無(wú)人機(jī)對(duì)民航客機(jī)有多大威脅？

訊：去年一個(gè)溫暖的夜晚，兩架隸屬于美國(guó)軍方的uh-60m“黑鷹”直升機(jī)在紐約市斯塔頓島上空為位于曼哈頓附近舉行的聯(lián)合國(guó)大會(huì)年度會(huì)議擔(dān)任低空巡邏警戒任務(wù)。在日落時(shí)分，一架鞋盒大小的無(wú)人機(jī)與編隊(duì)中一架直升機(jī)相撞，這次撞擊撞傷了直升機(jī)的主旋翼、窗框和天線系統(tǒng)。事后對(duì)于附近機(jī)場(chǎng)的檢查揭露了一件之前從來(lái)沒(méi)有發(fā)生過(guò)的事情——一架民用無(wú)人機(jī)在美國(guó)空域撞上了載人飛行器。美國(guó)軍方、美國(guó)國(guó)家運(yùn)輸安全委員會(huì)和其他相關(guān)機(jī)構(gòu)正在竭盡全力調(diào)查此次事故的發(fā)生經(jīng)過(guò)和原因。

雖然這些問(wèn)題很重要，但是航空研究員對(duì)于研究小型無(wú)人機(jī)能造成的危害更有興趣，比如這架造成斯塔頓島空中碰撞的1.4千克重的四旋翼無(wú)人機(jī)，這些無(wú)人機(jī)很有可能對(duì)直升機(jī)和低空飛行的客機(jī)產(chǎn)生威脅。但是航空安全機(jī)構(gòu)掌控的與輕型無(wú)人機(jī)相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)可謂少之又少。美國(guó)聯(lián)邦航空管理局預(yù)測(cè)在2020年將在美國(guó)銷售700萬(wàn)架無(wú)人機(jī)。

無(wú)人機(jī)的碰撞威脅已經(jīng)引起了飛行員們的足夠重視，有的時(shí)候，因?yàn)閾?dān)心與無(wú)人機(jī)發(fā)生碰撞，飛行員們甚至?xí)和Ｒ恍┚仍蝿?wù)。去年8月，消防員在美國(guó)蒙大拿州賴斯山脊進(jìn)行滅火作業(yè)時(shí)，因?yàn)樵诟浇炜罩邪l(fā)現(xiàn)了一架未經(jīng)許可放飛的無(wú)人機(jī)暫停了直升機(jī)作業(yè)。在后來(lái)的幾個(gè)月的休斯頓市，政府機(jī)構(gòu)發(fā)布了不讓私人無(wú)人機(jī)靠近用來(lái)定位和疏散“哈維”颶風(fēng)受災(zāi)群眾低空飛行飛機(jī)的初步警告。但航空界對(duì)相關(guān)問(wèn)題還存在爭(zhēng)議，即“與無(wú)人機(jī)碰撞的風(fēng)險(xiǎn)是否大于停止飛機(jī)進(jìn)行救災(zāi)作業(yè)的后果”。

執(zhí)行搜索和救援任務(wù)而低空飛行的直升機(jī)更加容易受到無(wú)人機(jī)的威脅，因?yàn)樗麄兣c消費(fèi)級(jí)和商用無(wú)人機(jī)共同使用一片空域。英國(guó)克蘭菲爾德大學(xué)裝甲系統(tǒng)和國(guó)防科學(xué)院的ian horsfall教授說(shuō)道，“不只是一些出現(xiàn)在錯(cuò)誤地方的不受控制的無(wú)人機(jī)，一些被有執(zhí)照的飛手控制的無(wú)人機(jī)也有可能和直升機(jī)相撞，這是由直升機(jī)的飛行性質(zhì)導(dǎo)致。”horsfall說(shuō)道。這架美國(guó)軍方的“黑鷹”直升機(jī)在斯塔頓島上空大概150米處飛行時(shí)受到撞擊。小型無(wú)人機(jī)在紐約城的大多數(shù)地區(qū)都受到限制，但是在某些地方還是允許飛行，其中包括斯塔頓島的latourette公園——只要無(wú)人機(jī)的飛行高度在120米以下。

固定翼飛行器不會(huì)在四軸無(wú)人機(jī)的飛行高度層中待太久，但是一旦發(fā)生撞擊，它們還是會(huì)受到嚴(yán)重的傷害。在斯塔頓島事故發(fā)生短短一個(gè)月之后，在加拿大魁北克市，一架無(wú)人機(jī)與一架雙發(fā)螺旋槳飛機(jī)相撞。這架比奇“空中國(guó)王”a100飛機(jī)執(zhí)行讓·勒薩熱國(guó)際機(jī)場(chǎng)的跑道進(jìn)近程序時(shí)，在450米的高度處，它的左側(cè)機(jī)翼與一架無(wú)人機(jī)相撞。在之后的地面檢查中，左側(cè)機(jī)翼的上層表面和除冰系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了輕微刮痕。加拿大交通部長(zhǎng)marc garueau在新聞發(fā)布會(huì)中認(rèn)為如果這起無(wú)人機(jī)撞穿了駕駛艙風(fēng)擋或摧毀飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)可能會(huì)導(dǎo)致“災(zāi)難性“的后果。

確實(shí)如此，最嚴(yán)重的情況莫過(guò)于無(wú)人機(jī)擊穿了低空飛行器的駕駛艙風(fēng)擋或者導(dǎo)致主發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車。但是根據(jù)javid bayandor的研究，這些危害大小非取決于無(wú)人機(jī)和有人駕駛飛行器的種類。javid bayandor是紐約州立大學(xué)布法羅分校的航空航天結(jié)構(gòu)和混合動(dòng)力防撞（crashworthiness for aerospace structures and hybrids，crash）實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)始人和主管。之前在弗吉尼亞理工學(xué)院和州立大學(xué)，bayandor和他的同事花費(fèi)了數(shù)年的時(shí)間來(lái)整理超過(guò)150架無(wú)人機(jī)的模型數(shù)據(jù)，并且通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬這些無(wú)人機(jī)對(duì)飛行器的威脅。“我們不僅僅對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行分類，并找出它們?cè)诓煌吞?hào)的飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)上的碰撞痕跡，”bayandor說(shuō)道。“同時(shí)，我們還在研究可能的減輕損害的方法。”

2016年，英國(guó)交通部和軍事航空管理局認(rèn)為無(wú)人機(jī)導(dǎo)致的碰撞可能會(huì)比鳥擊更加嚴(yán)重，因?yàn)轼B類更加柔軟。英國(guó)的研究人員們通過(guò)發(fā)射不同尺寸的定制無(wú)人機(jī)去撞擊直升機(jī)和大型航空器的擋風(fēng)玻璃，在這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)1.5公斤級(jí)的無(wú)人機(jī)有可能擊穿飛行器的風(fēng)擋。

消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)對(duì)于高空飛行的商用飛機(jī)僅僅具有非常小的威脅；一架噴氣式飛機(jī)只會(huì)在起飛和降落時(shí)與無(wú)人機(jī)共用一個(gè)空域，并且對(duì)于無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)，噴氣式飛機(jī)的飛行速度非常快。最大的風(fēng)險(xiǎn)可能是無(wú)人機(jī)被渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)吸入。bayandor的防撞實(shí)驗(yàn)室曾經(jīng)制作過(guò)一個(gè)模擬視頻用來(lái)展示無(wú)人機(jī)是如何在噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)中被切成碎片。“這些碎片有時(shí)會(huì)以高速在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)到處亂撞，并且持續(xù)損害發(fā)動(dòng)機(jī)。”bayandor說(shuō)道。

但是研究人員們認(rèn)為，整體來(lái)說(shuō)，無(wú)人機(jī)對(duì)于任何種類飛行器的碰撞威脅還保持在一個(gè)相對(duì)較低的水平?，F(xiàn)在沒(méi)有太多關(guān)于因無(wú)人機(jī)撞擊或近失導(dǎo)致事故的案例，2016年4月喬治梅森大學(xué)默卡圖斯中心的一項(xiàng)研究通過(guò)分析鳥擊數(shù)據(jù)來(lái)研究四軸無(wú)人機(jī)的危害。研究人員發(fā)現(xiàn)即使美國(guó)空域中大概有一千萬(wàn)只鳥，每年也僅僅只有百余起鳥擊事故發(fā)生。這篇研究認(rèn)為：“和空域中數(shù)量如此眾多的鳥類相比，造成危害的鳥擊是非常稀少的。”同時(shí)，報(bào)告指出至少需要2千克重的無(wú)人機(jī)才能對(duì)航空器造成危害。

“現(xiàn)在還沒(méi)有太多無(wú)人機(jī)相撞事故，同時(shí)再想一下現(xiàn)在航班的數(shù)量，我認(rèn)為我的懷疑是正確的，即飛機(jī)不會(huì)像媒體有些時(shí)候讓我們擔(dān)心的那樣經(jīng)常墜毀。”斯坦福大學(xué)智能系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的主管、航空工程師mykel kochenderfer說(shuō)道。他認(rèn)為近期在美國(guó)和加拿大發(fā)生的事故是“對(duì)于無(wú)人機(jī)操作者的警鐘”，即對(duì)航空安全的潛在影響。