eVTOL數(shù)字化低空新基建

無(wú)人駕駛航空器是低空經(jīng)濟(jì)的核心，是典型新質(zhì)生產(chǎn)力，無(wú)人機(jī)物流和無(wú)人機(jī)載人將創(chuàng)造新的航空運(yùn)輸業(yè)態(tài)。eVTOL數(shù)字化低空新基建是基于數(shù)字化起降場(chǎng)與通感一體數(shù)字網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的新型低空基礎(chǔ)設(shè)施，是無(wú)人駕駛航空器商業(yè)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)。

垂直起降場(chǎng)地是指在距離地面一定高度（通常為1000米以內(nèi)，視地區(qū)特性和實(shí)際需求可擴(kuò)展至3000米以內(nèi)）的空域內(nèi)，用于垂直起降飛行器（如電動(dòng)垂直起降飛行器eVTOL、飛行汽車等）的起降點(diǎn)。垂直起降場(chǎng)地是城市空中出行（UAM）的重要組成部分，一般由用于低空飛行器垂直起降的起降區(qū)和可能包括的機(jī)庫(kù)等設(shè)施組成，這些區(qū)域和設(shè)施能夠?yàn)榈涂诊w行器提供安全和高效的運(yùn)營(yíng)保障。

一、國(guó)內(nèi)外發(fā)展研究現(xiàn)狀

1．歐洲航空安全局（EASA）

2022年3月24日，EASA發(fā)布的《垂直起降飛行器機(jī)場(chǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)規(guī)范》，也是國(guó)際首份關(guān)于垂直起降飛行器機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)的指南，該指南針對(duì)擁擠的城市環(huán)境提供了創(chuàng)新性解決方案，提出了機(jī)場(chǎng)上方的漏斗形區(qū)域的概念，被稱為“無(wú)障礙空間”。這一概念是針對(duì)垂直起降航空器的特點(diǎn)量身定制的，讓垂直起降航空器可以在一個(gè)特定空間內(nèi)執(zhí)行垂直著陸和起飛，更加適應(yīng)城市環(huán)境中的凈空限制，使垂直起降場(chǎng)相比傳統(tǒng)直升機(jī)機(jī)場(chǎng)更適合城市環(huán)境。

2．美國(guó)聯(lián)邦航空管理局（FAA）

2022年9月26日，美國(guó)聯(lián)邦航空管理局（FAA）發(fā)布的垂直起降機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)指南，旨在支持具有垂直起降能力的先進(jìn)空中交通（AAM）飛機(jī)的運(yùn)營(yíng)，指南參考了直升機(jī)場(chǎng)規(guī)范要求，主要內(nèi)容包括起降區(qū)域設(shè)計(jì)要素、照明標(biāo)記和視覺(jué)輔助設(shè)施、充電基礎(chǔ)設(shè)施、機(jī)場(chǎng)內(nèi)垂直起降場(chǎng)、高架垂直起降場(chǎng)等內(nèi)容。

3．中國(guó)民用機(jī)場(chǎng)協(xié)會(huì)

2024年5月22日，中國(guó)民用機(jī)場(chǎng)協(xié)會(huì)在第五屆中國(guó)機(jī)場(chǎng)發(fā)展大會(huì)上發(fā)布《電動(dòng)垂直起降航空器（eVTOL）起降場(chǎng)技術(shù)要求》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)于2023年底正式啟動(dòng)編制，是我國(guó)首部針對(duì)電動(dòng)垂直起降航空器（eVTOL）起降場(chǎng)的技術(shù)規(guī)范。該標(biāo)準(zhǔn)共分為11個(gè)章節(jié)，對(duì)電動(dòng)垂直起降航空器（eVTOL）起降場(chǎng)的物理特性、障礙物限制、場(chǎng)址選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、專用設(shè)施設(shè)備等諸多技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了明確闡釋。

4．其他

2020年8月31日，億航智能發(fā)布了Q/EHE 005-2020《億航載人級(jí)自動(dòng)駕駛飛行器（AAV）基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)使用標(biāo)準(zhǔn)》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)EH216系列載人自動(dòng)駕駛航空器起降場(chǎng)地的物理特性、起降區(qū)工藝、機(jī)庫(kù)、目視助航設(shè)施、救援和消防內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定，并按照此標(biāo)準(zhǔn)在國(guó)內(nèi)外修建了30余個(gè)起降場(chǎng)和50余個(gè)臨時(shí)起降場(chǎng)開展飛行服務(wù)。

2022年8月11日，美國(guó)材料與試驗(yàn)學(xué)會(huì)發(fā)布了ASTM F3423/F3423M-22《垂直起降場(chǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》，定義了用于垂直起降航空器的垂直起降場(chǎng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建立要求。

2023年6月2日，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織發(fā)布了ISO5491：2023《垂直起降場(chǎng)一電動(dòng)垂直起降貨運(yùn)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備》，旨在為電動(dòng)垂直起降貨運(yùn)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)垂直起降場(chǎng)及相關(guān)設(shè)施的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)提供全面指導(dǎo)。

二、垂直起降場(chǎng)地建設(shè)要求

1．國(guó)內(nèi)主流eVTOL

垂直起降場(chǎng)總體設(shè)計(jì)首先需要對(duì)保障機(jī)型、保障類別進(jìn)行確認(rèn)。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)eVTOL廠商的參數(shù)（見表1）指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，主要為多旋翼、復(fù)合翼和傾轉(zhuǎn)旋翼等構(gòu)型，起飛重量為650～2500千克。

2．起降場(chǎng)地分類

根據(jù)垂直起降場(chǎng)地的起降區(qū)規(guī)模、專用設(shè)施配置，可將垂直起降場(chǎng)地分類為起降點(diǎn)、起降站和起降樞紐。

“起降點(diǎn)”往往只包含1個(gè)機(jī)位以及保證安全高效運(yùn)行的基本保障設(shè)施（如安全、標(biāo)志、消防、氣象、通導(dǎo)等設(shè)備），甚至機(jī)位和起降區(qū)可以共用?！捌鸾嫡尽辈粌H包含起降點(diǎn)的所有設(shè)施和多個(gè)機(jī)位和多個(gè)起降區(qū)，還包括能源供應(yīng)等其他設(shè)施?！捌鸾禈屑~”指的是在起降場(chǎng)基礎(chǔ)上還包括指揮室、機(jī)庫(kù)、候機(jī)區(qū)、堆貨區(qū)等區(qū)域，可以與其他地面交通一起構(gòu)成聯(lián)運(yùn)綜合客貨運(yùn)樞紐。

3．場(chǎng)址選址要求

在垂直起降場(chǎng)地場(chǎng)址選址中，除了考慮空域條件和凈空條件之外，還需要考慮地理位置、通信導(dǎo)航條件、氣象條件、電磁環(huán)境條件、生態(tài)保護(hù)等因素。

在地理位置上，應(yīng)充分考慮eVTOL飛行活動(dòng)可能對(duì)公共安全、國(guó)家安全等的影響，應(yīng)與軍事禁區(qū)、重要保護(hù)設(shè)施、加油站等公共設(shè)施保持一定安全距離。

在通信導(dǎo)航條件上，應(yīng)充分考慮起降場(chǎng)地的通信導(dǎo)航設(shè)施信號(hào)覆蓋的完善，確保滿足eVTOL控制、數(shù)據(jù)傳輸要求。

在氣象條件上，應(yīng)充分考慮風(fēng)場(chǎng)、降水、能見度等氣象條件對(duì)飛行安全和eVTOL起降場(chǎng)利用率的影響，尤其是位于城市高層建筑頂部的垂直起降場(chǎng)地需實(shí)地勘察穿堂風(fēng)、排煙風(fēng)機(jī)、空調(diào)風(fēng)機(jī)等局部氣流的影響。

在電磁環(huán)境條件上，應(yīng)充分考慮空間電磁環(huán)境對(duì)航空活動(dòng)影響，如4G/5G、GPS、北斗等信息，應(yīng)避開氣象雷達(dá)站等對(duì)電磁環(huán)境實(shí)施特殊保護(hù)的設(shè)施。

在噪聲防護(hù)上，eVTOL的噪聲相比直升機(jī)要低得多，但對(duì)起降頻次比較高的垂直起降場(chǎng)地，宜避開老年康養(yǎng)、生態(tài)敏感等區(qū)域。

4．凈空條件要求

為確保eVTOL起降運(yùn)行的安全，需要對(duì)起降場(chǎng)地周邊空域進(jìn)行障礙物限制。

在起降場(chǎng)地周邊空域環(huán)境良好時(shí)，起降場(chǎng)地的障礙物限制面宜參照MH 5013《民用直升機(jī)場(chǎng)飛行場(chǎng)地技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定，并以eVTOL最大全尺寸D代替直升機(jī)最大旋翼直徑RD。

由于eVTOL主要在城市運(yùn)行，高聳建筑和構(gòu)筑物對(duì)障礙限制有時(shí)難以滿足直升機(jī)場(chǎng)的障礙物限制要求，無(wú)法參照MH 5013設(shè)置障礙物限制面，宜考慮設(shè)置懸停高度及相應(yīng)的無(wú)障礙空間（OFV），懸停高度的設(shè)置應(yīng)根據(jù)周邊航路上的障礙物及eVTOL的飛行性能確定。

當(dāng)垂直起降場(chǎng)地周邊障礙物高度較低時(shí)，eVTOL懸停高度（以h0表示）小于全長(zhǎng)尺寸D值時(shí)，無(wú)障礙空間底面為起降場(chǎng)地標(biāo)高處、邊長(zhǎng)數(shù)值至少為2D的正方形，頂面為懸停高度處、邊長(zhǎng)至少為（D+h0）數(shù)值2倍的正方形，側(cè)面為線性延伸斜面。

當(dāng)垂直起降場(chǎng)地周邊障礙物高度較高時(shí)，eVTOL懸停高度（以h0表示）大于全長(zhǎng)尺寸D值時(shí)，無(wú)障礙空間底面為起降場(chǎng)地標(biāo)高處、邊長(zhǎng)數(shù)值至少為2D的正方形，頂面為h0高度處、邊長(zhǎng)數(shù)值至少為4D正方形。側(cè)面由兩部分拼接，高度在D取值以下時(shí)為以底面邊界起，側(cè)面為向外450斜面；高度在D取值以上時(shí)，側(cè)面為豎直面。

由于目前國(guó)內(nèi)相關(guān)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)尚未成熟，上述垂直起降場(chǎng)地凈空條件的設(shè)置也有待后續(xù)進(jìn)一步的驗(yàn)證。

5．場(chǎng)地物理特性

開展低空飛行的航空器主要以eVTOL為主，在起降方式上與直升機(jī)有相似之處，垂直起降場(chǎng)場(chǎng)地物理特性上是可以參考現(xiàn)有直升機(jī)場(chǎng)，國(guó)內(nèi)外已發(fā)布的垂直起降場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中也引用了直升機(jī)場(chǎng)相關(guān)場(chǎng)地特性的描述。

垂直起降場(chǎng)地起降區(qū)由最終進(jìn)近和起飛區(qū)、接地離地區(qū)和安全區(qū)組成。最終進(jìn)近和起飛區(qū)、接地離地區(qū)表面應(yīng)為硬質(zhì)實(shí)體，平整并確保有效排水，不應(yīng)在航空器下洗流的作用下造成表面退化，也不應(yīng)產(chǎn)生飛散的碎片。接地離地區(qū)位于最終進(jìn)近和起飛區(qū)內(nèi)，其表面應(yīng)與最終進(jìn)近和起飛區(qū)連續(xù)順接。安全區(qū)可不為實(shí)體，如為實(shí)體時(shí)，其表面應(yīng)與最終進(jìn)近和起飛區(qū)連續(xù)順接，并能抵抗旋翼下洗流的作用。

結(jié)合國(guó)內(nèi)各主機(jī)廠實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，最終進(jìn)近和起飛區(qū)（FATO）尺寸至少為1.5D、接地離地區(qū)（TIOF）尺寸至少為1.0D、安全區(qū)邊界距離最終進(jìn)近和起飛區(qū)（FATO）邊界至少3.0米。

6．專用設(shè)備設(shè)施

為保障保障機(jī)型的起降安全，起降場(chǎng)地宜包含安全設(shè)施、目視助降設(shè)施、氣象設(shè)施、通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備、充放電設(shè)施、指揮室、機(jī)庫(kù)、候機(jī)區(qū)、堆貨區(qū)等保障設(shè)施。

在安全設(shè)施上，針對(duì)布置在構(gòu)筑物上起降場(chǎng)地的臨邊防護(hù)和地面起降場(chǎng)的人員侵入，要做好安全防護(hù)措施，考慮到在大風(fēng)天氣下航空器存放安全需要布置系留設(shè)施。

在目視助降設(shè)施上，可以參照民用直升機(jī)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)在起降場(chǎng)地設(shè)置標(biāo)志和標(biāo)志物，用于對(duì)垂直起降場(chǎng)地的標(biāo)志識(shí)別和邊界指示，對(duì)于具備夜航要求的起降場(chǎng)地還需要配置助降燈光設(shè)施。

在氣象設(shè)施上，需要配置具備本場(chǎng)氣象信息采集的氣象儀，針對(duì)有人駕駛型航空器還需要配置風(fēng)向標(biāo)，對(duì)存在雷電頻發(fā)的區(qū)域還需要配置雷電預(yù)警系統(tǒng)。

在通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備上，需滿足保障機(jī)型的通信、進(jìn)近引導(dǎo)、周邊環(huán)境監(jiān)視等要求，可應(yīng)用5G-A通感一體、ADS-B等技術(shù)。

在充放電設(shè)施上，要充分考慮保障機(jī)型的電力保障要求，配置標(biāo)準(zhǔn)化、兼容性強(qiáng)的充放電設(shè)施。

在指揮室、機(jī)庫(kù)、候機(jī)區(qū)、堆貨區(qū)等區(qū)域設(shè)置上，要針對(duì)垂直起降場(chǎng)地的應(yīng)用場(chǎng)景要求，結(jié)合具體保障機(jī)型的適航要求，做好以上區(qū)域的規(guī)劃。

垂直起降場(chǎng)地專用設(shè)備設(shè)施可考慮實(shí)現(xiàn)狀態(tài)信息采集及遠(yuǎn)程控制的功能，接入?yún)^(qū)域飛行指揮調(diào)度指揮中心，實(shí)現(xiàn)全區(qū)域內(nèi)起降場(chǎng)地的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。

三、未來(lái)城市空中交通商業(yè)化路徑

民航局92部規(guī)章《民用無(wú)人駕駛航空器運(yùn)行安全管理規(guī)則》面向運(yùn)行場(chǎng)景、基于運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)對(duì)無(wú)人機(jī)駕駛航空器運(yùn)營(yíng)進(jìn)行分級(jí)分類管理。未來(lái)城市空中交通將按載物、載人、載客；留空和航線飛行進(jìn)行分類管理。未來(lái)城市空中交通將從點(diǎn)到線，又從一條線到多條線，形成網(wǎng)，構(gòu)建規(guī)?；纳虡I(yè)運(yùn)營(yíng)體系，這就是低空經(jīng)濟(jì)的未來(lái)。億航216s將在全世界率先建立載人留空飛行的文旅商業(yè)模式和載客航線飛行的空中交通模式。5G-A毫米波技術(shù)的無(wú)人機(jī)感知能力，助力智能化飛行管控平臺(tái)和數(shù)字化低空保障體系建設(shè)、保障無(wú)人機(jī)的安全運(yùn)營(yíng)。低空起降場(chǎng)數(shù)字，接入運(yùn)營(yíng)云，催生未來(lái)空中商務(wù)平臺(tái)。