低空经济系列深度报告：从民航空管系统展望低空经济基础设施

从民航空管系统展望低空经济基础设施 ——低空经济系列深度报告 分析师：金荣执业证书号：S0010521080002 分析师：王奇珏执业证书号：S0010522060002 联系人：傅晓烺执业证书号：S0010122070014 华安证券研究所 证券研究报告 1空中管制ATC系统：四大组成部分 空管自动化系统：空管自动化系统是保障民航飞行安全的重要指挥控制信息系统。系统通过雷达报告飞机的飞行信息，为航空管制员提供航班实时准确飞行动态，能够预测潜在冲突危险，保障航班飞行安全，减轻航空管制员的工作负担，提高航路的运行效率。空管场面管理系统：空管场面管理系统是为机场范围内航班进离港、地面运行提供管制服务的工作平台，供塔台管 制员或机坪管制员使用。包括塔台电子进程单、高级场面活动引导与控制、塔台自动化系统，从电子化手段和可视化运行两个角度，为场面运行提供智能保障手段，有效提升场面运行效率。机场机坪塔台管制自动化系统：机场机坪塔台管制自动化系统管制范围主要包括飞机从廊桥、停机位推出至跑道头 的等待位置，作为地面运行管理及空地协同支持系统，有效整合机场、空管、航空公司的信息，调动机场场面保障资源，发挥机场在地面运行的主导作用。系统供机场机坪管制员使用，主要负责引导和指挥航空器推出、开车、滑行、拖拽等工作，系统通过协调机场各个保障单位，有效保证飞机运行安全，提高场面管理效率。空管模拟机系统：空管模拟机系统通过虚拟数据环境仿真真实管制操作流程、实现空中交通管制业务技能培训。系 统为管制员提供程序管制和雷达管制环境下的模拟训练平台，通过设定训练席位、编制训练剧本、模拟飞行员操作，对学员进行管制技能、操作程序训练以及管制规则演练。低空经济与现有民航在产业结构上，存在较强的参照性和相似度。 1空中管制ATC系统 空中管制ATC系统，覆盖飞机从停机位推出、滑行道滑行、跑道起飞、爬升、巡航、下降、降落至跑道、滑行道滑行至停机位等整个航行过程，是民航信息化和信息系统国产化的核心之一。对于低空飞行器而言，其管制难度和必要性可能不亚于狭义民航，主要原因如下： 1）其飞行空域垂直高度限制严格，相对空间更加狭小； 2）与其他小型无人机共享空域资源； 3）地面障碍物遮挡，低空雷达在城市区域覆盖范围受限。 1空中管制ATC系统：空管自动化硬件（地面+空中） 二次雷达（地面硬件）：通过地面询问机与机载应答机进行通信来发现、识别目标。应答机（空中硬件）：能够在收到无线电询问信号时，自动对询问信号做出回应。传统的A、C模式应答机提供四 位八进制编码用来识别身份(每天运行的航班都会接收到管制员分配给飞行员的应答机代号，飞行员将应答机的代号输入到应答机里，管制员的雷达屏幕上面就会正确显示该飞机的身份信息)。相比A模式，C模式加入了气压、高度等信息。目前主流的S模式下应答机能够提供24位编码资源，数字组合的增加使得每架飞机拥有独一无二的识别码成为可能，与此同时，S模式也可以回传空速、地速、航向、航班号等数据，支持空中防撞系统TCAS。广播式自动相关监视ADS-B：（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast）：可类比飞机上的GPS，获取位 置、速度、航向、升降率之后，通过通信设备进行数据传输，传给地面以及一定范围内其他搭载ADS-B的飞机。优势在于更高的精度、更好的可维护性（地面设施）、更丰富的数据、无视地形对雷达的遮挡。国内现状：空管仍然以A、C模式为主，有部分机场安装了ADS-B系统，用来作为传统雷达管制的补充，未来有望 实现更具深度的使用。A320上的应答机和MCDU相关界面 1空中管制ATC系统：空管自动化设备（地面） 纸质行程单：纸质卡片上以简语、符号和报文来标注航空器的接收到的指令、飞行状态，目前国外仍广泛使用。电子进程单：将必要内容进行信息化，并将数据与流量监控系统等外部进行沟通，成为CDM协同决策系统的子系统之一，CDM系统集成有航班信息、机场桥位信息、空管自动化信息、DCL数据、CDM时刻等各类数据。纸质进程单电子进程单 1空中管制ATC系统：空管自动化设备（地面） 增强型电子进程单系统（E-strips）：以厦门空管站为例，2024年1月25日零时起，厦门空管站区域管制室正式启用增强型电子进程单系统（E-strips）。该系统独立于现有空管雷达自动化系统，由空管站自主研发，立足于飞行数据管理（Flight Data Manager，FDM)，在将纸质进程单所有功能电子化的基础上，还应用计算机算法深度开发了电子协调移交、管制关键信息提示告警等实用功能。该系统还能和智能进场排序系统很好地融合，提升管制单位的协同水平和厦门机场在高峰时段的运行效率。增强型电子进程单 1空中管制ATC系统：飞行情报区 我国空域分为飞行情报区、管制区、限制区、危险区、禁区、航路和航线。 飞行情报区：为飞行提供飞行情报和报警服务而划定的空域。飞行情报是指重要气行情报、助航设备的变动、机场和有关设备的情况，其中包括跑道表面上的冰、雪、积水的情况以及可能影响飞行安全的其他情报。根据实施空中交通业务的需要，多数国家将其所辖空域划成若干飞行情报区。我国大陆主要划设9个飞行情报区。国家空域基础分类示意图 资料来源：全国民航航班运行效率报告(民航局），国家空域基础分类示意图（民航局），华安证券研究所整理 1空中管制ATC系统：飞行情报区 垂直来看，管制区被划分为多个层级，包括高空管制区（A类）、中低空管制区（B类）、进近管制区（C类）、机场管制区（D类）。 进近管制空域：通常是指在一个或几个机场附近的航路汇合处划设的便千进场和离场航空器飞行的管制空域。它是中低空管制空域与塔台管制空域之间的连接部分，其垂直范围通常在6000m(含）以下最低高度层以上；水平范围通常为半径50km或走廊进出口以内的机场塔台管制范围以外的空间。 中低空管制空域：在我国境内标准大气压高度6000米（含）至其下某指定高度的空间，可以划设中低空管制空域。 高空管制空域：在我国境内标准大气压高度6000米以上的空间，可以划设高空管制空域。 1空中管制ATC系统：空管区和空管局 中国民用航空局空中交通管理局：负责领导和管理我国民航七大地区空管局及其下属单位。七大民航地区管理局：中国民用航空华北地区管理局、中国民用航空东北地区管理局、中国民用航空华东地区管理局、中国民用航空中南地区管理局、中国民用航空西南地区管理局、中国民用航空西北地区管理局、中国民用航空新疆管理局。中国民航七大地区管理局所在城市和管辖范围 1空中管制ATC系统：空管区和空管局 空中交通管理分局：位于驻省会城市（直辖市），简称“民航空管分局”。空中交通管理站：位于非省会城市，简称为“空中交通管理站”。从我们目前的整理来看，我国大陆（不包括港澳台）一共约有37个空管分局或空管站。 1空中管制ATC系统：机场空管 机场空管通常除了进近管制之外，还要负责场面监视与管理。空管系统扩容和机场建设息息相关。 民航统计公报数据汇总（机场建设） 1空中管制ATC系统：先进空管技术前瞻 气象相控阵雷达，帮助空管人员及时发现机场周边的特殊气象现象。高级地面活动引导系统，传统起降滑行需要引导车配合，而新型灯光引导则依靠预先铺设在机场滑行道中的中线灯 来实现对飞机的引导。 主备自动化系统将实现双向数据同步，确保主用系统在出现故障时能够无缝切换到备用系统，保障管制指挥工作不受影响。卫星互联网的应用。 2低空非管制空域的增设 2023年12月21日国家空管委制定了《国家空域基础分类方法》，新增加了300米以下G类空域和真高120米以下的W类空域，这给eVTOL和其他通航产品提供了相对灵活的空域支持。1.划设地域及范围：①B、C类空域以外真高300米以下空域（W类空域除外）；②平均海平面高度低于6000 米、对民航公共运输飞行无影响的空域。2.服务内容：仅提供飞行信息服务，不提供空中交通管制服务。 3.飞行要求：①允许仪表和目视飞行；②平均海平面高度3000米以下，指示空速不大于450千米/小时；③仪表飞行的航空器和空中交通管理部门之间必须保持持续双向无线电通信，目视飞行在规定通讯频率上保持守听；④航空器必须安装或携带可被监视的设备；⑤必须报备飞行计划；⑥航空器驾驶员应具备仪表或目视飞行能力及相应资质。国家空域基础分类示意图 资料来源：国家空域基础分类示意图（民航局）华安证券研究所整理 2低空飞行器技术的变化 我们以目前参数相对完整的两款飞行器作为参考：峰飞航空科技盛世龙eVTOL：可载5人，最大载荷350公斤，最大起飞重量2吨，巡航速度可达200公里每小时， 最大航程250公里。 贝尔505直升机：内部有效载荷680公斤，客舱面积2平方米，最大巡航速度231公里每小时，最大续航时间3.9小时。综合来看，相比直升机，eVTOL的主要优势在于其机械结构相对简单、制造成本较低、单次飞行成本显著下降、 部分机型可自动驾驶、能源清洁，但续航能力、最大航程、安全裕度则存在一定程度的差异或不足。不同出行方式的对比 资料来源：保时捷咨询华安证券研究所整理 2低空经济商业效率的相关测算 从商业运营角度来看，亿航（基于EH216，2座飞行器）给出估算：负载量：供乘客乘坐的1-2个座位，无需飞行员客座率：不低于90%飞行器成本：30万美元电池寿命：500次循环折旧年限：10年电力成本：0.2美元/1度电运营时间20小时/天，6000小时/年单位票价：2.5美元/乘客/公里年收入预测约为三十五万美元，折合人民币约250万元。（数据来自亿航官方） 2低空经济配套设施：传统通航飞行器平稳增长 从历年数量统计来看，我国在册通航飞行器（非教学训练用途）数量稳定增长，但每年增长绝对值较低。主要原因分析如下： 1）往年我国通航飞行器主要用于救援、勘探、医疗等特殊任务，总需求量小； 2）传统通航飞行器价格高昂，燃油成本亦然，经济性不佳；3）固定翼飞机需要滑行起降，对机场要求较高；4）安全性与空域管制。 我国通航飞行器数量统计 2低空经济配套设施：通用机场数量仍在爬坡 由于起步时间和航空业发展格局等原因，我国通用航空机场数量相比美国、澳大利亚、巴西等国家存在一定差距，但我国在无人机领域拥有明显的数量优势。参考美国较为发达的航空运输网络，四千余座通用机场在一定程度上带动了社会交通效率、航空制造业、 旅游业的发展，与此同时也支持了紧急医疗、航空灭火、执法救援、救灾抢险等特殊飞行任务的执行。纵观我国民航统计公报给出的历年机场数量统计，我国通航机场数量正逐年稳步上升，随着低空经济产业快速发展和对通航基础设施的投资增加，未来该数据有望持续上升并带动基础设施的进一步完善。此外，针对eVTOL的专用机场建设也蓄势待发，且由于垂直起降占地面积小，其建设投入、审批难度也将小于传统机场，在低空经济的政策催化下，其数量有望快速增加。 2低空经济配套设施：发展空间显著 基于eVTOL垂直起降特性，专用机场不再需要滑行道和跑道，但垂直起降场一般仍需包含起飞降落区、停车场与航站楼、机场信标台、通讯导航、充电与维保等设施，为eVTOL运行提供起降场地、充电与维修、空地交通接驳等功能。在一些大型机场，其立体空间的复杂度并不显著低于传统机场。随着大型eVTOL机场的建设，机场侧或须 部署更加完善的管制系统。我国通用机场、无人机数量情况 2低空经济配套设施：空管与监测系统建设 从目前已经推出的eVTOL机型来看，升力与巡航复合型航空器（复合翼）在续航、时速、载重、能耗比方面均具备优势。但由于其需要固定翼提供升力，且会配置水平和垂直尾翼用于俯仰和转向，其构型和巡航时工作方式更接 近传统固定翼飞机，因此其在巡航阶段的飞行灵活性和避障性能相比多旋翼机型或有