無(wú)人機(jī)貨物交付服務(wù)驅(qū)動(dòng)空中交通管理變革

約翰·克勞夫特

負(fù)責(zé)空中交通管理的領(lǐng)導(dǎo)們認(rèn)為，在美國(guó)聯(lián)邦航空局2025年完成構(gòu)建的空中交通現(xiàn)代化計(jì)劃“NextGen”和歐洲的Sesar同類(lèi)計(jì)劃之后，未來(lái)的空中交通管理架構(gòu)將會(huì)是什么樣？這些領(lǐng)導(dǎo)者相信，當(dāng)兩個(gè)計(jì)劃都啟動(dòng)時(shí)，不在雷達(dá)屏幕上的入侵者——民用無(wú)人機(jī)，將成為驅(qū)動(dòng)下一個(gè)空中交通管理系統(tǒng)（ATM）架構(gòu)設(shè)計(jì)的決定性因素。

在最近的世界ATM大會(huì)上，新加坡民航局總干事凱文·星說(shuō)，“無(wú)人機(jī)就是《星球大戰(zhàn)》系列電影中的外來(lái)種族，他們是客觀發(fā)展趨勢(shì)，抵制是無(wú)效的。”

今年2月，新加坡民航局與空客直升機(jī)公司簽署了一項(xiàng)協(xié)議，以確定如何在人口密集的城市環(huán)境上空管理飛行的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，并提供空中導(dǎo)航服務(wù)。“天橋”試驗(yàn)項(xiàng)目（Skyways）將建立一個(gè)用于長(zhǎng)期和有效包裹交付的空中基礎(chǔ)設(shè)施，空客直升機(jī)公司將在一系列試驗(yàn)后開(kāi)展更寬泛的交付服務(wù)。

谷歌和亞馬遜為盡快建立類(lèi)似的遞送服務(wù)進(jìn)行了大量投入，響應(yīng)全球?qū)焖倏罩型斗咆浳锏钠惹行枨蟆?shí)現(xiàn)快速空中投放這一目標(biāo)需要突破關(guān)鍵的飛行器通信和傳感器技術(shù)，部署新的高度自動(dòng)化的空中交通管制系統(tǒng)也同樣關(guān)鍵。

部署新的高度自動(dòng)化的空中交通管制系統(tǒng)可追溯到下一代空中交通管理系統(tǒng)的早期認(rèn)識(shí)。2003年，美國(guó)聯(lián)邦航空局啟動(dòng)下一代空中交通管理系統(tǒng)計(jì)劃，目標(biāo)是將基于雷達(dá)的空中交通管制（ATC）系統(tǒng)演變成“更加自動(dòng)化、以飛機(jī)為中心、基于衛(wèi)星的空管系統(tǒng)”，并將操作模式從空中交通管制轉(zhuǎn)變?yōu)榭罩薪煌ü芾怼．?dāng)這些變化正在轉(zhuǎn)變時(shí)，包括部署自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視廣播（ADS-B）等在內(nèi)的相關(guān)技術(shù)都是滯后行業(yè)發(fā)展的。

波音公司空域解決方案和ATM主管尼爾·普朗澤（ Neil Planzer）說(shuō)：“我們所能做的是，利用新技術(shù)對(duì)舊系統(tǒng)進(jìn)行非常完善的更新。下一代空中交通管理系統(tǒng)的演進(jìn)發(fā)展是一場(chǎng)確定性的變革。其中，一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是融合地面系統(tǒng)和現(xiàn)代飛機(jī)機(jī)載系統(tǒng)的各自?xún)?yōu)勢(shì)，同時(shí)又需要確保各自的相對(duì)獨(dú)立性。真正關(guān)鍵的是如何利用好這兩種能力。目前，我們?cè)谶@點(diǎn)上并沒(méi)有做好。”

美國(guó)聯(lián)邦航空局負(fù)責(zé)下一代空管系統(tǒng)事務(wù)的艾德·博爾頓說(shuō)，“相比之下，無(wú)人機(jī)的發(fā)展速度簡(jiǎn)直可以光速來(lái)形容，無(wú)人機(jī)五年的發(fā)展速度相當(dāng)于載人飛機(jī)的20～50年。載人航空的慣性正在發(fā)生，部分原因來(lái)自航空運(yùn)輸系統(tǒng)中最大的利益相關(guān)者航空公司更關(guān)注于下一季度的航線，而不是2030年國(guó)家空域系統(tǒng)的體系架構(gòu)，2030年被認(rèn)為是下一代空管系統(tǒng)的第二次迭代更新的時(shí)間框架。

所謂的無(wú)人機(jī)交通管理（UTM）的優(yōu)勢(shì)在于，沒(méi)有任何基礎(chǔ)和技術(shù)快速更新，但也有公司大量投資于開(kāi)發(fā)空中交通管理系統(tǒng)，游說(shuō)監(jiān)管者制定有利的規(guī)則。

亞馬遜和谷歌公司都開(kāi)發(fā)了超視距空域運(yùn)營(yíng)概念原型系統(tǒng)。他們正在與監(jiān)管機(jī)構(gòu)進(jìn)行討論，主要利用機(jī)場(chǎng)附近的低空“不受控”空域進(jìn)行試驗(yàn)。美國(guó)宇航局正在積極輔助相關(guān)系統(tǒng)研發(fā)，利用之前二十年取得的ATM研究成果，自動(dòng)分離載人飛機(jī)。研究成果原本計(jì)劃用于下一代空中交通管理系統(tǒng)，但最終沒(méi)有取得實(shí)質(zhì)進(jìn)展。

亞馬遜公司的理念是要求包裹交付的無(wú)人機(jī)從配送中心攜帶重量不超過(guò)55/b的貨物垂直起飛，爬升到200-400ft的高度，然后巡航15km（9.3mi.）到達(dá)運(yùn)輸點(diǎn)，然后垂直下降著陸。亞馬遜公司表示，在美國(guó)，每天無(wú)人機(jī)操作架次的數(shù)量將約85000次，與商業(yè)、貨運(yùn)、軍事和通用航空的日常起降架次相形見(jiàn)絀，這要求美國(guó)聯(lián)邦航空局（ FAA）或在其它國(guó)家的空中導(dǎo)航服務(wù)提供商（ANSP）對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行安全負(fù)責(zé)。空中導(dǎo)航服務(wù)提供商和提供自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)供應(yīng)商正在為此展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。

泰利斯ATM公司是為全球的空中導(dǎo)航服務(wù)提供商提供航線、終端和控制塔自動(dòng)化設(shè)備套件的主要供應(yīng)商，在歐洲也參與了各種UAS項(xiàng)目。泰勒斯ATM公司的戰(zhàn)略和市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)副總裁托德·多諾萬(wàn)（Todd Donovan）說(shuō)：“當(dāng)像亞馬遜和谷歌這樣的公司，因?yàn)榭吹搅藷o(wú)人貨運(yùn)公司巨大的市場(chǎng)機(jī)會(huì)，因而為這些領(lǐng)域投資幾千萬(wàn)或幾億美元。”托德·多諾萬(wàn)說(shuō)，該公司對(duì)商業(yè)無(wú)人機(jī)交通管理的業(yè)務(wù)方向非常感興趣，并正在與客戶(hù)交談，并試圖了解他們的能力性能需求。

托德·多諾萬(wàn)表示：“現(xiàn)實(shí)情況是，無(wú)人機(jī)運(yùn)營(yíng)商希望下一代空中交通管理系統(tǒng)在在開(kāi)始階段建設(shè)時(shí)就考慮以高水平的自動(dòng)化設(shè)備獲得經(jīng)濟(jì)效益。空中交通管理是一個(gè)具有潛力和機(jī)會(huì)的領(lǐng)域，能夠幫助我們發(fā)現(xiàn)空中交通管理系統(tǒng)的下一次革命可能是什么。我認(rèn)為，我們所有人面臨的挑戰(zhàn)是如何接受它。”