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飛行器平臺(tái)的痛點(diǎn)與有效性:適航系統(tǒng)工程案例分析12

發(fā)布時(shí)間:2025-02-28 17:50:03  來源:歐寶
詳細(xì)介紹:

  本文以現(xiàn)代民用飛機(jī)的適航審定法規(guī)的范圍,分析飛行平臺(tái)的痛點(diǎn)與有效性,提出有關(guān)平臺(tái)頂層需求的指導(dǎo)建議。

  關(guān)鍵詞:航空平臺(tái),系統(tǒng)工程,適航審定,生命周期,痛點(diǎn),有效性,案例分析。

  民用航空適航審定和審核條例的分類與實(shí)踐,都是為了航空飛行運(yùn)行的安全性,可靠性,完整性提供堅(jiān)實(shí)的法律基礎(chǔ)。由于適航范圍是一個(gè)跨學(xué)科、多功能、多對(duì)象、多目標(biāo)的法律體系,所以要對(duì)其相應(yīng)的范圍和有效性加以分析,為今后的平臺(tái)研發(fā)與運(yùn)營(yíng)提供指導(dǎo)。

  民用航空器包括:固定翼航空器和旋翼航空器。通常又稱為民用飛機(jī)和民用旋翼機(jī)。

  民用飛機(jī)是一種運(yùn)人載物的交通工具。民用飛機(jī)分為商業(yè)飛機(jī)和通用飛機(jī)。商業(yè)飛機(jī)有國(guó)內(nèi)和國(guó)際干線客機(jī)、貨機(jī)或客貨兩用機(jī)以及國(guó)內(nèi)支線運(yùn)輸機(jī)。通用飛機(jī)有公務(wù)機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)、林業(yè)機(jī)、輕型多用途機(jī)、巡邏救護(hù)機(jī)、體育運(yùn)動(dòng)機(jī)和私人飛機(jī)等。

  2中型機(jī):指的是最大允許起飛全重大于7000千克,但小于136000千克的航空器;

  指空機(jī)重量小于0.25千克,最大飛行線米,最大平飛速度不超過40千米/小時(shí),無線電發(fā)射設(shè)備符合微功率短距離技術(shù)方面的要求,全程可以每時(shí)每刻人工介入操控的無人駕駛航空器。

  指空機(jī)重量不超過4千克且最大起飛重量不超過7千克,最大平飛速度不超過100千米/小時(shí),具備符合空域管理要求的空域保持能力和可靠被監(jiān)視能力,全程可以每時(shí)每刻人工介入操控的無人駕駛航空器,但不包括微型無人駕駛航空器。

  指空機(jī)重量不超過15千克且最大起飛重量不超過25千克,具備符合空域管理要求的空域保持能力和可靠被監(jiān)視能力,全程可以每時(shí)每刻人工介入操控的無人駕駛航空器,但不包括微型、輕型無人駕駛航空器。

  指最大起飛重量不超過150千克的無人駕駛航空器,但不包括微型、輕型、小型無人駕駛航空器。

  適航審定的條例按不同的類型來劃分。比如,我國(guó)常用的23部是指7700kg以下的飛行器,而不是7000kg以下的飛行器(飛機(jī))。

  在中國(guó)民航局發(fā)布的《輕小型無人機(jī)運(yùn)行規(guī)定(試行)》中,首次把無人機(jī)進(jìn)行細(xì)化分類,共9個(gè)等級(jí)。

 ?、?類無人機(jī),也稱微型無人機(jī)是指空機(jī)重量小于0.25千克,設(shè)計(jì)性能同時(shí)滿足飛行線米、最大飛行速度不超過40千米/小時(shí)、無線電發(fā)射設(shè)備符合微功率短距離無線電發(fā)射設(shè)備技術(shù)方面的要求且在視距內(nèi)運(yùn)行的遙控駕駛航空器。

 ?、?類無人機(jī),也稱輕型無人機(jī)指同時(shí)滿足空機(jī)重量不超過4千克,最大起飛重量不超過7千克,在視距內(nèi)運(yùn)行的無人機(jī),但不包括微型無人機(jī)。

 ?、?類無人機(jī),既小型無人機(jī)是指空機(jī)重量不超過15千克或者最大起飛重量不超過25千克的無人機(jī),但不包括微型、輕型無人機(jī)。

 ?、?類無人機(jī),既中型無人機(jī)指空機(jī)重量大于15千克但不超過116千克,最大起飛重量超過25千克不超過150千克。

 ?、?類無人機(jī)是指空機(jī)重大于116千克不超過5700千克,最大重量大于150千克不超過5700千克的大型無人機(jī)。

  實(shí)際運(yùn)行中,Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ 、Ⅳ 、Ⅺ 類分類有交叉時(shí),按照較高要求的一類分類。

  地方政府(例如當(dāng)?shù)毓膊块T)對(duì)于Ⅰ 、Ⅱ 類無人機(jī)重量界限低于本表規(guī)定的,以地方政府的具體實(shí)際的要求為準(zhǔn)。

  分類等級(jí)排列順序由低到高依次為:Ⅶ 、Ⅲ 、Ⅳ 、Ⅺ 、Ⅻ ,高分類等級(jí)執(zhí)照可行使低分類等級(jí)執(zhí)照權(quán)利(Ⅴ 、Ⅵ 分類等級(jí)不按重量級(jí)別劃分)。

  5)國(guó)界線米范圍的上方,軍事管理區(qū)、設(shè)區(qū)的市級(jí)(含)以上黨政機(jī)關(guān)、監(jiān)管場(chǎng)所以及周邊100米范圍的上方;

  7)射電天文臺(tái)以及周邊3000米范圍的上方,衛(wèi)星地面站(含測(cè)控、測(cè)距、接收、導(dǎo)航站)等需要電磁環(huán)境特殊保護(hù)的設(shè)施以及周邊1000米范圍的上方,氣象雷達(dá)站以及周邊500米范圍的上方;

  8)生產(chǎn)、儲(chǔ)存易燃易爆危險(xiǎn)品的大規(guī)模的公司和儲(chǔ)備可燃重要物資的大型倉庫、基地以及周邊100米范圍的上方,發(fā)電廠、變電站、加油站和大型車站、碼頭、港口、大型活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)以及周邊50米范圍的上方,高速鐵路以及兩側(cè)100米范圍的上方,普通鐵路和省級(jí)以上公路以及兩側(cè)50米范圍的上方;

  6)國(guó)界線米范圍的上方,邊境線米范圍的上方,軍事管理區(qū)、設(shè)區(qū)的市級(jí)(含)以上黨政機(jī)關(guān)、核電站、監(jiān)管場(chǎng)所以及周邊200米范圍的上方;

  8)射電天文臺(tái)以及周邊5000米范圍的上方,衛(wèi)星地面站(含測(cè)控、測(cè)距、接收、導(dǎo)航站)等需要電磁環(huán)境特殊保護(hù)的設(shè)施以及周邊2000米范圍的上方,氣象雷達(dá)站以及周邊1000米范圍的上方;

  9)生產(chǎn)、儲(chǔ)存易燃易爆危險(xiǎn)品的大規(guī)模的公司和儲(chǔ)備可燃重要物資的大型倉庫、基地以及周邊150米范圍的上方,發(fā)電廠、變電站、加油站和中大型車站、碼頭、港口、大型活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)以及周邊100米范圍的上方,高速鐵路以及兩側(cè)200米范圍的上方,普通鐵路和國(guó)道以及兩側(cè)100米范圍的上方;

  未經(jīng)批準(zhǔn),微型及輕型無人機(jī)不得在上述管控空域內(nèi)飛行,管控空域外,無特殊情況均可劃設(shè)為微、輕型無人機(jī)適飛空域。

  (3)植保無人機(jī)適飛空域位于輕型無人機(jī)適飛空域以內(nèi),且線米,需在農(nóng)林牧區(qū)域上方。

  這里的物流飛行平臺(tái)的經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)是按民用航空飛行平臺(tái)的經(jīng)濟(jì)效益來評(píng)估的。民用客機(jī)的效益是按單位海里/座位的全飛機(jī)平臺(tái)生命周期的費(fèi)用來折合的。比如,如果按波音公司民用飛機(jī)的設(shè)計(jì)性能指標(biāo),每位乘客運(yùn)載重量是120千克,每單位海里/座位的成本是$0.19,則每千克海里的成本為:$0.19/120千克=$0.00159(海里/千克),近似為$0.855公里/噸,或者,$1 = ¥7.3,近似為¥6.24公里/噸。

  如果按中國(guó)民航經(jīng)營(yíng)成本估算,¥0.5公里/座位,近似為:¥0.5/120千克=0.00417(公里/千克),近似為¥4.17公里/噸。注意到這里的數(shù)據(jù)是經(jīng)營(yíng)成本。如果再加上全生命周期的費(fèi)用,估計(jì)可與波音飛機(jī)的性能指標(biāo)接近或者持平。

  至于民用大型貨機(jī)和客改貨,運(yùn)營(yíng)效率的提高和飛機(jī)成本的下降的差異,其基本的物流性能指標(biāo)也在¥5.00公里/噸上下。

  以上假設(shè)飛機(jī)平臺(tái)都是在民用機(jī)場(chǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施條件下運(yùn)營(yíng),也就是從機(jī)場(chǎng)到機(jī)場(chǎng)的物流運(yùn)營(yíng)性能指標(biāo)。這個(gè)指標(biāo)就決定了創(chuàng)新物流飛機(jī)平臺(tái)的基本生存空間。

  不論民用客機(jī),還是貨機(jī),在平臺(tái)系統(tǒng)的頂層設(shè)計(jì)時(shí)就要驗(yàn)卡這樣的頂層需求KPP(Key Performance Parameter,核心性能參數(shù))。

  僅僅采用了這個(gè)頂層KPP還不夠,還要留有一定的增長(zhǎng)空間。比如說,未來每隔3-5年,運(yùn)營(yíng)改進(jìn)或者提效更新可以增長(zhǎng)1-3個(gè)百分點(diǎn)。

  從系統(tǒng)工程的全生命周期的分析來看,整個(gè)經(jīng)營(yíng)成本由以下幾個(gè)方面構(gòu)成:設(shè)計(jì)開放,生產(chǎn)制造,運(yùn)營(yíng)管理,回收?qǐng)?bào)廢。平臺(tái)的研發(fā)和制造是個(gè)大頭。

  研發(fā)與制造選址:要考慮地域優(yōu)勢(shì),人才優(yōu)勢(shì),資本優(yōu)勢(shì),環(huán)境優(yōu)勢(shì),以及市場(chǎng)與法規(guī)方面的優(yōu)勢(shì)。比如,氣候、溫度、交通、基礎(chǔ)設(shè)施等。就像要建一個(gè)酒莊,那么土地、鹽堿度、氣溫、水源、緯度等等,是不是接近世界上最好的酒莊的環(huán)境條件,溫度是不是適應(yīng)產(chǎn)品的生存特性。

  當(dāng)物流端點(diǎn)不是在大機(jī)場(chǎng),或者其一端沒有機(jī)場(chǎng)跑道時(shí),物流的運(yùn)營(yíng)指標(biāo)就另有判別方式。比如說,當(dāng)需要有垂直懸停的物流條件下,我們就可能不能充分的利用飛機(jī)的升阻特性。如圖4所示。飛機(jī)的升阻特性能夠達(dá)到10-20多倍,效率遠(yuǎn)大于旋翼機(jī)。

  由圖4可知,對(duì)于這類旋翼機(jī)、飛行汽車、直升飛機(jī)、傾轉(zhuǎn)飛機(jī),民用運(yùn)輸機(jī)的成本大約在$0.75到$2.70(整機(jī)),飛行速度在147節(jié)到300節(jié)之間。換算成公制單位,也就是272.2千米/小時(shí)至555.6千米/小時(shí)。如果整機(jī)在1-2.5噸,經(jīng)營(yíng)成本可以逼近民用固定翼大飛機(jī)的物流成本。但是,實(shí)際過程中,這么重的旋翼機(jī)很難達(dá)到這個(gè)運(yùn)營(yíng)指標(biāo)。

  如果特種無人機(jī)可以在成本、效益、方便、安全等方面得到充分的張顯,還是具有一定的市場(chǎng)潛力的。

  新就是以創(chuàng)新為引領(lǐng),質(zhì)就是要在質(zhì)量上要有極大的突破。不是1+1,而是以10倍,百倍的數(shù)量級(jí)上有獨(dú)到的改進(jìn)和增強(qiáng)。也就是從0到1,或者是從10到100的飛躍。

  比如,防火滅火方面,反應(yīng)速度要快,樓層要探得高,覆蓋面要廣,減損要明顯,人員要安全,等等。這不妨也以10倍的效益提高為新質(zhì)指標(biāo)。

  微型化指標(biāo)的含義是:如果用較小的飛行平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)的任務(wù),就不需要搞大而全的平臺(tái);如果用1元錢可以搭建的就不要化2元錢。特別是如果成本效益比能夠達(dá)到1/10的產(chǎn)品就可以開發(fā)。經(jīng)濟(jì)賬是長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展的核心理念。小型化才能市場(chǎng)化。

  比如,某省的小型衛(wèi)星,一旦它的造價(jià)降到原有的1/10,它就有了使用價(jià)值,市場(chǎng)化動(dòng)力,擁有了廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景。

  在民用航空電子系統(tǒng)的頂層需求中,往往也非常強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的增長(zhǎng)空間。比如老舊的航空電子系統(tǒng)的增長(zhǎng)空間,會(huì)被一直更新的內(nèi)容漸漸吃掉。導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫在不斷地增大,輔助功能在不斷地充填,以致飛行管理計(jì)算機(jī)的通道數(shù)、CPU機(jī)時(shí)、存儲(chǔ)器空間等增長(zhǎng)空間慢慢的變少。其結(jié)果就是FMCS經(jīng)常不同步,飛行計(jì)劃計(jì)算延遲,屏幕相應(yīng)遲鈍,以致機(jī)毀人亡的事故逐漸增多。

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