低空经济领域在《自然》发表的首篇论文

前沿|《Nature》发表低空经济论文

该文是北京大学工学院航空航天工程系、湍流与复杂系统国家重点实验室黄迅教授课题组，在气动噪声、空气动力学和飞行智能控制相关研究基础上，分析无人机赋能低空经济所面临四个重要问题，研究成果作为Comment论文于2024年12月19日在线发表于《自然》（Nature）期刊（“The small-drone revolution is coming”, Vol. 637, 2025），这也是低空经济领域在《自然》发表的首篇论文。

当前全球无人机供应链的70%以上来自我国，其中超过50%集中在硬件制造，服务业比重不足20%。物流业是快速发展低空经济的最重要方向之一。除了能解决大城市交通拥堵难题，无人机配送还能使每公里碳排放减少90%。我国正在加速探索无人机物流的两种主要用途：小型无人机（<25公斤）支持即时零售业务和大型无人机（>1000公斤）支撑区域物流中心快递服务。

针对无人机大规模应用，文章提出四大关键科学和技术问题。

对于航空航天学科来说首要问题是安全。目前缺乏无人机碰撞测试及其对地面人群危害评估的标准，需要发展航空发动机鸟撞测试标准来评估小型无人机吸入和撞击民航发动机的风险，此外物流无人机充电站多在高楼楼顶，亟须制定相关防火等安全标准和规定。

其次是防范无人机恶意侵入敏感区域。2024年中美两国先后发生了天津滨海国际机场无人机侵入干扰和新泽西州神秘无人机群侵入两起恶性事件，引发极大社会震动，后者在美国甚至引发了对国家安全的广泛讨论。目前已有应对技术包括“地理围栏”和“地理牢笼”软件技术。以及5G基站作为传感器群来监测低空移动目标等新技术，但需要突破传感器阵列海量数据复杂信号处理和大规模计算瓶颈。

三是隐私保护：无人机（乃至未来的eVTOL）配备多种传感器，极易侵犯航路下居民隐私（乃至地理信息等国家安全数据）。因此有必要在设计和操作阶段融入隐私保护考虑，如研究和开发能够自动删除非指定区域人员视频、拒止采集特定地理信息等软硬件技术。

四是低空经济环保问题：无人机在碳排放上远较民航环保，但噪声仍是其大规模融入日常生活的障碍。北大团队的测试表明消费级无人机的噪声逼近吸尘器工作噪声，近期在香港科技大学组织开展的的侧风测试和eVTOL测试（https://aantc.ust.hk/static/video/noise_test.mp4）进一步表明工业级应用在复杂环境中辐射噪声还会大幅提高。科学家因此需要研究无人机（和eVTOL）低噪声设计布局，发展基于噪声感知的无人机飞行路径规划和飞行管控系统。热点研究方向包括如何融入生成式AI来发展城市复杂楼宇和气象环境下的无人机集群航线规划研究。北大团队前期也参与了相关国际标准（ISO 5305:2024）的制定。

相关研究工作得到国家自然科学基金重点项目（12432016, 91852201）资助。