無人機(jī)對(duì)有人駕駛航空器的安全威脅研究

胡宇晗

北京市延慶區(qū)第一中學(xué)

無人機(jī)對(duì)有人駕駛航空器的安全威脅研究

胡宇晗

北京市延慶區(qū)第一中學(xué)

近幾年來，人們對(duì)于無人機(jī)的熱衷程度越來越高，無人機(jī)也以其強(qiáng)大而便攜的功能受到多個(gè)行業(yè)的青睞。城市中也出現(xiàn)了很多大大小小的無人機(jī)，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)有效的管理是一個(gè)值得思考的問題。本文通過對(duì)無人機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用以及無人機(jī)運(yùn)行問題處理方案的分析，對(duì)無人機(jī)對(duì)有人駕駛航空器的安全威脅進(jìn)行了探究，力求為現(xiàn)代無人機(jī)的發(fā)展和合理管控提出一點(diǎn)思路。

無人機(jī)；航空器；安全威脅

1 無人機(jī)的發(fā)展

無人駕駛飛行器（UAV），通常被稱為無人駕駛飛機(jī),是沒有人類飛行員的飛機(jī)。UAV的飛行可以以不同程度進(jìn)行自主性操作,由人類操作者遠(yuǎn)程控制或者由機(jī)載計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)地或間歇地自主地操作。與有人駕駛飛機(jī)相比，無人機(jī)通常優(yōu)先于用來做對(duì)于人類來說太復(fù)雜或危險(xiǎn)的任務(wù)。它們主要用于軍事應(yīng)用，目前它們的用途正在商業(yè)、科學(xué)、娛樂、農(nóng)業(yè)和其他應(yīng)用中擴(kuò)大，例如警務(wù)和監(jiān)視、產(chǎn)品交付、航空攝影、農(nóng)業(yè)等。民用無人機(jī)現(xiàn)在遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過軍用無人機(jī)，估計(jì)到2017年銷售數(shù)量將超過一百萬。

2 無人機(jī)的運(yùn)行與管理問題

沒有任何無人機(jī)使用經(jīng)驗(yàn)（航模使用經(jīng)驗(yàn)）的普通大眾都可以買來小型無人機(jī)就飛，沒有培訓(xùn)，沒有法規(guī)管理，更沒有航空安全意識(shí)。所以就可能出現(xiàn)“無人機(jī)掛煙花對(duì)射”、“無人機(jī)在機(jī)場(chǎng)附近飛行”等等極端情況出現(xiàn)。空中無人機(jī)可以以多種方式威脅空域安全，包括意外碰撞或其他飛機(jī)的其他干擾，故意攻擊或分散駕駛員、飛行控制員注意力。惡意使用無人機(jī)可能裝載危險(xiǎn)有效載荷，并墜毀到易受攻擊的目標(biāo)。有效載荷可包括爆炸物，化學(xué)，放射性或生物危害。具有通常非致命有效載荷的無人機(jī)可能被黑客攻擊并被用于惡意目的。小型多旋翼飛行器大規(guī)模擴(kuò)張使用，在毫無察覺的情況下，有可能使各種重要國(guó)防設(shè)施等需要保密的地面情況敞露無遺。行業(yè)管理不到位，無人機(jī)制造缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，產(chǎn)品的性能與適航性無法保證；按照現(xiàn)行民航法，民航、公安、海關(guān)、工商、體育、軍隊(duì)等多個(gè)部門對(duì)無人機(jī)建立聯(lián)合監(jiān)管處罰機(jī)制，管理主體不明，處理“黑飛”事件效率不高；管理無人機(jī)的相關(guān)法律法規(guī)不完善，法律效力不足。

3 無人機(jī)對(duì)航空器的安全威脅

可能與飛機(jī)相撞，隨著隔離運(yùn)行方式漸漸難以滿足無人機(jī)日益增長(zhǎng)的應(yīng)用需求，將來會(huì)有更多無人機(jī)飛進(jìn)融合空域，與有人駕駛飛機(jī)、鳥類等空中飛行物的碰撞問題日益凸顯。若無人機(jī)被民航的發(fā)動(dòng)機(jī)吸入，將造成不堪想象的后果。無人機(jī)的大量出現(xiàn)一定程度上擾亂了空中飛行狀況，尤其是不遵守監(jiān)管規(guī)定、超越規(guī)定空域飛行的無人機(jī)，給客機(jī)飛行安全造成了極大威脅。無人和有人駕駛飛機(jī)之間的相撞一直是大家擔(dān)心的問題。而此現(xiàn)象在去年也變得十分頻繁。外來物高速進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)后會(huì)破壞或彎曲其內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)的葉片，從而損壞發(fā)動(dòng)機(jī)，甚至?xí)斐砂l(fā)動(dòng)機(jī)停車，導(dǎo)致飛機(jī)緊急迫降。如果外來物是無人機(jī)，需要擔(dān)心的問題是無人機(jī)的塑料零部件和鋰電池可能會(huì)破壞發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)零件。而通過無人機(jī)撞擊試驗(yàn)就可以確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)是否能吸收這樣的撞擊，避免嚴(yán)重的后果。

4 解決方案分析

無人機(jī)的管理要求是，嚴(yán)格用于愛好或娛樂用途，按照以社區(qū)為基礎(chǔ)的一套安全準(zhǔn)則和全國(guó)性的社區(qū)組織運(yùn)作，限制在不超過25Kg，不干擾任何載人飛機(jī)，只有在通知空中交通管制后才允許出現(xiàn)在機(jī)場(chǎng)5公里范圍內(nèi)。2016年6月21日，聯(lián)邦航空管理局公布了小型無人機(jī)系統(tǒng)（sUAS）的商業(yè)運(yùn)行規(guī)則，包括有效載荷在0.55至55磅（約250克至25千克）之間。商業(yè)運(yùn)行僅限于晴天，速度在100公里∕小時(shí)以下，僅限于G類空域，不得飛越人員或從行駛的車輛運(yùn)行。為防止損傷人員，不允許在特殊照明或用于農(nóng)業(yè)、鐵路軌道檢查的非視線操作的夜間飛行。我國(guó)的《民用無人駕駛航空器系統(tǒng)駕駛員管理暫行規(guī)定》，重量小于等于7千克的微型無人機(jī)，飛行范圍在目視距離半徑500米內(nèi)、相對(duì)高度低于120米范圍內(nèi)，不需要證照。在民用領(lǐng)域，無人機(jī)的適航性和認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的缺乏導(dǎo)致項(xiàng)目控制性差以及在尺寸、重量、飛行特性和有效載荷方面有不同的飛行器標(biāo)準(zhǔn)，需要確定統(tǒng)一的項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)，包括主要的無人機(jī)特性。特別地，要登記最小起飛重量，其能夠確保遵守當(dāng)前正在開發(fā)的適航設(shè)計(jì)要求（ADR）所要求的安全水平。為此，相關(guān)管理部門審查了任務(wù)特性和目前在適航設(shè)計(jì)要求中可用的安全要求，并且還考慮了用于軍事領(lǐng)域的無人機(jī)的安全特性和可靠性。對(duì)車載系統(tǒng)的特性調(diào)整以滿足適航設(shè)計(jì)要求所需的相對(duì)冗余度進(jìn)行評(píng)估?？紤]到系統(tǒng)的有效載荷和其他無人機(jī)組件（發(fā)動(dòng)機(jī)、結(jié)構(gòu)等）的重量，可以獲得起飛重量以及安全無人機(jī)的幾何尺寸的合理估計(jì)。

5 總結(jié)與展望

通過相關(guān)開發(fā)部門和技術(shù)人員的共同努力,無人機(jī)技術(shù)的可靠性將會(huì)有著長(zhǎng)足的發(fā)展,我國(guó)的智能化建設(shè)安全性將會(huì)得到更加切實(shí)的保障。無人機(jī)的快遞運(yùn)輸速度非?？欤矢?，但是也有一定的危險(xiǎn)性。無人機(jī)用于航空拍攝具有其得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，有高度，有視野，清晰度很高。無人機(jī)航空拍攝并不受天氣因素的干擾，因?yàn)樵谠茖又稀o人機(jī)的偵查技術(shù)在最近幾年發(fā)展較快，在軍事偵查中有著極為廣泛的應(yīng)用，無人機(jī)具有速度快、精確度高、保密性強(qiáng)、隱身性好的特點(diǎn)，決定了其在偵查監(jiān)控領(lǐng)域有著較為出色的表現(xiàn)。越來越多地使用無人機(jī)平臺(tái)在軍事行動(dòng)中，作為聯(lián)合行動(dòng)的平臺(tái)。在無人機(jī)使用的增長(zhǎng)強(qiáng)度的條件下，最重要的問題之一是提高其技術(shù)和性能的有效性。無人機(jī)對(duì)于有人駕駛航空器的危險(xiǎn)性也應(yīng)當(dāng)被予以關(guān)注與分析。無人機(jī)技術(shù)的也是我國(guó)工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵步驟,在智能化產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的這幾年,我國(guó)的無人機(jī)技術(shù)系統(tǒng)將憑借更加高效的自動(dòng)化管理,得到科學(xué)合理高速的發(fā)展。

[1]王瑾.預(yù)警直升機(jī)要∕不要的理由[J].兵器知識(shí)，2011.06

[2]陳坤.無人直升機(jī)的共軸技術(shù)[J].兵器知識(shí)，2011.09

[3]陳銘.北航之星——FH—1小型無人直升機(jī)[J].國(guó)際航空，2010.01

[4]中國(guó)航空學(xué)會(huì)第27屆全國(guó)直升機(jī)年會(huì)在南京舉行[J].航空學(xué)報(bào)，2011.06

[5]新京.揭秘國(guó)內(nèi)最大無人直升機(jī)[J].今日科苑，2011.12

胡宇晗（1998-），漢，北京人，北京市延慶區(qū)第一中學(xué)，學(xué)歷：高中，研究方向：航空器。