近年來(lái)，以多旋翼飛行器為主要形式低空慢速小目標(biāo)無(wú)人機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：無(wú)人機(jī)）發(fā)展迅速，其空中攝像、凌空飛抵、實(shí)時(shí)圖傳、運(yùn)輸投放等能力，給保密、安防和反恐等工作帶來(lái)了新挑戰(zhàn)。對(duì)于機(jī)場(chǎng)而言，更是迫切需要部署反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)預(yù)警系統(tǒng)，這里從機(jī)場(chǎng)潛在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、相關(guān)法律法規(guī)要求、市場(chǎng)發(fā)展前景分析等方面闡述我公司自主研發(fā)的多旋翼無(wú)人機(jī)預(yù)警防御系統(tǒng)的機(jī)場(chǎng)部署需求。

  機(jī)場(chǎng)潛在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

  無(wú)論民用飛機(jī)還是軍用飛機(jī)，其機(jī)場(chǎng)起降過(guò)程需要一定的范圍的“凈空”予以保護(hù)，這樣才能保證飛機(jī)的安全。然而，近年來(lái)大量出現(xiàn)的無(wú)人機(jī)能夠隨時(shí)不受約束的闖入機(jī)場(chǎng)“凈空”管理區(qū)域，引發(fā)航空不安全事件，給航空業(yè)帶來(lái)巨大損失。

  威脅航空器起降安全

  無(wú)人機(jī)直接威脅到航空器的起降安全，這是無(wú)人機(jī)飛入機(jī)場(chǎng)存在的最大隱患。這里以成都雙流機(jī)場(chǎng)為例分析無(wú)人機(jī)對(duì)民航客機(jī)起降的威脅。雙流機(jī)場(chǎng)平面圖如圖1所示，兩條跑道分別為3600米長(zhǎng)45米寬，和3600米長(zhǎng)60米寬。

圖 1成都雙流機(jī)場(chǎng)平面圖

  雙流機(jī)場(chǎng)民航客機(jī)進(jìn)場(chǎng)和離場(chǎng)航路圖如圖 2所示，進(jìn)場(chǎng)最大指示空速（IAS）為480km/h，起始進(jìn)近最大 IAS為370km/h；離場(chǎng)轉(zhuǎn)彎最大 IAS為380km/h。

圖 2成都雙流機(jī)場(chǎng)客機(jī)進(jìn)場(chǎng)和離場(chǎng)航路圖

  根據(jù)大疆無(wú)人機(jī)官網(wǎng)的數(shù)據(jù)（如圖 3所示），INSPIRE2無(wú)人機(jī)（型號(hào)T650）的最大水平飛行速度可達(dá) 94km/h，普通槳的最大起飛海拔高度為2500m，最大起飛重量為4kg。

圖 3大疆 INSPIRE 2無(wú)人機(jī)技術(shù)參數(shù)

  根據(jù)上面的數(shù)據(jù)，假設(shè)無(wú)人機(jī)與客機(jī)在進(jìn)場(chǎng)航路立面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)相遇，其情景示意圖如圖 4所示。

圖 4無(wú)人機(jī)與機(jī)場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)客機(jī) 100~500米低空迎面相遇示意圖

  根據(jù)物理學(xué)中的動(dòng)量守恒，考慮飛機(jī)質(zhì)量和無(wú)人機(jī)質(zhì)量的巨大差異，無(wú)人機(jī)撞上飛機(jī)后將變成飛機(jī)相同的速度矢量運(yùn)行，也就是說(shuō)質(zhì)量為4kg速度為94km/h的無(wú)人機(jī)在撞上飛機(jī)后變成相反方向的370km/h，其速度改變量為（370+94）km/h，而相撞時(shí)間極短，約為3ms，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律，客機(jī)受到無(wú)人機(jī)的撞擊作用力可以計(jì)算如下：

  F=ma=m × （ Δ v ／ Δ t ） =4kg × （（ 370+94 ） km/h/3ms ） =4kg ×128m/s/0.003s=170666N

  即，客機(jī)受到撞擊力約為 17萬(wàn)牛頓大小，這相當(dāng)于一顆炮彈的能量。而無(wú)人機(jī)與客機(jī)的接觸面積又極小，約為 0.02平方米，所以飛機(jī)被撞擊位置受到的壓強(qiáng)約為8.53 兆帕。目前，飛機(jī)材料還無(wú)法經(jīng)受不住如此大的壓強(qiáng)，這樣的撞擊必將造成客機(jī)的嚴(yán)重事故。

  此前國(guó)外一次無(wú)人機(jī)對(duì)民航客機(jī)機(jī)翼撞擊的視頻截圖（如圖 5所示），可以印證上面的推算，圖 5中無(wú)人機(jī)對(duì)機(jī)翼的撞擊直接導(dǎo)致了機(jī)翼被撞部分的折斷。

圖 5無(wú)人機(jī)與客機(jī)相撞視頻截圖

  延誤正常飛機(jī)起降

  當(dāng)機(jī)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)闖入“凈空”管理區(qū)域后，必須對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行有效的處置，才能允許機(jī)場(chǎng)正常起降作業(yè)。但是，目前對(duì)于無(wú)人機(jī)的處置尚沒(méi)有快速有效的手段，需要大量的時(shí)間來(lái)處理威脅，因此，可以說(shuō)一旦無(wú)人機(jī)闖入機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)區(qū)，幾乎必然對(duì)延誤機(jī)場(chǎng)的飛機(jī)起降，例如：

  2013年12月29日，首都機(jī)場(chǎng)以東空域發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)，導(dǎo)致機(jī)場(chǎng)10余班次航班延誤起飛、兩班次航班空中避讓。

  2014年8月7日下午，新西蘭皇后鎮(zhèn)機(jī)場(chǎng)，一架無(wú)人機(jī)出現(xiàn)在跑道盡頭處，一架 A320飛機(jī)為了避免與無(wú)人機(jī)相撞不得不復(fù)飛。

  2014年8月15日晚9點(diǎn)左右，臺(tái)中清泉崗機(jī)場(chǎng)上空，突然闖入一臺(tái)無(wú)人機(jī)，導(dǎo)致一架從香港飛臺(tái)中的飛機(jī)無(wú)法降落，在空中盤(pán)旋等待半小時(shí)，又因油料不足，還飛到高雄加完油，才又飛回臺(tái)中降落，降落時(shí)已經(jīng)是深夜11點(diǎn)19分，旅客被延誤超過(guò)2小時(shí)。

  2016年5月28日，在成都機(jī)場(chǎng)東跑道航班起降空域發(fā)生因無(wú)人機(jī)阻礙航班正常起降事件，導(dǎo)致成都機(jī)場(chǎng)東跑道停航關(guān)閉 1小時(shí)零20分鐘，直接造成55個(gè)航班不能正常起降，其中進(jìn)港26個(gè)，出港29個(gè)。

  2016年 6月  11日，世界最繁忙的迪拜國(guó)際機(jī)場(chǎng)遭一架來(lái)歷不明的無(wú)人機(jī)入侵，造成迪拜機(jī)場(chǎng)臨時(shí)關(guān)閉 69分鐘，從當(dāng)?shù)貢r(shí)間  11日上午  11時(shí)  36分關(guān)閉至中午 12時(shí)  45分，部分航班延誤   4小時(shí)，22個(gè)航班被迫改道其他機(jī)場(chǎng)降落。

  2017年  2月  2日  21點(diǎn)   26分，綿陽(yáng)機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)收到一架正在降落航班的緊急報(bào)告，發(fā)現(xiàn)來(lái)歷不明發(fā)光飛行器。塔臺(tái)立即通知多個(gè)部門(mén)、立即啟動(dòng)了應(yīng)急預(yù)案，暫停所有航班進(jìn)出港。3個(gè)航班備降成都、重慶，5個(gè)出港航班延誤，機(jī)場(chǎng)  2 個(gè)多小時(shí)后才恢復(fù)正常起降。據(jù)綿陽(yáng)警方初步調(diào)查，懷疑是附近有人操控“黑飛”無(wú)人機(jī)。（如圖 6所示）

圖 62017年 2月 2日綿陽(yáng)機(jī)場(chǎng)遭遇無(wú)人機(jī)“黑飛”示意圖

  增加航空運(yùn)營(yíng)成本無(wú)人機(jī)闖入凈空保護(hù)區(qū)導(dǎo)致機(jī)場(chǎng)和航空公司運(yùn)營(yíng)成本上升，消耗大量的人力物力資源。首先，按照當(dāng)前的處置方法，機(jī)場(chǎng)為應(yīng)對(duì)無(wú)人機(jī)的威脅，需要部署大量的人員和物資予以應(yīng)對(duì)，造成直接持續(xù)成本的上升；需要根據(jù)無(wú)人機(jī)威脅重新調(diào)整機(jī)場(chǎng)起降方案，造成運(yùn)營(yíng)成本上升。再者，造成飛機(jī)起降延誤，需要安排和處理旅客相關(guān)事宜，機(jī)場(chǎng)和航空公司的直接和間接的經(jīng)濟(jì)成本巨大。

  據(jù)《中國(guó)民航報(bào)》報(bào)道，2013年  12月，北京某科技公司的  3名員工，在沒(méi)有航拍資質(zhì)、未申請(qǐng)空域的情況下，操縱燃油助力航模無(wú)人機(jī)進(jìn)行航空測(cè)繪，造成多架次民航飛機(jī)避讓、延誤，軍隊(duì)出動(dòng)直升機(jī)迫降的后果。為處置此次事件，原北京軍區(qū)空軍組織各級(jí)指揮機(jī)構(gòu)和部隊(duì)共 1226人參與處置，兩架殲擊機(jī)待命升空，兩架直升機(jī)升空，雷達(dá)開(kāi)機(jī) 26部，動(dòng)用車(chē)輛  123臺(tái)，造成大量人力物力損失。北京市平谷區(qū)人民法院一審判處當(dāng)事人有期徒刑 1年 6個(gè)月，緩刑2年。

  泄露隱私和國(guó)家秘密

  無(wú)人機(jī)所提供攜帶的攝像、錄音以及某些特制的竊密設(shè)備將嚴(yán)重侵犯乘客隱私和機(jī)場(chǎng)、軍事基地等敏感地域的信息安全。無(wú)人機(jī)入侵機(jī)場(chǎng)、重要場(chǎng)所等，跟蹤和拍攝居民的行蹤，嚴(yán)重妨礙個(gè)人隱私，也可能造成商業(yè)機(jī)密泄露；無(wú)人機(jī)入侵軍用設(shè)施，能夠跟蹤和拍攝軍用裝備的行動(dòng)，對(duì)軍事基地和機(jī)場(chǎng)等核心地域進(jìn)行測(cè)繪等，這些都會(huì)造成軍事秘密泄露，其泄密途徑示意圖如圖 7所示。

圖 7無(wú)人機(jī)入侵軍事設(shè)施竊密示意圖

  現(xiàn)實(shí)中的案例包括：

  2015年11月17日下午，空軍駐河北涿州某部直升機(jī)訓(xùn)練飛行時(shí)，在機(jī)場(chǎng)以西15公里處，發(fā)現(xiàn)  1架低空飛行的無(wú)人機(jī)，經(jīng)空軍相關(guān)部門(mén)研判為“黑飛”后，迅速將這架無(wú)人機(jī)迫降于地面。同時(shí)，派出地面小分隊(duì)協(xié)助地方公安力量及時(shí)趕赴迫降地域，控制住涉事人員和無(wú)人機(jī)。經(jīng)初步調(diào)查，這架無(wú)人機(jī)為北京某航空科技公司所有，當(dāng)日未申報(bào)飛行計(jì)劃。另外，還發(fā)現(xiàn)這家公司多架無(wú)人機(jī)。

  2017年春晚安保指揮部統(tǒng)計(jì)，截止到2017年1月25日，已經(jīng)驅(qū)趕違規(guī)闖入核心區(qū)域的無(wú)人機(jī)24架次，并且擊落收繳了6架次無(wú)人機(jī)，避免了春晚節(jié)目的泄露和場(chǎng)地安全。

  相關(guān)法律法規(guī)要求

  為應(yīng)對(duì)無(wú)人機(jī)對(duì)于航空業(yè)的侵?jǐn)_，各國(guó)都在采取法律手段進(jìn)行約束或控制。

  國(guó)外法律法規(guī)

  各國(guó)紛紛對(duì)無(wú)人機(jī)使用制定法律法規(guī)。例如：日本內(nèi)閣確認(rèn)，包含小型無(wú)人機(jī)管制措施的《航空法》修正案已正式敲定。今后，未獲許可的無(wú)人機(jī)將禁止在住宅密集地及機(jī)場(chǎng)周邊飛行。違者將處以50萬(wàn)日元（約合2.5萬(wàn)元人民幣）罰金。英國(guó)民航局發(fā)布無(wú)人機(jī)安全管理規(guī)范。普通用途的無(wú)人機(jī)只能在視線可及的距離內(nèi)（大約500米）操作，飛行高度不可超過(guò)122 米；載有攝像頭的無(wú)人機(jī)不能在距離人、車(chē)輛或建筑物50米以?xún)?nèi)的地方飛行。英國(guó)民航局警告稱(chēng)，在英國(guó)機(jī)場(chǎng)起飛和降落的無(wú)人機(jī)一旦被發(fā)現(xiàn)干擾客機(jī)飛行，其操控者屬于刑事犯罪，將會(huì)面臨指控和監(jiān)禁。

  國(guó)內(nèi)法律法規(guī)

  在我國(guó)無(wú)人機(jī)管理方面，民航總局、體育總局以及無(wú)人機(jī)制造商都采取了一系列措施。

  航拍機(jī)、森林滅火機(jī)、農(nóng)用噴藥飛機(jī)等各種小型飛機(jī)屬于通用航空的范疇。中國(guó)人民解放軍總參謀部和民航局聯(lián)合發(fā)布的《通用航空飛行任務(wù)審批與管理規(guī)定》規(guī)定，凡在我國(guó)從事涉及軍事設(shè)施的航空攝影或者遙感物探飛行，其作業(yè)范圍由民航地區(qū)管理局商相關(guān)軍區(qū)審批。而從事涉及重要政治、經(jīng)濟(jì)目標(biāo)和地理信息資源的航空攝影或者遙感物探飛行，其作業(yè)范圍由民航地區(qū)管理局商相關(guān)省、自治區(qū)、直轄市政府主管部門(mén)審批。

  同時(shí)，中央軍委、國(guó)務(wù)院頒布的《通用航空飛行管制條例》第一章第四條指出，從事通用航空飛行活動(dòng)的單位、個(gè)人，必須按照《中華人民共和國(guó)民用航空法》的規(guī)定取得從事通用航空活動(dòng)的資格，并遵守國(guó)家有關(guān)法律、行政法規(guī)的規(guī)定。《中華人民共和國(guó)民用航空法》第一百四十六條規(guī)定，從事通用航空活動(dòng)，應(yīng)當(dāng)具備下列條件：（一）有與所從事的通用航空活動(dòng)相適應(yīng)，符合保證飛行安全要求的民用航空器；（二）有必需的依法取得執(zhí)照的航空人員；（三）符合法律、行政法規(guī)規(guī)定的其他條件。因此，無(wú)人機(jī)飛行須滿(mǎn)足航空器安全要求、無(wú)人機(jī)操作員資質(zhì)要求以及其他法律法規(guī)的要求。在 2016年9月21日中國(guó)民用航空局空管行業(yè)管理辦公室最新出臺(tái)的《民用無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)空中交通管理辦法》中規(guī)定：無(wú)人機(jī)飛行必須在機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)區(qū)以外；無(wú)人機(jī)起飛重量小于或等于 7 千克；無(wú)人機(jī)必須在晝間飛行；飛行速度不大于120千米/小時(shí)；民用無(wú)人駕駛航空器符合適航管理相關(guān)要求；駕駛員符合相關(guān)資質(zhì)要求；在進(jìn)行飛行前駕駛員完成對(duì)民用無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)的檢查；不得對(duì)飛行活動(dòng)以外的其他方面造成影響，包括地面人員、設(shè)施、環(huán)境安全和社會(huì)治安等。

  我國(guó)地方政府也頒布了一系列規(guī)定約束無(wú)人機(jī)“黑飛”。

  2016年9月1日，西部戰(zhàn)區(qū)空軍參謀部、民航西南地區(qū)管理局、民航西南地區(qū)空中交通管理局、四川省公安廳共同發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)全省軍民航機(jī)場(chǎng)凈空區(qū)域安全保護(hù)的通告》（簡(jiǎn)稱(chēng)《通告》），即日起，未經(jīng)軍民航職能部門(mén)批準(zhǔn)，無(wú)人機(jī)、航空模型等影響飛行安全的升空物體，不得在全省軍民航機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)區(qū)域內(nèi)飛行。如有違反，軍民航職能部門(mén)和公安機(jī)關(guān)將依法予以查處。

  2016年12月8日廣州市法制辦制定了《廣州市民用運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)管理辦法》草案征求意見(jiàn)稿，向公眾征求意見(jiàn)。對(duì)于無(wú)人機(jī)的使用，該管理辦法也作出了規(guī)定，禁止在機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)區(qū)放飛影響飛行安全的鳥(niǎo)類(lèi)動(dòng)物，施放無(wú)人機(jī)、無(wú)人駕駛的自由氣球、系留氣球或者其他升空物體。雖然我國(guó)目前出臺(tái)了一系列針對(duì)無(wú)人機(jī)的監(jiān)管政策，在一定程度上約束無(wú)人機(jī)“濫飛”的情況，但相關(guān)技術(shù)手段不足，難于無(wú)法從根本上去避免這類(lèi)事件的發(fā)生。

  市場(chǎng)發(fā)展前景分析

  近年來(lái)，無(wú)人機(jī)發(fā)展迅速，尤其是消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)出現(xiàn)只有四五年時(shí)間，但發(fā)展卻異常迅猛。世界各大機(jī)場(chǎng)都在面臨著日益攀升的無(wú)人機(jī)安全問(wèn)題，例如：根據(jù)美國(guó)聯(lián)邦航空管理局相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，美國(guó)平均每天會(huì)發(fā)生四次無(wú)人機(jī)與客機(jī)危險(xiǎn)接近事件。為解決這一問(wèn)題，由美國(guó) 850 個(gè)機(jī)場(chǎng)及數(shù)百個(gè)支持航空業(yè)的公司和組織組成的美國(guó)機(jī)場(chǎng)管理者協(xié)會(huì)與初創(chuàng)公司  AirMap 合作，近日推出了一套名為數(shù)字化通知與預(yù)警系統(tǒng)（（Digital Notice and Awareness System，D-NAS）。

  根據(jù) 2016 年數(shù)據(jù)，國(guó)內(nèi)無(wú)人機(jī)銷(xiāo)售量約為 39 萬(wàn)臺(tái)，而根據(jù)行業(yè)分析公司 IDC預(yù)測(cè)，2019年中國(guó)市場(chǎng)消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)預(yù)計(jì)出貨量將達(dá)到300萬(wàn)臺(tái)，呈大幅度上漲趨勢(shì)。雖然民航已經(jīng)出臺(tái)了相關(guān)規(guī)定約束無(wú)人機(jī)，但是面對(duì)如此數(shù)量規(guī)模的無(wú)人機(jī)，沒(méi)有受過(guò)專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練的、為了滿(mǎn)足個(gè)人興趣的、無(wú)常識(shí)無(wú)飛行法律法規(guī)意識(shí)的用戶(hù)大量存在，其監(jiān)管難于在短時(shí)間內(nèi)落實(shí)到位，無(wú)人機(jī)對(duì)于機(jī)場(chǎng)“凈空”管理的威脅還會(huì)長(zhǎng)期存在。

  對(duì)機(jī)場(chǎng)而言，反無(wú)人機(jī)防御系統(tǒng)市場(chǎng)潛力更是巨大。至2020年我國(guó)總規(guī)劃民用機(jī)場(chǎng)數(shù)量244個(gè)（如圖8所示），已公開(kāi)的軍用機(jī)場(chǎng)134個(gè)，機(jī)場(chǎng)總數(shù)量達(dá)到近400個(gè)。

圖 8國(guó)內(nèi)民用機(jī)場(chǎng)規(guī)劃圖

  我國(guó)必須加快反無(wú)人機(jī)技術(shù)的研發(fā)和部署，使機(jī)場(chǎng)具備低成本的反無(wú)人機(jī)技術(shù)手段，從而大大降低無(wú)人機(jī)侵?jǐn)_給機(jī)場(chǎng)帶來(lái)的損失。如果每個(gè)機(jī)場(chǎng)按照 2~3臺(tái)套（1~2套值班部署，1套應(yīng)急備用）部署反無(wú)人機(jī)防御系統(tǒng)，則預(yù)計(jì)短期市場(chǎng)規(guī)模接近1000余套，如果按照每套單價(jià)控制在人民幣500萬(wàn)元左右計(jì)算，市場(chǎng)規(guī)模可以達(dá)到50億。