據(jù)ASSURE網(wǎng)站2017年11月28日刊文，上月，加拿大的一份報告指出，一架無人機與一架在魁北克市國際機場進近的噴氣飛機可能發(fā)生碰撞。該事件重新引發(fā)了公眾對小型無人機系統(tǒng)(sUAS)與商用飛機之間發(fā)生空中碰撞的擔憂，以及該風險對航空旅行安全的含義。
盡管聯(lián)邦航空局(FAA)尚未能決定性地解決這些問題，但在“通過卓越研究實現(xiàn)UAS系統(tǒng)安全的聯(lián)盟”(ASSURE)框架下由一流大學聯(lián)盟進行的研究，已使得對小型無人機與商用飛機和公務機空中相撞相關的物理損傷開始有了更好的理解。
ASSURE研究小組于2016財年開始研究，使用密西西比州立大學，蒙大納州立大學，俄亥俄州立大學和威奇托州立大學的獨特資源。這個研究小組著手回答當sUAS和飛機之間發(fā)生碰撞時會出現(xiàn)什么情況這一問題。
ASSURE主任，密西西比州立大學的Marty Rogers表示：“雖然鳥類對飛機的碰撞已有詳細記錄，但更硬且重量更大的sUAS對飛機結構和推進系統(tǒng)的碰撞卻知之甚少。這項工作的成果對于美國和全球商業(yè)航空旅行的安全至關重要。”
美國東部時間今天中午12點15分，在FAA位于華盛頓特區(qū)的聯(lián)邦總部，F(xiàn)AA和ASSURE成員宣布了他們在《sUAS空中碰撞嚴重程度評估最終報告》中的發(fā)現(xiàn)。
研究人員首先確定最可能出現(xiàn)的碰撞情景。這是通過審視sUAS和載人飛機雙方的使用環(huán)境來完成的。研究小組隨后根據(jù)這些碰撞情景以及它們在對方面前暴露的可能性選擇了商用飛機、公務機和sUAS。
商用窄體運輸機(的模型)按照波音737和空客A320的特性進行選擇，這兩種飛機代表了70%的商用飛機機隊。公務機的模型代表了一架利爾噴氣30/40/50。類似地，研究小組選擇了一款小型四旋翼和一款固定翼無人機，作為載人飛機最有可能出現(xiàn)的代表。
研究人員確定了最有可能發(fā)生碰撞的載人飛機的部位是機翼前緣，垂直和水平安定面以及前風擋。
ASSURE的研究人員還對FAA此前用于風扇葉片飛出測試的現(xiàn)有噴氣公務機尺寸的渦扇發(fā)動機模型的風扇部分進行了發(fā)動機碰撞仿真。FAA / ASSURE團隊進行的此項研究，是為了更好地了解下一階段研究的范圍，以及對其后續(xù)研究和發(fā)動機吸入測試必不可少的關鍵變量。
威奇托州立大學碰撞動力學和計算機械實驗室主任Gerardo Olivares博士說：“在材料和部件級別測試的支持下，進行了計算機仿真，以確定sUAS與載人飛機碰撞的影響。由于這項任務非常復雜，從成本和時間的角度來看，通過全尺寸物理測試來進行這項研究是不可行的。另一方面，仿真使我們在12個月的時間內得以研究超過180個碰撞情景。為了確保結果準確地預測碰撞的實際物理行為，我們花費了大量的時間開發(fā)、檢驗和驗證載人飛機和無人機的詳細模型。一旦模型得到驗證，我們可以在將來使用它們來研究其他碰撞場景。”
研究人員在所有sUAS碰撞仿真中觀察到不同程度的機體和發(fā)動機損傷。他們確定，能量(拋射物質量和速度)和sUAS的剛度是碰撞損傷的主要驅動因素。這項研究表明，碰撞的嚴重程度也取決于sUAS的設計特性和碰撞的動力學特性。
商用飛機制造商設計飛機結構部件的要求是，尾翼可抵御重量達8磅的鳥的撞擊，擋風玻璃可抵御重量為4磅的鳥的撞擊。ASSURE仿真顯示，sUAS碰撞比同等尺寸和速度的鳥撞造成了更大的損傷。sUAS組件比鳥堅硬得多，后者的肌體大多由水組成。因此，鳥撞認證規(guī)則對無人機來說是不適用的。此外，監(jiān)管當局不要求制造商設計出足以抵御與其他飛機碰撞的商用飛機和公務機。
ASSURE研究小組還對sUAS的鋰電池同時進行了物理測試和仿真。典型的高速撞擊導致電池完全損壞，因此在這種情況下，不會由于電池短路而增加火災風險。然而，在一些著陸和起飛過程中的低速碰撞時，電池并未被徹底破壞。在其中的一些仿真中，電池仍留在飛機機體內，并可能增加由電池引發(fā)火災的風險。
上述研究結果顯示了適當?shù)难芯亢捅O(jiān)管對于在擁擠的國家空域系統(tǒng)中使用sUAS的重要性。雖然設計特性的調整可以降低無人機空中碰撞的嚴重程度，但是sUAS飛行員和公眾必須了解并遵守安全sUAS操作的監(jiān)管規(guī)則。通過安全分離所有飛機(載人和無人的)以防止這些碰撞的發(fā)生是至關重要的。FAA將依靠sUAS業(yè)界以幫助開發(fā)適當?shù)臋z測和規(guī)避技術，以使這些飛機不會在飛行中相遇。
這是為了理解和量化空中碰撞的潛在嚴重性而進行的一系列研究項目中的第一個。后續(xù)研究將在今天發(fā)布的針對航線飛機機隊研究成果基礎上，考察與典型通用航空(GA)飛機、旋翼機和高涵道比渦扇發(fā)動機碰撞的嚴重程度。由于研究的范圍和規(guī)模，以及對工業(yè)界和國家空域安全的影響；后續(xù)研究將被分為多個階段，并從今年開始，并延續(xù)至21財年。
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