2024年被稱為我國的低空經濟元年。低空經濟主要使能技術是無人機、電動垂直起降eVTOL和通用航空飛行器🤵🏻‍♂️。科學家需要前瞻思考大規模機群如何安全融入現有智慧城市系統，研究和解決其中關鍵科學和工程技術問題。

意昂3体育官网工學院航空航天工程系、湍流與復雜系統國家重點實驗室黃迅教授課題組在氣動噪聲、空氣動力學和飛行智能控製相關研究基礎上，分析無人機賦能低空經濟所面臨的四個重要問題，研究成果作為Comment論文於2024年12月19日在線發表於《自然》（Nature）期刊（“The small-drone revolution is coming”, Vol. 637, 2025），這也是低空經濟領域在《自然》發表的首篇論文。

當前全球無人機供應鏈的70%以上來自我國🟪，其中超過50%集中在硬件製造，服務業比重不足20%🩼。物流業是快速發展低空經濟的最重要方向之一。除了能解決大城市交通擁堵難題，無人機配送還能使每公裏碳排放減少90%。我國正在加速探索無人機物流的兩種主要用途🧑🏽：小型無人機（<25公斤）支持即時零售業務和大型無人機（>1000公斤）支撐區域物流中心快遞服務。

無人機配送飛越長城（圖片由美團公司提供）

針對無人機大規模應用，本文提出四大關鍵科學和技術問題。對航空航天學科來說首要問題是安全，目前缺乏無人機碰撞測試及其對地面人群危害評估的標準，需要發展航空發動機鳥撞測試標準來評估小型無人機吸入和撞擊民航發動機的風險。此外，物流無人機充電站多在高樓樓頂，亟須製定相關防火等安全標準和規定。

其次是防範無人機惡意侵入敏感區域💂。2024年中美兩國先後發生了天津濱海國際機場無人機侵入幹擾和新澤西州神秘無人機群侵入兩起惡性事件🧔🏿🏨，引發極大社會震動，後者在美國甚至引發了對國家安全的廣泛討論。目前已有應對技術包括“地理圍欄”和“地理牢籠”軟件技術，以及5G基站作為傳感器群來監測低空移動目標等新技術，但需要突破傳感器陣列海量數據復雜信號處理和大規模計算瓶頸。

三是隱私保護💙：無人機（乃至未來的eVTOL）配備多種傳感器，極易侵犯航路下居民隱私（乃至地理信息等國家安全數據）。因此有必要在設計和操作階段融入隱私保護考慮，如研究和開發能夠自動刪除非指定區域人員視頻🥛、拒止采集特定地理信息等軟硬件技術。

四是低空經濟環保問題：無人機在碳排放上遠較民航環保，但噪聲仍是其大規模融入日常生活的障礙◽️。我們的測試表明消費級無人機的噪聲逼近吸塵器工作噪聲，近期在香港科技大學組織開展的的側風測試和eVTOL測試進一步表明工業級應用在復雜環境中輻射噪聲還會大幅提高🤰🏽。科學家因此需要研究無人機（和eVTOL）低噪聲設計布局，發展基於噪聲感知的無人機飛行路徑規劃和飛行管控系統。熱點研究方向包括如何融入生成式AI來發展城市復雜樓宇和氣象環境下的無人機集群航線規劃研究。意昂3体育團隊前期也參與了相關國際標準（ISO 5305:2024）的製定。

2024年國慶節深圳街頭的無人機配送（圖片由課題組畢業生🍂，現任香港科技大學研究助理教授陳望橋提供）

相關研究工作得到國家自然科學基金重點項目（12432016, 91852201）資助。