开车不喝酒、喝酒不开车，安全文明出行。大家好,很多人对GIV2022|中国工程院院士项昌乐：飞行汽车关键技术及发展趋势的基本情况还不是很了解,现在让我们一起来看看，希望能帮助到大家。
2022年12月16日-17日，由安徽省发展和改革委员会作为指导单位，合肥市人民政府、中国电动汽车百人会联合主办的“2022全球智能汽车产业峰会”在安徽合肥召开。本届论坛围绕“全球新变局与智能汽车发展新战略”主题，共设置5个主题论坛和2场闭门会议，与行业机构、高校院所和领先企业代表共同探索我国智能汽车发展新路径。
其中，在12月16日举办的“科学家论坛”上，中国工程院院士、大连理工大学党委书记项昌乐发表精彩致辞。以下内容为现场演讲实录：
各位领导、专家，大家好！感谢全球智能汽车产业峰会的邀请，我交流的是“飞行汽车关键技术及发展趋势”。
报告分为三个部分。
一、需求背景与意义。
城市路网建设和机动车增长的矛盾突出，汽车拥有量增速远远高于城市道路资源的增长速度，城市发展面临交通拥堵和排放治理困难，在可见的未来，这种矛盾将日趋严峻。
为此，我国发布了综合立体交通发展战略，建设交通强国。到2035年，构建便捷顺畅、经济高效、绿色集约、智能先进、安全可靠的现代化高质量国家综合立体交通体系，新型智慧交通推动出行新方式、新方位。
未来，综合立体交通发展趋势：
一是出行立体化。通过整合多维立体空间资源，发展空间布局立体化、交通换乘枢纽化以及载人工具多栖化，有效拓展城市交通空间和资源。
二是运载协同化。将车、路、云、网、图等交通核心要素全面连通，构建以高维数据为基础、以通讯网络为纽带、以高效快捷为核心的服务体系，深度变革传统分散式交通，构建安全、便捷、高效、绿色的现代化综合交通体系。
三是管控智慧化。有了立体的出行空间，运载工具的协同发展，我们还需要智慧化的管控手段，通过多元信息融合，高算力支持下的协同决策，来构建智慧城市、智能交通、智能汽车深度融合体系，在云端调动实现供需动态平衡，来解决交通低效、拥堵和停车难的问题，从而提高交通工具周转率与共享率，提供更安全、舒适、节能、环保的出行方式。
为了立体交通系统发展，为载人工具运用提供了新的技术空间和技术需求，将促进交通运载工具变革，在交通发展需求的推攻下、配套信息系统进一步完善条件下，新型运载工具，如高级自动驾驶汽车、共享汽车、飞行汽车应运而生。飞行汽车是满足城市发展需求的一种新型交通工具。
二、发展现状与挑战。
近年来，美国、欧盟、德国、日本等发达国家和地区纷纷发布规划，出台支持政策或联合传统的航空汽车生产厂商，成立产业联盟，来促进飞行汽车或者航空器的发展。最早在2024年，有望在欧盟地区看到面向公众提供出行服务的首批飞行的士，日本也计划最早在2025年大阪世博会上提供飞行汽车出行服务。
就在今年5月份，美国联邦航空管理局向飞行汽车龙头公司Joby Aviation颁发了首个航空承运人证书，在11月美国联邦航空管理局又发布了一份规则，制定建设文件，拟将飞行汽车运营纳入商业航空承运人运营来监管。这份修订后的文件，意味着向实现商业空中出租车运营迈出的重要一步。
我们国内也相继出台了飞行汽车相关纲领性文件。2019年，中共中央、国务院印发的《交通强国建设纲要》中提出了对于研发新型运载工具、特种装备、自动驾驶等技术创新的明确要求。2021年2月，中共中央、国务院印发的《国家综合立体交通网规划纲要》中，也强调在2021年—2035年之间要加快建设交通强国，构建现代化高质量的国家综合立体交通网，以支撑现代化经济体系和社会主义现代化强国的建设。
2022年1月份，交通运输部、科学技术部联合印发的《交通领域科技创新中长期发展规划纲要（2021—2035）》中指出，部署飞行汽车研发，突破飞行汽车与汽车融合，飞行与地面行驶自由切换等技术。
近年来，国内科研单位及众多初创公司纷纷投向飞行汽车，中国汽车工程学会的飞行汽车分会也在今年10月份顺利召开了筹备会议，这是我国首个飞行汽车领域的专业性组织，对未来飞行汽车产业的优化融合发展具有重要推动意义。
在国际上，飞行汽车也受到了资本与大型企业集团的持续关注与追捧，飞行汽车龙头企业Joby Aviation经过三轮融资估值近60亿美元，我国腾讯领投的德国百合航空上市估值33亿美元，吉利入股的Volocoptor也经历过个大额融资。我们可以看到，国内外一些大型企业、资本集团已经在布局飞行汽车相关的产业了。
国际金融机构罗兰贝格的报告显示，到2050年，全球范围内将有近10万架飞行汽车用做空中出租车、机场班车和城际航班。摩根士丹利的预测则更乐观，全球飞行汽车行业将在2030年达到3000亿美元的市场规模，并在2040年增长到1.5万亿美元。
飞行汽车按照构型的特点可以分为三种典型方案。
一是分体式飞行汽车。陆地行驶与空中飞行模块分开，因此具有较高的空中运行能效，需要管控系统综合调度实现机动模块共享和优化配置。
二是一体式飞行汽车。它的外形设计、陆空结构融合难度较大，此外由于随时携带陆地行驶模块，它在空中运行的能耗较大。
三是城市空中飞行器。它的外形尺寸较大，不具备陆地行驶模块。因此空地协同需要通过基站和换乘、空中运行效率高，但同时对起降条件要求较高。
具体来看，国内中航工业和小鹏汇天提出了一体式构型，北理工大学、东风悦享是分体式多旋翼构型，亿航是多旋翼飞行器。
此外，在当前热点的驱使下，国际上提出了众多的飞行汽车构型，方案已经超过了1400多个。
飞行汽车面临的挑战主要有以下六个方面。
一是城市空地混合空间建筑林立，地貌复杂条件下，会有垂直起降的困难。
二是城市边界层气象环境复杂，对飞行汽车运行有较大的扰动，会有稳定控制的困难。
三是在城市中运行，对清洁能源以及静音的需求急迫，因此有绿色高效、低噪、驱动的困难。
四是综合交通态势瞬息万变，将带来智能管控的困难。
五是空中、地面多种载具数量多，即将来在城市中空中，也因为地面上各种载具数量很多，高密度运行会造成调度困难。
六是城市中电磁频谱交错，高层建筑遮蔽通讯、定位受阻，因此定位导航也非常困难。
针对上述挑战，飞行汽车的发展需要突破以下五大技术群，分别是：飞行汽车构型技术、动力驱动技术、高效飞行技术、智能驾驶技术、智慧管控技术。下面我将分别对这五类关键技术群进行简单的阐述。
三、技术发展与趋势。
第一项关键技术群。一是飞行汽车构型技术。具体包括构型的融合设计，来实现陆空融合。二是陆空模式切换。通过顺滑安全的切换，实现高效高机动性。三是轻量化设计。通过功能结构优化、材料制造工艺等，在减震的同时，保证结构可靠性。四是构型融合设计。需要考虑汽车与飞行器如何融合，来解决垂直起降、陆空耦合、紧凑布局、陆空协同等问题，发展过程中出现了复合固定翼、折叠固定翼、分布式一体化等众多的构型。
分体式飞行汽车的陆空模式快速切换，可以通过PPT中的六个过程来简单表现。主要是通过对接结构实现功能舱体与陆地模块和飞行模块的结合，从而实现陆空模式的快速切换。在常规畅通的道路上，可以采用陆地模式高效行驶，而在拥堵路段或者在山区崎岖的路面，则可以切换为飞行模式，化曲为直，实现快速通行。
现在的3D打印等技术的不断发展，以及不断涌现的各种高强度纤维复合材料，为兼顾飞行和地面机动的飞行汽车总体设计和轻量化结构需求提供了有效的技术路径，通过材料、结构、功能一体化设计，综合材料特性、功能性能要求、制造成本等来实现结构优、质量轻、成本低的目标。
PPT里面展示的是北京理工大学研制的飞行汽车，它的方案采用了分体式构型，无论是开放悬疑、还是其他布局，整体都有飞行模块、功能舱体、地面平台三部分组成，具备地面自动驾驶、自主避让、空中自主航线飞行、自主对接，实现陆空模式的快速切换等功能。
第二项关键技术群，一是高效、高密度动力驱动技术。主要包括纯电/混合动力系统技术，可实现机电协同运行和高效能源管理。二是高功率密度盘式电机技术，这项技术可以提高驱动系统的功率密度，特别是能够增强车辆的载荷能力。三是分布式驱动技术，可以优化地面空中的驱动控制，来提升传动效率。
首先是纯电/混合动力系统技术。基于高能量密度动力电池的纯电动力，可以实现飞行汽车能源的清洁化、低碳化，基于高功率密度，涡轴发动机及发电机组的混合动力技术，可以起到增程的作用，能够实现飞行汽车在多域运行模式下实现长航值、大里程行驶。
二是高功率密度盘式电机技术。通过轻量化设计、电磁设计技术与热管理技术，来降低电机的结构总量和提升功率的输出水平，进而获取更高的电机功率密度和更宽范围的电机高效区域，从而有效提升飞行汽车的载荷能力。
三是分布式驱动技术。包括地面行驶分布式驱动和飞行模块的分布式驱动，通过构型模块的重构，优化气动布局，驱动单元的继承和设计，以及多转距协同容错控制，来实现飞行汽车更高的驱动效率与更强的机动性能。
除纯电动外，北理工研制了基于涡轴发动机的飞行汽车混合动力系统。这种高功率比涡轴发动机—发电机组，显著提升了飞行汽车有效载荷和航程，相关技术在多场景下进行了试验验证。
高效飞行技术，主要包括三大研究方向。一是气动力学方面，着重研究气动布局设计，以改进动态性。二是高效悬疑航道设计，主要是对螺旋桨参数优化，并与动力系统匹配。三是飞行综合控制，主要是提升整机抗扰动增稳的能力，保证飞行汽车在城市干扰环境下的飞行安全。
空气动力学分析，是基于气动力学机理建立动力学，考虑地面效应、天花板效应等进行复杂约束环境和流场和气动性能的仿真，提升动态特性。
高效旋翼与航道设计，研究旋翼和航道的推理机理与特性，主要涉及航道等参数进行优化，提高与整机动力系统的匹配特性，从而提升效率，降低尺寸和重量。
针对飞行汽车低空和城市典型飞行环境中存在的扰动因素，飞行的综合控制技术分别开展强增稳控制系统、容错控制系统及多构型匹配控制相关技术的研究，以提高飞行汽车的稳定性、安全性和高效机动性。
PPT这里展示的是北理工开展的工作。通过零部件试验、样机集成试验等多种方式，北理工进行了高效飞行技术。北理工开展的相关工作，是通过零部件试验、样机集成试验等多种方式，进行高效飞行技术研究，研制了自主知识产权的飞行控制系统，完成了陆空一体平台、避障飞行、航道式飞行器大机动飞行，分体式飞行汽车自主飞行等试验。样机覆盖从5公斤至700公斤及多种形式的航道和旋翼平台。
第四项关键技术群，是智能驾驶技术。一是研究智能感知与决策技术，增强系统的感知能力，优化决策规划。二是研究智能座舱与操控技术，来实现高效操控，保证行驶操控安全。三是研究线控智能底盘控制技术，来提升控制精度，保障安全性能。
陆空环境感知系统能够对空地目标进行识别，利用信息融合实现定位。决策规划系统，利用丰富立体的感知信息，来实现立体可通行区域的识别、多域全局规划，同时进行陆空模式切换决策和行驶决策，规划陆域空域以及陆空过渡段的局部路径。
智能座舱需要合理设计智能终端操作系统、软硬件架构，来实现多功能的终端一键式服务。利用多种智能传感器探测座舱环境和人员状态，即以图像、声音等多种人机交互模式，来实现安全驾驶监控和多模式的交互，通过虚拟增强现实技术，同步显示数据，更直观展现周围环境和状态的信息，来提升操控安全性。
智能线控底盘控制技术，主要包括三个方面。一是线控系统执行控制，解决线控系统高效精确做工的问题。二是动力学域控制，考虑多个系统协同工作，在功能层面满足整车行驶的需要。三是集成控制，就是协调车上所有的可控制系统，实现整车的安全稳定运行。
在这个技术群里面，北理工开展的工作主要是，能够实现全方位实施感知和环境语义的理解，通过融合惯导组合以及多传感器信息实现高精度定位，感知定位信息，辅助陆空协同高效决策规划。最后，底盘协同、多执行器控制，完成循迹和对接任务，来实现飞行汽车的自动驾驶功能。
第五项关键技术群，智慧管控技术。主要包括运行状态监测、陆空协同调度、出行共享服务三个方面。融合多源信息，对于交通系统中人车路权威状态进行监控，实现陆空、车云实时协同，高效精准调度，提供出行共享服务，优化出行资源，提升交通效率。
运行状态监控，通过远程监控中心获取车辆的位置和状态、交通流状态等大数据信息，通过5G无线通信技术实现高速信息传递，通过云控平台进行高效信息处理，从而获取交通系统的实时状态。
陆空协同调度技术，是通过指挥调度中心进行车路云实时协同，综合车辆终端、道路终端和智慧云端之间的交互信息来开展复杂场景和动态交通环境中的陆空调动技术研究，来实现陆空机动模块的优化配置，智能调配与快速切换。
出行共享服务技术，是以用户为中心进行交通工具的全局态势监控与资源调配，分体式飞行汽车的陆空协同调度、高精度移动端实时定位、大数据高吞吐量的交通协同，来实现对分体式飞行汽车的出行共享化和管控智慧化，建立端、云、用户共享经济运营模式，保证信息安全、优化交通资源，来提升用户出行体验。
尊敬的各位领导和专家，飞行汽车的未来已经来了，未来可期，飞行汽车的研究涉及到很多学科，包括机械设计、控制以及智能车辆、大数据、人工智能等相关的学科，难度大，挑战大，尽管目前很多研究机构和创新性科技企业热衷于这方面的研究，但是真正落地还有一段距离，欢迎更多的学者、尤其是青年学者加入到飞行汽车的研究中来，促进飞行汽车尽快尽早落地。
我的汇报完毕。谢谢大家！
（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）
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