02.007 引用格式： 刘骁佳，夏永江，戴铮，等 . 面向多品种大批量生产的航天飞行器智能工厂关键技术研究［J］. 上海航 天（中英文），2025，42（2）：58-66. Research on Key Technologies of Intelligent Factories for Multi-variety and Large- scale

Advanced, 5G-A）和卫星互联网为基础，通过融合飞行器对万物（Aircraft to Everything, A2X）通信 以及自组织网络，构建空天地多层次协同覆盖的端到端信息化系统，服务低空应用的网络、 终端和平台。本白皮书对低空智联网进行深入剖析，基于应用场景和需求的分析，探索以 5G-A 网络和卫星互联网为基础、低空飞行器间通信和自组织网络为补充的立体协同覆盖网 络架构，研讨 络架构，研讨以高效空口传输、通信覆盖增强、卫星接入、飞行器间直接通信为代表的无 线传输技术，研讨以空地融合组网、身份接入认证、移动性管理、高效灵活的无线自组织、 低空网络节能、频谱分配与干扰管理为代表的组网与网络技术，研讨以通信与导航融合、 通信与感知融合、通信与智能融合、通信与算力融合、空域安全管控为代表的跨域融合技 术，形成空天地多层次的通导感智算网络，解决低空飞行中的通信、导航、感知、管控以 ......................................................................................... 20 4.4 飞行器间直接通信技术................................................................................21 4.5 空地融合组网技术

放、可持续的低空 生态。聚焦低空空域智能化管理需求，提出技术标准与系统化解决方案。 数字低空工作组 2 1. 引言 1.1 背景与意义 随着无人机、低空飞行器等新兴航空设备的广泛应用，低空空域的使用变得越来越频繁， 特别是在物流配送、城市空中交通、农业监测和应急救援等场景中，低空空域管理的复杂性 和重要性日益凸显。当前，针对低空空域的通信、导航、监测和气象保障技术尚未形成统一 技术空白。 因此，行业内亟需编制一份白皮书，系统梳理相关技术框架、标准和应用场景，这将有助于 建立技术标准和行业规范，从而确保低空空域飞行器能够安全、高效地运行。 通过统一低空空域的通信、导航、监测及气象数据处理标准，不仅能够提升无人机、低 空飞行器与地面系统之间的互操作性，还能有效降低空域管理的复杂性，避免通信干扰和空 域冲突。同时，这些标准也可为相关技术的发展和创新指明方向。在空域管理的不同场景中， 低空技术上的合作与协同，确保跨区域的空域安全。 白皮书的范围涵盖以下几个方面： 1、通信技术：将详细阐述适用于低空空域的无线电频段、通信协议和技术标准，确保 无人机和低空飞行器能够与地面控制中心、其他飞行器实现稳定、低延迟的通信。它还将探 讨多种通信方式的无缝融合（如 5G、卫星通信、专用航空频段等），以应对复杂的低空空 域环境。 2、导航技术：将介绍精确的低空导航解决方案，包括全球卫星导航系统（Global

米。 低空飞行产品 低空飞行产品作为一种服务性产品，如无人机、eVTOL（电动垂直起降飞行器）、直升机等，均属于航空技术与 行业或场景相互融合的成果，在农业、物流、交通、应急救援、文旅等诸多领域被广泛应用，对于现代产业体系 的构建有着极为关键的意义。 表 1.1 主要低空飞行产品类型 飞行高度 飞行器类型 载重 续航 应用场景 1000 米 ~ 3000 米 直升飞机 ≤1500kg 20%，机体原材料、零部件等环节占比为 30%-40%。 中游：是低空经济产业链的核心，主要为无人机、航空器、高端装备及配套产品的生产制造。 下游：聚焦于运行与保障环节、关键检测环节、产业融合。运行与保障环节确保飞行器的安全运行，避免空中 交通发生冲突，保障了空域资源的高效利用和可持续发展。而产业融合将中游生产的无人机、航空器等产品 及服务应用于各个场景中进行运营，如低空旅游、低空农业、低空物流、医疗救护、航空摄影、空中巡查等。 型 航空集团等各类规模公司。涉及多个细分领域如低空飞行器制造商、飞行运营公司以及应用服务提供商等， 彼此之间的竞争激烈，而随着市场需求的持续增长，行业正逐步呈现出整合与资源集中的趋势。 地域发展特征明显。低空经济的发展在中国具有明显的地域特征。不同地区根据其资源、地理环境及政策支 持的不同，低空经济的发展重点各异。在西部地区，低空飞行器应用主要集中于农林作业、资源勘探等领域； 而在东部沿

验检测中心三大国检中心，拥有智能汽车 安全技术全国重点实验室等科研平台。 关于天翎科 天翎科航空科技（上海）有限公司是一家空中专车 eVTOL（电动垂直起降飞行器）整机设计制造商， 致力于用高安全、高性能、低噪声的倾转涵道翼飞行器构建未来城市空中交通网络，实现高品质的空 中出行。 摘要 3 //01 市场 以 eVTOL 为代表的低空经济成为新质生产力和新增长引擎代表，行业赛道持续火热，预计 / 城际（无人）物流运输、短途载人运 输和载人观光旅游等场景铺开。随着产业链和社会接受度逐步提高，市内通勤与城际交通将成为未来 最大细分应用场景 //03 eVTOL 主机厂 eVTOL 飞行器的研发与制造横跨多个学科且高度复杂，前期投入大，回报周期长。目前 eVTOL 主机厂 在着力攻关高压电气动力系统和动力架构等共性技术难题。对主机厂而言，从产品构型选择上，坚持 长期主义，审慎选择 长期主义，审慎选择技术路线；从产业链垂直整合上，深入产业链上游，掌握核心技术；从产品规划 与定义上，精准理解用户需求，抓准市场进入的时机和方式，将是决定主机厂成败的关键所在 //04 低空经济产业链 eVTOL 飞行器量产价格与后期运维成本将成为决定该行业成败的关键因素之一。新能源汽车等行业发展 经验与成熟产业链切入 eVTOL 赛道将为行业带来巨大规模效应和降本抓手。用户应用场景的多样性与 产业链相关技术的

验检测中心三大国检中心，拥有智能汽车 安全技术全国重点实验室等科研平台。 关于天翎科 天翎科航空科技（上海）有限公司是一家空中专车 eVTOL（电动垂直起降飞行器）整机设计制造商， 致力于用高安全、高性能、低噪声的倾转涵道翼飞行器构建未来城市空中交通网络，实现高品质的空 中出行。 摘要 3 保时捷管理咨询ﾠ|ﾠ驾乘低空经济新风，畅享新质出行体验 //01 市场 以 eVTOL / 城际（无人）物流运输、短途载人运 输和载人观光旅游等场景铺开。随着产业链和社会接受度逐步提高，市内通勤与城际交通将成为未来 最大细分应用场景 //03 eVTOL 主机厂 eVTOL 飞行器的研发与制造横跨多个学科且高度复杂，前期投入大，回报周期长。目前 eVTOL 主机厂 在着力攻关高压电气动力系统和动力架构等共性技术难题。对主机厂而言，从产品构型选择上，坚持 长期主义，审慎选择 长期主义，审慎选择技术路线；从产业链垂直整合上，深入产业链上游，掌握核心技术；从产品规划 与定义上，精准理解用户需求，抓准市场进入的时机和方式，将是决定主机厂成败的关键所在 //04 低空经济产业链 eVTOL 飞行器量产价格与后期运维成本将成为决定该行业成败的关键因素之一。新能源汽车等行业发展 经验与成熟产业链切入 eVTOL 赛道将为行业带来巨大规模效应和降本抓手。用户应用场景的多样性与 产业链相关技术的

架。该参考架构明确了低空智能网联体系的发展蓝图，得 到了有关部委和业界广泛认可。 2 然而，低空智能网联体系建设是一个跨领域、跨行业 的复杂系统工程，其发展面临安全与效率的双重考验，涉 及从飞行器制造到运行管理的全链条协作，其主要要素与 现有运输航空、通用航空存在差异。传统运行模式和航空 基础设施不足以支撑未来低空安全高效的监管和服务要求， 需要在空域管理、运行规则、技术方案选择、基础设施建 发展和建设，具体实现思路如下图所示。 图 1 基于运行风险的系统分级发展和建设思路 （二）分级方案 由于无人机本体安全水平与场景耦合度较小，在开展 运行风险分级时，可暂不考虑飞行器本体风险和由其引发 的对地、对空风险，可将其作为修正量，依据无人机本体 6 安全水平，最终修正场景分级。 无人机为主的应用场景的运行风险可视为该场景中航 空器空中碰撞概率与事故严重性的乘积。空中碰撞概率与 本；还要注重运营过程中的成本控制，通过提高系统的运 行效率和资源利用率降低运营成本。 9 （二）低空智能网联体系建设路径 低空智能网联体系的建设是一项涉及运行场景与模式、 飞行器及管理服务能力、技术方案等方面的复杂系统性工 程。总体思路路径是“场景牵引、风险分级、能力映射、 技术迭代”，以运行场景为起点、以可接受安全水平为底 线、以所需能力为桥梁、以技术方案为落点，通过多方协

3.1 安全体系的“人-机-环-管”四要素模型及新维度............................................................. 14 3.2 飞行器安全：适航审定（TC/PC/AC）的核心作用与中国优势 ........................................ 15 3.3 基础设施安全：从“参数对齐”到“治理达标” . 30 6.1 主动安全：基于数字孪生的风险预警与应急预案仿真推演 .............................................. 30 6.2 智能安全：飞行器自主感知、决策与避障技术的发展路径 .............................................. 30 6.3 可信安全：从飞行安全到低空安防，构建一体化反制与加密体系 的典型代表。 图 1-1：低空经济新维度 其“新质生产力”内涵体现在多个层面： ⚫ 技术革命性突破：低空经济的发展是航空技术、新能源技术和数字技术深度融合的产物。 以 eVTOL（电动垂直起降飞行器）为例，其涉及的分布式电力推进（DEP）、高能量密 度电池、先进飞行控制、轻量化复合材料、高集成度航电系统等，均是前沿技术的集成 创新。它并非传统通用航空的简单延伸或电动化，而是在动力范式、能源形式和控制方

业务，超 5000 架直 升机和固定翼飞机参与其中。 日本明确 2025 年和 2030 年发展目标，包括启动先进空中交通服务、实 现电动垂直起降飞行器空中出租车和重型货运无人机业务的全面商业化。本 田、丰田等企业积极参与电动垂直起降飞行器研发。在应用场景拓展上，日 3 本不仅在石油海上平台飞行、港口直升机引航等工业领域开展广泛应用，还 在观光娱乐、医疗救护、山区搜救等民生领域进行积极探索。 中交通管理 和航空基础设施四大领域进行布局。德国聚焦工业和物流应用，通过严格的 空中管制法律引导，鼓励相关公司开发空中出租车、载人飞行器等产品。欧 盟还通过“地平线 2020”和“地平线欧洲”两期计划，孵化出多个城市空中 交通项目和企业，为电动垂直起降飞行器产业发展提供全方位支持。 国际标准：ETSIEN303645《Cyber Security for Consumer Internet 活力与动能。其中人工智能的结合，进一步推动了低空应用的智能化与自动 化。 通过集成先进的传感器、导航系统和人工智能技术，智能航空系统能够 实现飞行器的自动起飞、巡航和降落，大大提高了低空应用的运营效率。智 能低空系统还能实时监测飞行器的状态，及时发现并处理潜在的安全隐患， 从而确保低空经济的稳定运行。图像识别与视频监控结合人工智能技术后， 可实现农业场景下的虫害病灾监测、应急场景下的水火风电监控、旅游场景

，如靠近机场、主要 公路或城市中心，以便于物流和人员的流动。同时，应位于经济发展活跃、 政策支持力度大的地区，吸引投资和企业入驻。例如，若地处航空制造基 础较强的地区，可定位为以无人机制造和飞行器研发为主的产业园区；若 在旅游资源丰富的地区，则定位为发展低空旅游和相关配套服务的园区。 科学划分功能分区，确保各区域功能互补，预留发展空间。可分为研 发区、制造区、服务区和测试区等功能分区。研发区集中布局科研机构、 高校和企业研发中心，形成创新高地；制造区重点布局无人机整机制造、 零部件生产等产业，形成产业集群；服务区提供飞行培训、适航验证、维 修保障等服务，满足产业配套需求；测试区设立专门的测试场地，用于无 人机等低空飞行器的性能测试和验证。 注重景观与生态，打造绿色空间，提高员工生活质量。积极开展园区 绿化工程，包括种植高效吸收空气污染物的植物，如常绿树种和大型灌木。 同时，引入绿色建筑标准，实施雨水收集和利用，降低碳排放，实现与自 资源整合方面，通过产业联盟，园区内的企业可以实现资源共享、互 利共赢。例如，企业可以共享先进的实验设备和技术平台，进行合作研究 和开发，加快技术转化和应用推广。在技术创新方面，产业联盟可以推动 无人机、飞行汽车等低空飞行器的技术研发和应用，提升园区整体技术水 平。 3. 混合经营 混合经营模式结合自主运营和合作共建的优势，灵活调整经营策略。 一方面，园区可以保持自主运营的灵活性，及时应对市场变化，提高管理