【DLR】2024城市空中交通UAM的未来空中出租车融入城市空域_24页_18mb

城市空中交通（UAM）报告总结

城市空中交通（Urban Air Mobility, UAM）作为创新航空运输（Innovative Air Mobility, IAM）的一部分，是一种为乘客和货物提供城市环境中新型运输服务的系统。其成功依赖于航空技术、电动推进和空中交通管理的新发展。UAM旨在整合到现有的多模式交通系统中，实现安全、可靠和可持续的空中运输，同时减少交通碳排放。该项目由德国航空航天中心（DLR）主导，覆盖车辆设计、基础设施、运营和服务接受度等多领域研究。

整体系统分析

UAM被视为系统中的系统（System of Systems, SoS），需综合考虑技术、运营、法规和社会因素。研究通过模拟和数据分析，探讨了UAM的潜在市场需求、定价模型及系统优化。四类关键使用案例被分析：

• 城内运输：载客量2-4人，最大航程50公里，速度100公里/小时，支持2次中转，适用于短途高频次飞行。
• 大都市运输：载客量4-6人，最大航程100公里，速度150公里/小时，适合长距离城市间交通。
• 机场穿梭：载客量6人，航程30公里，速度150公里/小时，需配备充电设施，服务机场与市中心。
• 郊区通勤：载客量4人，航程70公里，速度150公里/小时，面临高峰时段运营成本高的挑战。

技术发展情景预测，2025年以全电动或混合动力为主，2050年可能引入氢燃料技术。自动化水平逐步提升，从有人驾驶（Onboard-Pilot）向高自动化过渡。UAM的市场需求受城市规模、经济状况和环保政策影响，2050年全球潜在市场可达1900万日均航班，主要集中于北美、欧洲和亚洲的大城市。

车辆设计与配置

研究提出两种核心车辆概念：

• 多旋翼构型：适用于短途运输，支持4名乘客及行李，设计需兼顾低噪音和飞行稳定性。
• 倾转旋翼构型：适合中长途飞行，配备6个可倾斜旋翼和固定机翼，提供更高的速度和续航能力。

车内设计强调舒适性与隐私保护，参考航空商务舱布局，包括座椅间距、储物空间及可旋转座椅。调查发现，高舒适度设计（如U型头枕）更受用户欢迎，而缺乏扶手或新颖造型的座椅则引发负面反馈。行李存储需符合机场标准，确保飞行过程中的安全性。

Vertidrome（垂直起降机场）设计

Vertidrome作为UAM地面基础设施，分为两种类型：

• Vertiport：提供停车、充电及维护服务，可作为枢纽节点。
• Vertistop：仅支持起降，需与现有城市交通系统兼容。

研究构建了Vertidrome空域管理框架（VALoS），通过多传感器导航（GNSS、惯性导航、摄像头等）和本地参考设施保障操作安全。实验显示，UAM可减少43%的地面通勤时间，但需平衡噪音影响、视觉污染及经济成本，以提升社会接受度。

安全与安保

UAM需满足高安全性标准，尤其在自动驾驶（ML技术）应用中。研究开发了安全操作监测系统（SOM），通过实时图像识别检测起降区域的障碍物。然而，ML的“黑箱”特性带来透明性挑战，需建立标准化认证流程。此外，UAM系统依赖多节点通信，需通过加密、访问控制和协议优化防御网络攻击，确保数据完整性和乘客隐私。

社会接受度

调研显示，公众对UAM的接受度需通过设计优化实现。调查发现，46%的受访者对UAM持积极态度，但担忧噪音、安全及隐私问题。设计需兼顾环保性（如降低能耗和噪音污染）与用户体验（如提升飞行舒适度和信息透明度）。通过虚拟现实（VR）测试，发现乘客对自动驾驶的接受度较高，但需进一步增强安全保障和信息反馈。

技术示范与未来展望

HorizonUAM项目在德国Cochstedt进行了真实场景测试，验证了U-Space（无人机空中交通管理系统）的可行性。测试中，多旋翼无人机模拟机场穿梭场景，通过MQTT协议实现局部消息服务器（U-Space云服务）集成，支持航班调度和应急通信。未来研究需解决系统复杂性、成本控制及全球法规协调，以推动UAM从技术可行到商业化落地。DLR计划扩展研究至多模式运输和区域应用，最终实现与传统交通系统的深度融合。

结论表明，UAM的普及需多领域协作，包括技术优化、成本管理、法规完善及公众教育。通过降低运营成本、提升安全性和设计人性化，UAM有望成为未来城市交通的重要补充。