澳大利亚航空局（CASA）：垂直起降机场设计指南

编写本指南是为了协助垂直起降 （VTOL） 飞机的垂直起降机场的初步规划和设计。

该指南提供了易于理解的解释和示例，以补充 CASA 的咨询通告 AC 139.V-01《垂直起降机场设计指南》。

指南的目标对象

关于本指南

先进空中机动性（AAM）–概述

具有垂直起降（VTOL）能力的飞机（VCA）

垂直起降机场–概述

对垂直起降机场设计的影响

本指南适用于：• 参与垂直起降机场设计、建造和运营的个人和组织• 规划当局• 机场运营商• 具有 VTOL 功能的飞机运营商和制造商

关于本指南

本垂直起降机场设计指南提供了易于理解的解释和示例，以补充民航安全局 （CASA） 咨询通告 AC 139.V-01 垂直起降机场设计指南。它并非对 AC 中规范的详尽描述。AC 和本指南用于垂直起降 （VTOL） 飞机 （VCA） 的垂直起降机场的初始规划和设计，这些飞机仅在视觉条件下由飞行员在机上运行。

本指南不包括以下作：

• 在仪表飞行条件下的飞行（条件不足以让飞行员使用外部视觉参考）

• 根据数字飞行规则运行的航班（由 NASA 提议）

• 以任何形式的自主性运行的航班。

AC 139.V-01 主要基于直升机作经验。在发布时，没有 VCA 得到任何国家的认证，无法确定未来 VCA 的能力是否与当前认证直升机的能力相匹配。

有关垂直起降机场运营、维护、可维护性、应急响应以及安全和风险管理系统的指南正在制定中。它们不包括在本指南中。

随着行业的发展，将制定新的指南，并更新当前的指南。

先进空中交通 （AAM） – 概述

先进空中交通 （AAM） 是一个术语，用于描述不断发展的航空运输生态系统，基于新兴的飞机类型，融合了以下技术进步：

• 轻便而强大的电动机

• 高功率但重量轻的电池系统，具有更长的续航时间

• 分布式电力推进

• 氢燃料电池和混合动力系统

• 光飞行（光纤数据传输）控制系统

• 低噪音配置文件设计。

这些技术使小型初创公司能够与大型飞机制造商竞争以设计 AAM 飞机。与传统的碳氢化合物燃料飞机相比，该飞机的生产和运营成本可能会更低。

我们设想各种飞机将适合一系列任务，包括：

• 城市空中交通：

– 市内屋顶到屋顶的空中出租车– 城市到机场的接送

• 区域空中交通：

– 连接区域城镇。

支持垂直起降 （VTOL） 的飞机 （VCA）

支持垂直起降 （VTOL） 的飞机 （VCA） 是比空气重的飞机，能够通过两个以上的推力装置进行垂直起降程序。VCA 不包括固定翼飞机或直升机。

注意：垂直起飞或着陆也可能包括一些水平组件。

VCA 设计多种多样，垂直飞行协会 （VFS） 在其网站上列出了 800 多个概念 （https://evtol.news/aircraft）。

有些组织在 VCA 的开发、测试和交付商业规模的认证产品时对其进行跟踪。他们的统计数据表明，从概念到成功认证的 VCA 的数量和种类将成为潜在垂直起降机场运营商的重要考虑因素。

高级空中交通实现指数（aamrealityindex.com）是一种跟踪工具，它基于使用公开可用信息和专业知识的专有公式。它有助于评估行业进入者在以商业规模交付认证产品方面的进展。

垂直起降机场的组件需要设计以适应将在其上运行的 VCA。本指南稍后将详细介绍这一点。图 1 概述了不同类型的飞机，包括传统固定翼飞机和 VCA，以及它们可能的动力和推进系统来源。本指南涉及的飞机类型为黄色。

图 1：飞机和动力总成分类

垂直起降机场 – 概述垂直起降机场是先进空中交通 （AAM） 生态系统的重要基础设施元素。现有的机场和直升机场将继续使用，但是，最终将需要新的基础设施来适应新兴的 VCA 类型。垂直起降机场与直升机场（可容纳所有垂直升降飞机）不同，因为垂直起降机场设施将禁止直升机使用。

图7： 位于货运装卸设施内的 Vertiport

新基础设施的关键驱动力大多数 VCA 将是电动的，因此预计产生的噪音比传统动力飞机要小。AAM 行业希望在城市地区运营。通常，在这些地区，由于与直升机运行相关的噪音，公众不会接受建造直升机场。低噪音 VCA 提供了一种可行的替代选择，因此需要垂直起降机场。位置一些垂直起降机场可能位于大型开放区域，可以容纳跑道式最终进近和起飞区域 （FATO）。其他飞机将位于传统固定翼飞机无法进入的拥挤城市环境中的小地点。这些领域是 VCA 可以展示其独特优势和优势的地方。大小垂直起降机场的大小需要适合将在其上运行的 VCA 类型。规模各不相同，从小型垂直起降机场（可容纳一架飞机和最少的基础设施（垂直起降机场））到具有可容纳多架飞机的基础设施的大型垂直起降机场。这些垂直起降机场将拥有容纳更多乘客和货物的设施，其中一些足够大，可以为飞机机队 （vertihubs） 提供维护和存储设施。垂直起降机场/直升机场联合如果单个设施需要作具有 VTOL 功能的飞机 （VCA） 和直升机，则该设施需要同时遵守直升机场和垂直起降机场的规范。Vertiport 选址 – 注意事项Vertiport 运营商需要考虑许多因素，包括超出 CASA 职权范围的因素。CASA 可能只提供有关航空安全事项的指导，因此垂直起降机场运营商需要与许多其他机构和实体联系，以涵盖所有不同的考虑因素。下表显示了示例注意事项和建议联系的机构

对垂直起降机场设计的影响

飞机类型

从垂直起降机场运营的飞机类型将是影响垂直起降机场设计的最重要考虑因素之一。许多设计考虑因素（例如尺寸、表面、布局）将由 VCA 设计类型（设计 VCA）决定，本出版物稍后将详细介绍这一概念。支持所有 VCA 类型的垂直起降机场设计将是一种最佳方法。

VCA 电源

图 9：停在垂直挡板上的 VCA 正在充电

VCA 电源将影响垂直起降机场设计的不同方面。这些包括：

• 电网影响和峰值电力可用性

• 在停机坪下或停机坪服务中，用于停机位充电或加油

• 电池更换车辆的存储区域设计和位置

• 氢燃料存储要求

• 应急响应设备——例如屋顶消防栓

VCA 制造商信息

VCA 制造商和运营商应成为有关垂直起降机场设计讨论的组成部分。制造商和运营商应分享以下信息：

• 飞机性能能力和限制

– 飞机尺寸和规格

– 飞行特性

– 飞机在湍流、恶劣天气和侧风中的处理方式

– 着陆、起飞和滑行期间的 G 负载和乘客舒适度

– 下洗流和外洗流建模

• 设备要求

– 飞机动力单元的类型

– 例如电池、氢气或混合动力

– 充电设施和方法

– 用于示例：电池更换与机上充电

– 应急响应要求

– 地面服务设备

– 例如台阶、拖船或其他牵引装置

• VCA 的维护

– 定期和不定期维护的设施

– 服务中心的位置及其与垂直起降机场的距离（如果不在现场）。

下洗流和外洗流注意事项

垂直起降机场运营的一个潜在危险是 VCA 进出垂直起降机场的下洗流和外洗流。目前，关于 VCA 下洗流和外洗流特性的作信息有限。垂直起降机场运营商和设计师需要与 VCA 运营商、制造商或其他研究来源密切合作，以获得这些技术数据。VCA 制造商可能会发布类似于机场设计师在评估喷射爆炸区域时可用的数据。

图 10：可能的下洗流和外洗流数据的概念

垂直起降机场运营商和设计师应评估因下冲、冲刷和湍流而可能造成的伤害或损坏的风险。这可能包括对垂直起降机场边界内外的进场和离场路径下方或附近位置的影响。

风险包括：

• 对垂直起降机场工作人员、乘客和公众造成伤害

• 对在垂直起降机场运营或停放的其他飞机造成损害

• 建筑物和结构的损害

• 对车辆的损害

• 对设备和公用设施的损害。

垂直起降机场的局部下冲和冲出特征将取决于当地的运营经验。应在适当的位置张贴警告通知，以告知和警告危险。

下冲保护区

国际民航组织最新版本的《直升机场手册》包括一个新章节，重点关注下洗流和外洗流的危害。它引入了下洗流保护区的概念。该区域专为保护公众、其他飞机和在飞机附近工作的人员而设计。该手册还提供了有关下洗流和外洗流的新信息，其中引用了峰值风速的不同警告和危险限制。

其他评估风舒适度的系统也可以在网上轻松获得。例如，劳森舒适标准 （2001） 为公众提供了普遍可接受的风速基线。

第二部分 设计垂直起降机场

图 12：使用两个设计 VCA 的垂直起降机场设计示例

来源：无人系统创新