汽車試驗場用于航空器起降場的可行性分析

康誠 唐曉峰 華慧 陳晨

摘 要：隨著新能源、自動駕駛等技術的快速發(fā)展，低空經(jīng)濟迎來了前所未有的發(fā)展機遇。文章綜合分析了汽車試驗場在低空經(jīng)濟中的潛力與價值，探討了其拓展成為無人機起降場的可行性。文章從選址條件、起降場地條件和其他配套設施條件三個方面進行了深入探討，結合國內部分試驗場的實際場地規(guī)格參數(shù)闡述了部分試驗道路用于航空器起降的可行性。結果表明，汽車試驗場具備開闊的土地空間、良好的道路條件和完善的配套設施，為部分航空器起降提供了良好的基礎條件。同時，文章還指出了在轉型過程中需要考慮的關鍵因素，包括機庫建設、夜航燈光、飛行安全管理等，并提出了相應的解決策略。通過本研究，旨在為低空基礎設施的規(guī)劃與建設和汽車試驗場的業(yè)務轉型提供新的思路，以促進低空經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：汽車試驗場 無人駕駛航空器 低空經(jīng)濟 基礎設施

1 緒論

1.1 低空經(jīng)濟發(fā)展背景

2021年2月，在中共中央、國務院印發(fā)的《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》中首次提出“發(fā)展低空經(jīng)濟”“推進基礎設施數(shù)字化、網(wǎng)聯(lián)化”，標志著低空經(jīng)濟發(fā)展迎來了重要的戰(zhàn)略機遇期[1]。低空經(jīng)濟是以低空飛行活動為核心，以無人駕駛飛行、低空智聯(lián)網(wǎng)等技術組成的新質生產(chǎn)力與空域、市場等要素相互作用，帶動包含低空基礎設施、低空飛行器制造、低空運營服務和低空飛行保障等產(chǎn)業(yè)發(fā)展的綜合經(jīng)濟形態(tài)[2]。2024年3月，隨著工信部聯(lián)合四部委發(fā)布的《通用航空裝備創(chuàng)新應用實施方案》，將進一步加速低空經(jīng)濟領域的技術創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1.2 低空基礎設施建設的必要性

為參與低空飛行活動的航空器提供起降、停放、補能和通信等服務的基礎設施是低空產(chǎn)業(yè)的重要環(huán)節(jié)。當前，國內各城市正探索推進樓頂、地面、水上等場景起降點建設試點，在城市內和周邊布設一系列形態(tài)功能各異的飛行器起降點，完善導航定位、通信、氣象、充電等功能服務，構建城市低空飛行網(wǎng)絡，服務于短途客貨運、低空觀光、私人航空活動等，促進低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈的集群發(fā)展[2，4]。

為了更好地支撐低空飛行網(wǎng)絡，促進城市先進空中交通的發(fā)展，這些飛行器起降點的規(guī)劃與建設應當遵循高效性、集約型、智能化的原則，從而實現(xiàn)資源的最優(yōu)配置和產(chǎn)業(yè)效能的最大化。

當前有很多城市已經(jīng)在部分高樓樓頂?shù)葏^(qū)域規(guī)劃布設垂直起降飛行器的起降點，這類起降點的建設成本較低，然而一些用于支線運輸?shù)拇笮蜔o人機的起降依舊需要跑道支撐。傳統(tǒng)的機場建設模式往往面臨著高昂的投資成本和漫長的建設周期，這類機場從立項、選址、設計到建成，周期較長，也需要政府投入大量土地資源和資金支持，難以快速適應當前增長的低空市場需求。因此，利用城市周邊已經(jīng)建成的基礎設施直接進行改造擴建，為垂直起降無人機和大型固定翼無人機提供起降、停放場地，不僅可以減少前期的投入，也能快速填補城市低空物流運輸設施。這種方式能夠顯著降低成本，縮短投入時間，并且能夠快速響應市場變化，提高低空運輸?shù)撵`活性和適應性。

1.3 汽車試驗場的潛力與挑戰(zhàn)

汽車試驗場是將現(xiàn)實中各類型道路環(huán)境經(jīng)過集中、濃縮、不失真的強化并典型化形成的試驗場地，主要設施是集中修建的各種各樣的試驗道路，包括汽車高速行駛的環(huán)形跑道、可造成汽車強烈顛簸的凸凹不平的壞路以及動力學廣場、坡道、ABS試驗路、噪聲試驗路等，給汽車提供穩(wěn)定的路面試驗條件，也配套建設加油站、充電站、維修車間等配套設施，以服務于乘用車、商用車等汽車產(chǎn)品研發(fā)和法規(guī)試驗需求。

因此，汽車試驗場通常具備開闊的土地空間、良好的道路條件和配套設施，這些條件為航空器起降提供了良好的基礎條件。然而，將汽車試驗場轉變?yōu)闊o人機起降場地也面臨著一系列挑戰(zhàn)，如空域管理、飛行安全、技術適配等。因此，深入分析汽車試驗場用于無人機起降的可行性，對于優(yōu)化資源配置、推動低空經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。

1.4 研究目的與意義

本論文旨在圍繞航空器的起降停放條件，提出汽車試驗場是否能拓展成為低空飛行活動起降場地的評估思路，探討其在低空經(jīng)濟中的潛力與價值，為低空基礎設施的規(guī)劃與建設提供理論支持和實踐指導，促進低空經(jīng)濟的健康發(fā)展。

2 評估思路

2.1 評估原則

為了能夠滿足城市低空交通網(wǎng)建設要求，成為航空器起降場，應當符合下列要求[6]：

（1）滿足擬使用機型安全起降、滑行和停放需求；

（2）滿足擬使用機型基本保證設施建設需要。

因此，將汽車試驗場是否能拓展成為無人機起降場的評估條件分為選址條件、起降跑道條件和其他配套設施條件三類。

2.2 選址條件

汽車試驗場的選址與機場的選址在多個層面上具有共通性。兩者均需考慮地理位置的戰(zhàn)略性、地形地貌的適宜性、環(huán)境因素的穩(wěn)定性以及對周邊區(qū)域的影響等[7]。

（1）空域條件：在初步篩選階段，需要考量限制機場選址的空域條件。一個理想的無人機起降場必須擁有一個干凈、無障礙的空域環(huán)境，也不會干擾到周邊飛行活動，因此應當與周邊機場的飛行區(qū)域保持足夠的間隔，避免相互干擾，同時也要遠離主要的航路航線，減少與常規(guī)航班的潛在沖突。此外，還應確保遠離特殊用途空域，如軍事訓練區(qū)或禁飛區(qū)。

（2）自然地理條件：理想的場地應徹底規(guī)避自然和人造障礙物的干擾，包括山脈、水域以及高壓輸電線路等，這些因素都可能對無人機的飛行安全和效率造成不利影響。同時，場地應與鳥類遷徙路徑、居民區(qū)和自然保護區(qū)保持安全距離，以降低對生物多樣性和居民生活質量的潛在負面影響。在汽車試驗場的初期規(guī)劃與建設中，對自然地理條件的考量已屬常規(guī)實踐。特別是對于那些占地面積較大、占用土地資源較多的試驗場，通常選址通常位于城市邊緣地帶，不僅減輕土地資源的壓力，還有效隔離了高速測試活動可能產(chǎn)生的噪聲，保護了周邊社區(qū)的聲環(huán)境質量。

（3）氣象條件：全年中大風、雨、雪、沙塵暴等低能見度天氣總數(shù)是影響汽車試驗場能否用于無人機安全起降的重要因素。全季節(jié)試驗場所在的地理位置往往氣候條件相對適宜，潛在安全風險較小。

（4）經(jīng)濟效益影響力因素：經(jīng)濟性因素的考量則側重于評估試驗場改造為起降場后的潛在社會經(jīng)濟效益。這種現(xiàn)有資源的有效利用，不僅縮短了建設周期，也大幅降低了改造成本，從而提高了項目的經(jīng)濟性。此外，汽車試驗場的開闊空間和較少的地面活動為無人機的起降提供了較低風險的環(huán)境。這種低風險運營可以減少安全相關的額外支出，同時提高起降場的吸引力，吸引更多的無人機運營商和服務需求，增加收益潛力。雖然無人機起降場的社會公共服務性可能低于傳統(tǒng)運輸機場，但考慮到地區(qū)經(jīng)濟水平和物流產(chǎn)業(yè)發(fā)展，位于經(jīng)濟活躍、物流需求旺盛區(qū)域且交通便利的汽車試驗場更適合改造為無人機起降場，以便于業(yè)務往來和服務延伸。

2.3 場地條件

2.3.1 垂直起降場

依據(jù)澳大利亞民用航空安全局 （Civil Aviation Safety Authority）發(fā)布的《垂直起降機場設計指南》要求，垂直起降機場至少應該有一個最終進近和起飛區(qū)（FATO）和一個接地起飛區(qū)（TLOF）。FATO有兩個主要目的：一方面是，提供從空中對垂直起降機場的視覺參考；另一方面，為中斷起飛的eVTOL提供安全區(qū)域。垂直起降機場的FATO尺寸將由它需要支持的垂直起降飛行器類型決定。使用設計垂直起降飛機（Design VCA），F(xiàn)ATO的長度和寬度將是：設計直徑（Design D）的1.5倍；飛機飛行手冊中為VCA進行拒絕起飛所指定的距離（所需的中斷起飛距離）。

汽車試驗場已有的試驗路面如動態(tài)廣場，通常寬敞且結構穩(wěn)固（如表1所示），并且在設計之初就考慮到了承載重載車輛和吸收高摩擦力。因此，直接在這些現(xiàn)有路面上繪制標識標線，可以高效地劃分出符合垂直起降場設計要求的FATO、TLOF和安全區(qū)域，為eVTOL提供安全起降操作。

2.3.2 跑道起降場

一般而言，通用機場的跑道長度設定為800米，寬度為30米，這樣的規(guī)格適用于運12、運5等小型有人駕駛航空器的起降作業(yè)。此外，通用機場還需要依照《民用機場飛行區(qū)技術標準》在跑道周圍根據(jù)飛行區(qū)指標和精密進近/非精密進近差異布設不同規(guī)格的安全區(qū)和升降帶。

汽車試驗場內道路種類和結構是為了滿足乘用車和商用車的法規(guī)試驗和研發(fā)試驗，不同試驗場的道路設計和布局各不相同。其中用于做車輛動力性、平順性試驗的直線性能路，長度通常在1000米至2000米之間，如表1所示，足以滿足固定翼無人機的起降需求，但寬度則因各家試驗場的設計而異。從安全角度出發(fā)，若考慮將直線性能路用于有人駕駛航空器的起降，除了需確保跑道構型符合設計標準外，還應當根據(jù)航空器的具體要求增設升降帶、安全區(qū)等關鍵安全設施，此類改造難度大，對汽車試驗條件破壞程度高。若僅用于無人駕駛固定翼飛機的起降，其適用性評判則需依據(jù)具體機型進行。這涉及對無人機的翼展、性能參數(shù)、起降要求以及試驗場現(xiàn)有基礎設施的詳細分析。

2.4 其他配套基礎設施

在汽車試驗場轉型為固定翼無人機起降場的過程中，除了確保跑道的規(guī)格和性能符合航空器起降要求外，還需對場內基礎設施進行全面的評估和升級。

（1）充電補能需求：試驗場通常已具備充電站、加油站等，甚至在一些試驗場已經(jīng)增設了加氫站，為各類航空器的能源保障提供了便利。

（2）航空器滑行需求：由于飛行器的路面行動能力通常不如汽車靈活，加之現(xiàn)有聯(lián)絡路線較少、路面狹窄且轉彎復雜，限制了航空器的高效滑行。因此，未來若要將試驗道路用于飛行器起降，必須增設符合航空器滑行要求的滑行道，并確保這些滑行道能夠快速、安全地連接停機坪和起降坪或跑道。

（3）航空器停放維護需求：汽車試驗場的車間出入口寬度通常在5米以內，無法用于機身翼展大于5m的無人機的維修和停放。為解決這一問題，需規(guī)劃建設寬度和高度足以容納大型無人機的維修機庫，并且機庫大門的設計應滿足至少20米翼展航空器的進出需求，以適應不同規(guī)格無人機的維護和存儲。

（4）夜航燈光設施需求：在通用機場的設計中，跑道和起降坪通常配備有先進的照明系統(tǒng)，以滿足航空器在夜間或能見度較低條件下的起降需求。如果為了滿足夜航要求現(xiàn)有道路的改造成本過高，或者無法滿足夜間起降的安全標準，那么可能需要考慮放棄利用現(xiàn)有道路的夜航能力，轉而開發(fā)新的起降坪區(qū)域，并配備完整的照明系統(tǒng)。

（5）運行管理系統(tǒng)：為了成為適應未來發(fā)展趨勢的綜合性起降平臺，汽車試驗場必須融入一系列前沿管理系統(tǒng)。比如，構建穩(wěn)定的對空通信網(wǎng)絡；布設空中交通管理系統(tǒng)（ATM），實現(xiàn)對低空飛行器動態(tài)的實時監(jiān)控、空域優(yōu)化與沖突預防；部署高效的調度系統(tǒng)，用以統(tǒng)籌飛行計劃、安排起降序列，并快速響應各類運行事件等。

3 總結

本文探討了低空經(jīng)濟發(fā)展背景下，汽車試驗場轉型為航空器起降點的可行性，并從選址、場地和配套設施三個方面分析其轉型優(yōu)勢，并提出合理規(guī)劃和改造意見，從而縮短城市低空基礎設施網(wǎng)絡布局周期，提高低空運輸?shù)撵`活性和適應性，以促進低空經(jīng)濟的健康發(fā)展。

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