規劃和擬建中的城市無人機機場

林一平

為解決城市“點到點”直航便捷服務，一些國家正在進行城市無人機機場規劃，采用安全、通達、便利、環保等多元素集一體的創新設計，與傳統飛機機場方案截然不同，頗受啟迪。

全球航空運輸業迅猛發展，干線、支線航路與目標終端對接的現實需求，以及城市“點到點”直航便捷服務的需求，極大推動了無人機產業的發展。目前無人機應用日益廣泛，無人機數量與日俱增，不少國家正在規劃城市無人機機場，而供無人機起降、停機和運營的城市無人機機場規劃和建設已提到議事日程。

基本特征

城市無人機機場無論是結構形式、組成架構、管控模式還是規模，均不同于傳統的飛機機場，含有鮮明的時代特征和高科技特質，其人員配備極少，占地面積小，高效便利，大量采用數字和人工智能技術。具備智能問詢、可選航線、互聯互通、集成協同等功能。共性要求是機場周邊擁有良好的凈空，配有停機坪、貨場、候機廳等設施，并實施有效管控、全面的機務保障、嚴格的安保措施。

規劃原則

微型、緊湊、便民是城市無人機機場規劃的主基調。與傳統飛機機場相比，城市無人機機場規劃要求其功能和用途明確，布局科學合理，占地和規模小、投資少、功能強、技術先進、安全可靠、載客便捷。原則是嚴格遵照《中華人民共和國民用航空器適航管理條例》和《中國民用機場布局規劃》要求，處理好機場選址，兼顧距離遠近，處理好與其他交通工具的關聯，無縫連接多種交通方式，對接地面公交、地鐵、輕軌等設施，方便人員出行換乘。盡量利用現有城市基礎設施和配套設施。避開城市中心、高樓大廈、鬧市區、居民小區、政府機關、軍事禁區、電站電網等區域。

圖1 城市無人機機場規劃基本要求。

城市無人機機場規劃可考慮劃分為飛行區，地面運輸區和候機樓三個部分。城市空中運輸無人機大都采用電池驅動，城市無人機機場不必配備加油站和油庫等設施，不僅節省空間，而且綠色環保，安全，直接簡化了機場設計與建造，降低了成本。

通常，機場飛行區和地面運輸區占地面積最大，由于城市上空飛行的無人機主要選擇可垂直起降的機型，極大壓縮了飛行區占地，甚至可取消其主體部分，僅保留停機坪和起降場。地面運輸區可設置在外部，保留候機樓區域，為乘客提供機票出售、安全檢查、托運或領取行李，以及登機口登機等服務。而從事貨運任務的非客運無人機可不設置候機樓。

城市無人機機場規劃時需要提供下列保障。

（1）讓無人機安全、可靠、快速起飛、平穩降落；

（2）具備方便旅客候機、登機的設施，擁有裝卸、臨時儲存貨物的區域；

（3）為航班無人機提供日常維護和補給；

（4）保證旅客、貨物順利抵達目的地，以及提供“點到點”運輸服務；

（5）使無人機能與國內支線機場、干線機場、國際機場航班對接；

（6）滿足大型無人機常規起降的合格機場跑道技術指標，即跑道表面保持均勻一致的摩擦系數，跑道平整度、寬度、長度等符合標準，跑道滿足強度要求，能抵御大型、重型無人機降落時對跑道的沖擊和壓力，并有較大安全冗余。

圖2 可供無人機起降的城市高層樓頂。

機場建造模式

依據城市定位及特征，所處環境和地理位置等，城市無人機機場可規劃為站點式、樞紐式、區域式機場；按地理環境可建設水面、半空中、地面三種機場樣式。

站點式機場分布為散發狀，設施比較簡陋；

樞紐式機場為綜合型，設施比較齊全，位于市區重要地帶，交通換乘方便；

區域式機場為大中型的，設施完整，規模較大，位于各地市重要地帶；

水面無人機機場通常選址為水域沿岸城市和島嶼，擁有優良的凈空，有利于觀察、引導和飛行安全，并與船舶航運、橋梁公路相通；

半空式無人機機場可設在城市建筑頂部，跑道不占用地面面積，可充分利用建筑空間，將候機廳、辦公樓、機庫、維修車間等建在機場下面各層，與建筑物電梯等設施配套使用；

地面無人機機場通常設在地面廣場及開闊處，配置候機廳和必要的機構，能與周邊現有設施配套，得以合理使用。

布網選場

廣場、公園草地、高層樓頂等場所可供載人無人機在城市起降，需在市區內合理布點，兼顧出行各方利益，提供最大方便。

中等城市每個區可設置5～10個侯機站；大城市每個區至少設置20～50個侯機站；并組成空中網絡，互為起降場和備降點。理論上單機只需稍大于載人無人機停機坪面積的場地，實際面積可酌情大一些，并與地面其他建筑物、車輛及物體保持一定間距，避免可能發生的碰擦損傷。所選擇的廣場、公園草地、高層樓頂四周應該提供凈空環境，確保載人無人機不僅在白晝飛行，還可以在復雜天氣條件下使用，甚至能全天候安全起降。所選高層樓頂需有直達電梯供乘客使用。樓頂停機坪除應有寬大的使用面積外，必須具有一定的承重能力，配有必備的燈光照明、信號指示、充電樁、應急救援設施等，并形成標準化。

此外，可在規劃無人機機場時，需設置中央樞紐塔臺見圖3，為周邊若干個小型無人機機場提供空中交通管制服務，共享高端資源。

圖3 無人機機場的中央樞紐塔臺。

在實際建造無人機機場時，可以先期試點，建造一些白晝型小機場，逐步積累經驗。隨著技術日臻成熟，軟硬件多方面條件許可后，再增加城市無人機機場數量，努力達到全天候使用的標準。

“空中航路”項目試驗驗證

無人機欲大規模在城市空中運營，還必須做好低空安全飛行和運營管理。無人機低空飛行面臨的情況比較復雜，起降過程常會遇到大風、暴雨、迷霧、高山、鳥群等情況，尤其是風切變危害最大，無人機離不開現代化機載導航系統、助航設備支持。為此，空中客車公司在新加坡國立大學校區專門建立了一個無人機包裹快遞系統，目標是開展“空中航路”（Skyways）新項目試驗，驗證該系統的安全性和有效性見圖4。

圖4 空中客車公司“空中航路”新項目安全性試驗系統示意圖。

規劃中的無人機航線位于大管道高架航路中，途徑校園、公寓、醫院、公路等場所上空，航路專門配置了旋翼無人機參與運營試驗。航線采用的大管道高架航路為全透明結構，一方面可從外面直接清晰地觀察旋翼無人機的飛行狀況及運行動態；另一方面大管道平時可以遮風擋雨，供旋翼無人機全天候使用；既有利于降噪和環保，也有益于飛行安全，預防可能發生的飛行事故，防止旋翼無人機墜機傷人。

小型標準集裝箱安裝在參試旋翼無人機機身下部，以規范裝載物件。無人機整個飛行過程完全自動化，能按要求降落在指定著陸點見圖5。無人機降落后自動卸貨，同時終端客戶通過他們的手機可事先收到一個取貨通知，提醒客戶及時到指定快遞收件站取包裹見圖6。

圖5 無人機途徑指定的快遞收件站見白色圓圈標注。

圖6 智能機械人在快遞收件站自動收納快件。

空中客車公司在新加坡校園開展“空中航路”項目試驗，旨在便民，解決城市最后一公里投遞業務，提高無人機物流的整體效率。從而消除人們對無人機在城市空域飛行的某種擔心，加強空中交通管理，讓更多的人接受無人機快遞物件及載人飛行體驗，從中不斷發現問題，解決問題，證明城市空運無人機可以滿足適航要求，安全有保障。

機場創新實例

圖7 緊湊型快遞無人機/載人無人機共用機場概念圖。

英國通過“未來飛行挑戰賽”推動未來城市空中交通基礎設施發展。從中優選出設計方案，經完善后供具體實施。目前英國城市機場（Urban Air Port）公司宣布，計劃在今年底前率先在英國考文垂（Coventry）建造快遞無人機/載人無人機共用機場。

該無人機機場設計方案呈圓錐形，整體結構緊湊，風格新穎獨特，改變了人們對傳統機場的認知，將機場上方的無人機停機坪和起降場合二為一，再與下方眾多機構和設施融為一體。其亮點是將停機坪下方的候機廳、機庫、管理部門、機構設施等有序組合，沿四周360°均布在圓錐體內部，實施管理學中的“扁平化”矩陣管理。乘客可以從候機廳經電梯由下往上抵達停機坪，然后進入無人機座艙，隨后升空飛行。

這種設計使無人機機場下方的眾多機構的關系保持密切并相對獨立。接收任務后可同步運作，既方便直接溝通，又利于協同開展業務。并且各部門可以利用各自的通道，借助公共外環道及主干道自由進出，隨時與外界保持陸運暢通。

據悉，英國城市機場公司有望未來5年內建成并運營200多座城市無人機機場，該公司不僅計劃在英國各地建造城市無人機機場，還擬進軍世界其他國家。很顯然，這種由用戶需求和市場驅動發展的城市無人機機場，將加速城市“點到點”直航便捷服務，促進干線、支線航路與目標終端的對接。