本文以現(xiàn)代民用飛機的適航審定法規(guī)的范圍,分析飛行平臺的痛點與有效性,提出有關平臺頂層需求的指導建議。
關鍵詞:航空平臺,系統(tǒng)工程,適航審定,生命周期,痛點,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踐,都是為了航空飛行運行的安全性,可靠性,完整性提供堅實的法律基礎。由于適航范圍是一個跨學科、多功能、多對象、多目標的法律體系,所以要對其相應的范圍和有效性加以分析,為今后的平臺研發(fā)與運營提供指導。
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和民用旋翼機。
民用飛機是一種運人載物的交通工具。民用飛機分為商業(yè)飛機和通用飛機。商業(yè)飛機有國內和國際干線客機、貨機或客貨兩用機以及國內支線運輸機。通用飛機有公務機、農業(yè)機、林業(yè)機、輕型多用途機、巡邏救護機、體育運動機和私人飛機等。
2中型機: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,無線電發(fā)射設備符合微功率短距離技術方面的要求,全程可以每時每刻人工介入操控的無人駕駛航空器。
指空機重量不超過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,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)。
在中國民航局發(fā)布的《輕小型無人機運行規(guī)定(試行)》中,首次把無人機進行細化分類,共9個等級。
?、?類無人機,也稱微型無人機是指空機重量小于0.25千克,設計性能同時滿足飛行線米、最大飛行速度不超過40千米/小時、無線電發(fā)射設備符合微功率短距離無線電發(fā)射設備技術方面的要求且在視距內運行的遙控駕駛航空器。
?、?類無人機,也稱輕型無人機指同時滿足空機重量不超過4千克,最大起飛重量不超過7千克,在視距內運行的無人機,但不包括微型無人機。
?、?類無人機,既小型無人機是指空機重量不超過15千克或者最大起飛重量不超過25千克的無人機,但不包括微型、輕型無人機。
?、?類無人機,既中型無人機指空機重量大于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。
?、?類無人機是指空機重大于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。
實際運行中,Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ 、Ⅳ 、Ⅺ 類分類有交叉時,按照較高要求的一類分類。
地方政府(例如當?shù)毓膊块T)對于Ⅰ 、Ⅱ 類無人機重量界限低于本表規(guī)定的,以地方政府的具體實際的要求為準。
分類等級排列順序由低到高依次為:Ⅶ 、Ⅲ 、Ⅳ 、Ⅺ 、Ⅻ ,高分類等級執(zhí)照可行使低分類等級執(zhí)照權利(Ⅴ 、Ⅵ 分類等級不按重量級別劃分)。
5)國界線米范圍的上方,軍事管理區(qū)、設區(qū)的市級(含)以上黨政機關、監(jiān)管場所以及周邊100米范圍的上方;
7)射電天文臺以及周邊3000米范圍的上方,衛(wèi)星地面站(含測控、測距、接收、導航站)等需要電磁環(huán)境特殊保護的設施以及周邊1000米范圍的上方,氣象雷達站以及周邊500米范圍的上方;
8)生產、儲存易燃易爆危險品的大規(guī)模的公司和儲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、大型活動現(xiàn)場以及周邊50米范圍的上方,高速鐵路以及兩側100米范圍的上方,普通鐵路和省級以上公路以及兩側50米范圍的上方;
6)國界線米范圍的上方,邊境線米范圍的上方,軍事管理區(qū)、設區(qū)的市級(含)以上黨政機關、核電站、監(jiān)管場所以及周邊200米范圍的上方;
8)射電天文臺以及周邊5000米范圍的上方,衛(wèi)星地面站(含測控、測距、接收、導航站)等需要電磁環(huán)境特殊保護的設施以及周邊2000米范圍的上方,氣象雷達站以及周邊1000米范圍的上方;
9)生產、儲存易燃易爆危險品的大規(guī)模的公司和儲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、大型活動現(xiàn)場以及周邊100米范圍的上方,高速鐵路以及兩側200米范圍的上方,普通鐵路和國道以及兩側100米范圍的上方;
未經批準,微型及輕型無人機不得在上述管控空域內飛行,管控空域外,無特殊情況均可劃設為微、輕型無人機適飛空域。
?。?)植保無人機適飛空域位于輕型無人機適飛空域以內,且線米,需在農林牧區(qū)域上方。
這里的物流飛行平臺的經濟性能指標是按民用航空飛行平臺的經濟效益來評估的。民用客機的效益是按單位海里/座位的全飛機平臺生命周期的費用來折合的。比如,如果按波音公司民用飛機的設計性能指標,每位乘客運載重量是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。
如果按中國民航經營成本估算,¥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)據是經營成本。如果再加上全生命周期的費用,估計可與波音飛機的性能指標接近或者持平。
至于民用大型貨機和客改貨,運營效率的提高和飛機成本的下降的差異,其基本的物流性能指標也在¥5.00公里/噸上下。
以上假設飛機平臺都是在民用機場的基礎設施條件下運營,也就是從機場到機場的物流運營性能指標。這個指標就決定了創(chuàng)新物流飛機平臺的基本生存空間。
不論民用客機,還是貨機,在平臺系統(tǒng)的頂層設計時就要驗卡這樣的頂層需求KPP(Key Performance Parameter,核心性能參數(shù))。
僅僅采用了這個頂層KPP還不夠,還要留有一定的增長空間。比如說,未來每隔3-5年,運營改進或者提效更新可以增長1-3個百分點。
從系統(tǒng)工程的全生命周期的分析來看,整個經營成本由以下幾個方面構成:設計開放,生產制造,運營管理,回收報廢。平臺的研發(fā)和制造是個大頭。
研發(fā)與制造選址:要考慮地域優(yōu)勢,人才優(yōu)勢,資本優(yōu)勢,環(huán)境優(yōu)勢,以及市場與法規(guī)方面的優(yōu)勢。比如,氣候、溫度、交通、基礎設施等。就像要建一個酒莊,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,溫度是不是適應產品的生存特性。
當物流端點不是在大機場,或者其一端沒有機場跑道時,物流的運營指標就另有判別方式。比如說,當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的升阻特性。如圖4所示。飛機的升阻特性能夠達到10-20多倍,效率遠大于旋翼機。
由圖4可知,對于這類旋翼機、飛行汽車、直升飛機、傾轉飛機,民用運輸機的成本大約在$0.75到$2.70(整機),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/小時至555.6千米/小時。如果整機在1-2.5噸,經營成本可以逼近民用固定翼大飛機的物流成本。但是,實際過程中,這么重的旋翼機很難達到這個運營指標。
如果特種無人機可以在成本、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潛力的。
新就是以創(chuàng)新為引領,質就是要在質量上要有極大的突破。不是1+1,而是以10倍,百倍的數(shù)量級上有獨到的改進和增強。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指標。
微型化指標的含義是:如果用較小的飛行平臺能夠實現(xiàn)的任務,就不需要搞大而全的平臺;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到1/10的產品就可以開發(fā)。經濟賬是長期可持續(xù)發(fā)展的核心理念。小型化才能市場化。
比如,某省的小型衛(wèi)星,一旦它的造價降到原有的1/10,它就有了使用價值,市場化動力,擁有了廣闊的應用場景。
在民用航空電子系統(tǒng)的頂層需求中,往往也非常強調系統(tǒng)的增長空間。比如老舊的航空電子系統(tǒng)的增長空間,會被一直更新的內容漸漸吃掉。導航數(shù)據庫在不斷地增大,輔助功能在不斷地充填,以致飛行管理計算機的通道數(shù)、CPU機時、存儲器空間等增長空間慢慢的變少。其結果就是FMCS經常不同步,飛行計劃計算延遲,屏幕相應遲鈍,以致機毀人亡的事故逐漸增多。
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