随着低空经济以及航空器的逐步成熟,垂直起降场(VTOL Pads)正逐渐成为连接地面与天空的桥梁。这些垂直起降场不仅为电动垂直起降飞机(eVTOL)、无人机、直升机等垂直起降飞行器提供了安全、高效的起降环境,更是未来城市空中交通(UAM)的重要组成部分。本节重点从电动垂直起降航空器起降场出发,探讨其设计、建设等要点。
什么是垂直起降场
垂直起降场,顾名思义,是指支持垂直起降技术(Vertical Takeoff and Landing, VTOL)的飞行器进行起降操作的场所。这些飞行器包括但不限于eVTOL、无人机、直升机以及具备垂直起降能力的固定翼飞机等。垂直起降技术允许飞行器在不依赖跑道的情况下,直接从地面或水上垂直起飞和降落,极大地提高了飞行的灵活性和便捷性。其设计及技术特性需要满足高灵活性、安全性、环保的要求。
灵活性高:垂直起降技术使飞行器能够摆脱对跑道的依赖,只需一小块平地或水面即可实现起降,从而在城市中心、山区、海岛等复杂环境中展现出极高的灵活性。
安全性强:垂直起降场通过精心设计和建设,为飞行器提供了安全、高效的起降环境,有效降低了飞行事故的风险。
效率高:相比传统的地面交通方式,空中交通能够大幅缩短行程时间,缓解城市交通拥堵问题,提高出行效率。
环保性好:eVTOL等新型飞行器大多采用电力驱动,减少了碳排放,符合全球低碳发展的趋势。
垂直起降场使用场景
城市空中交通
随着城市化进程的加快,城市交通拥堵问题日益严重。垂直起降场为城市空中交通提供了可能,人们可以通过eVTOL等飞行器实现快速、便捷的空中出行,大大缩短城市间的距离。这些起降场可以遍布城市的各个角落,无论是商务区、居民区还是旅游景点,都能成为空中交通的节点,极大地提升城市的通行能力。
应急救援
在自然灾害、交通事故等紧急情况下,空中救援能够迅速穿越拥堵路段和难以通行的区域,为救援队伍和医疗设备提供快速到达现场的通道。垂直起降场作为空中救援的重要基础设施,能够在关键时刻发挥关键作用,缩短救援响应时间,提高救援效率。
物流配送
随着电商行业的蓬勃发展,物流配送需求日益增加。利用无人机等垂直起降飞行器进行物流配送,可以大幅缩短配送时间,降低人力成本。垂直起降场作为无人机的起降点,为物流配送提供了便利条件。
旅游观光
垂直起降场还可以与旅游业相结合,为游客提供低空观光服务。游客可以通过eVTOL等飞行器从空中俯瞰城市美景,获得独特的旅游体验。这种旅游方式不仅新颖有趣,还能带动当地旅游业的发展。
垂直起降场的设计与建设
设计理念
垂直起降场的设计需要充分考虑飞行器的特性和运营需求。一般来说,垂直起降场应包括起飞和着陆区(TLOF)、最终进近和起飞区(FATO)、安全区(SA)等基本组成部分。同时,还需要配备乘客服务设施、飞行器维护区以及电力充电站等配套设施,以确保飞行器的安全、高效运营。
在设计理念上,垂直起降场不仅是一个简单的起降平台,更是一个集多种功能于一体的综合服务体系。它需要提供全方位的服务支持,包括飞行器的停放、维护、充电以及乘客的安检、候机、登机等服务。此外,垂直起降场还需要配备先进的通信和监控系统,以确保飞行安全和高效管理。
图片摘自:《电动垂直起降航空器(eVTOL)起降场 技术要求 》(T/CCAATB 0062—2024)
建设要求
垂直起降场的建设需要遵循一系列严格的标准和规范。例如,《电动垂直起降航空器(eVTOL)起降场技术要求》团体标准就对我国eVTOL起降场的物理特性、障碍物限制、场址选择、结构设计、专用设施设备等诸多技术参数进行了明确阐释。这些标准和规范为垂直起降场的规范化、规模化建设提供了有力支撑。
在建设过程中,还需要充分考虑地理位置、气候条件、交通状况等因素。例如,在地理位置上,垂直起降场应尽可能靠近城市中心或交通枢纽,以方便乘客出行;在气候条件上,需要确保垂直起降场能够在恶劣天气条件下正常运行;在交通状况上,需要确保垂直起降场周边道路畅通无阻,以便飞行器能够顺利进出。
设计以及建设技术要点
设计要点
1. 选址与布局
选址原则:垂直起降场的选址需综合考虑地理位置、气候条件、交通状况、城市规划及环境保护等因素。理想的场址应位于城市中心或交通枢纽附近,便于乘客出行;同时,应避免在人口密集区、高噪音敏感区及航空管制区等限制区域内建设。
布局规划:场址布局应合理规划起飞和着陆区(TLOF)、最终进近和起飞区(FATO)、安全区(SA)等关键区域,确保飞行器的安全起降和地面活动的有序进行。此外,还需考虑乘客服务设施、飞行器维护区、电力充电站等配套设施的布局,以提供全面的服务支持。
2. 物理特性与障碍物限制
物理特性:垂直起降场的物理特性包括场地尺寸、形状、表面材质及排水系统等。场地尺寸需根据飞行器的最大起飞重量、翼展及悬停高度等因素确定,以确保飞行器有足够的空间进行起降和悬停。场地形状应尽可能规则,以减少气流扰动对飞行的影响。表面材质需具备良好的防滑、耐磨及耐候性能,以确保飞行器的安全起降。排水系统应设计合理,确保在恶劣天气条件下场地不会积水。
障碍物限制:为保障飞行安全,垂直起降场需对周边障碍物进行严格限制。这包括建筑物、树木、电线杆等固定障碍物以及飞行中的鸟类等移动障碍物。障碍物限制面需根据飞行器的性能参数和飞行规则确定,以确保飞行器在起降过程中不会与障碍物发生碰撞。
3. 目视助航设施
目视助航设施对于垂直起降场的运营至关重要。这些设施包括标志、标志物和灯光系统等,旨在帮助飞行员在视觉上识别场地位置、方向和边界等信息。标志和标志物需设计醒目、易于识别且符合国际民航组织(ICAO)的标准;灯光系统则需具备足够的亮度和覆盖范围,以确保夜间和恶劣天气条件下的飞行安全。
建设要点
1. 结构设计与材料选择
垂直起降场的建设需采用合理的结构设计和优质的材料。结构设计需考虑场地的承载能力、稳定性和耐久性等因素,确保在长期使用过程中不会出现沉降、开裂等问题。材料选择方面,应优先选用高强度、耐腐蚀、耐磨损的材料,以延长场地的使用寿命并降低维护成本。
2. 专用设施设备
专用设施设备是垂直起降场不可或缺的一部分。这些设备包括电力充电站、飞行器维护区、乘客服务设施等。电力充电站需具备足够的充电能力和安全性能,以满足飞行器的充电需求;飞行器维护区需配备专业的维修设备和工具,以便对飞行器进行日常维护和故障排查;乘客服务设施则需提供舒适的候机环境和便捷的登机服务。
3. 环保与可持续发展
垂直起降场的建设还需注重环保与可持续发展。在场地规划和建设过程中,应尽可能减少对周边环境的影响,如避免破坏植被、减少噪音污染等。同时,还需考虑采用绿色能源和节能技术,如太阳能充电站、雨水收集系统等,以降低能耗和减少碳排放。
运营要点
1. 飞行管理与调度
垂直起降场的运营需建立完善的飞行管理与调度系统。该系统应具备实时监控、精准调度和应急响应等功能,以确保飞行器的安全、高效运营。实时监控功能可帮助管理人员掌握飞行器的实时位置和状态信息;精准调度功能则可根据飞行器的需求和场地资源进行合理分配;应急响应功能则可在突发情况下迅速启动应急预案并采取措施减少损失。
2. 服务质量与客户体验
提升服务质量和客户体验是垂直起降场运营的重要目标。这包括提供便捷的登机服务、舒适的候机环境以及个性化的客户需求满足等。登机服务方面可采用一站式安检、便捷认证等技术实现快速登机服务;候机环境方面则需提供充足的休息空间和便利的设施服务;客户需求满足方面则需通过市场调研和数据分析了解客户需求并不断优化服务流程和产品设计。
3. 维护与保养
垂直起降场的维护与保养对于保障场地设施的安全性和延长使用寿命至关重要。这包括定期对场地设施进行检查和维护保养工作以及及时处理故障和损坏等问题。同时还需建立完善的维护保养记录和档案管理制度以便追溯和评估维护保养工作的效果和质量。
图片摘自:知乎@航空家
安全要点
1. 安全管理体系
建立完善的安全管理体系是保障垂直起降场安全运营的基础。该体系应包括安全政策、安全目标、安全程序和安全监督等方面内容。安全政策需明确安全管理的基本原则和要求;安全目标则需根据实际情况制定具体可量化的指标;安全程序则需详细规定各项安全工作的操作流程和标准;安全监督则需通过定期检查和评估等手段确保安全管理体系的有效执行。
2. 风险评估与防控
风险评估与防控是垂直起降场安全管理的重要环节。通过对场地设施、飞行器性能、天气条件等因素进行全面评估和分析可识别出潜在的安全风险点并制定相应的防控措施。同时还需建立应急响应机制以应对突发情况的发生并减少损失。
3. 人员培训与资质认证
人员培训与资质认证是保障垂直起降场安全运营的关键环节之一。通过对管理人员、技术人员和飞行员等进行专业培训和资质认证可提高其专业素养和技能水平从而确保各项工作的规范化和标准化执行。培训内容可包括安全管理知识、操作技能和应急处置等方面内容;资质认证则需根据相关规定和标准进行并确保持证人员具备相应的能力和素质要求。
未来发展趋势
智能化发展
随着人工智能、大数据等技术的不断发展,垂直起降场将朝着智能化方向发展。通过引入智能感知、智能决策等先进技术手段,可以实现对飞行器的实时监测和精准调度;同时,还可以为乘客提供更加便捷、个性化的服务体验。
网络化发展
未来垂直起降场将形成网络化布局,覆盖从城市到海岛、山区等不同应用场景。通过建设数量众多、分布广泛的垂直起降场网络,可以实现飞行器的无缝衔接和高效转运;同时,还可以为乘客提供更加灵活多样的出行选择。例如,乘客可以通过手机APP预约eVTOL等飞行器实现跨城市出行;也可以通过无人机实现跨海岛的物流配送等。
绿色化发展
在全球低碳发展的趋势下,垂直起降场将更加注重绿色化发展。通过推广使用电动垂直起降飞机等新能源飞行器、建设绿色能源供应系统等措施,可以减少碳排放、降低能耗;同时,还可以为城市可持续发展贡献力量。例如,可以建设太阳能充电站为eVTOL等飞行器提供绿色能源;也可以探索使用氢能等清洁能源作为飞行器的动力来源等。
标准化发展
为了确保垂直起降场的安全、高效运营和可持续发展,需要制定和完善相关标准和规范。这包括制定飞行器起降标准、服务标准、安全标准等;同时,还需要加强与国际先进标准的对接和交流合作。通过标准化发展可以推动垂直起降场的规范化建设和运营;同时也可以提升我国在国际航空领域的话语权和影响力。
原文始发于微信公众号(CCA小步快跑):低空电动垂直起降航空器起降场