列入国家计划项目，NASA先进空中交通(AAM)项目推进加快

编者按：美国国家航空航天局（NASA）的航空创新者将城市空中交通（UAM）这一术语改为先进空中交通（AAM）。为便于读者更好地了解AAM，本文将根据NASA的官方资料对AAM进行简要的介绍。

AAM，英文全称Advanced Air Mobility，即先进空中交通，它包括如小型无人机、电动飞机、自动空中交通管理等等一系列的创新性航空技术。这些技术正在改变航空业在人们日常生活中所扮演的角色，这当然包括了货物和人员的流动。

UAM，英文全称Urban Air Mobility，即城市空中交通，代表的是AAM最复杂、最令人兴奋的概念之一，这一概念包括在人口密集的城市向公众提供高度自动化的商业服务飞机。这个概念在业界引起了极大的兴趣和巨大的行业投资。UAM设想的未来是，通过采用先进的技术和新的操作程序，让切合实际的、成本效益好的空中旅行成为大都市区域的综合运输方式。出于这一原因，美国国家航空航天局（NASA）将UAM定为AAM项目的最初目标。

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AAM的愿景是，帮助新兴航空市场安全地开发出一套航空运输系统，使用颠覆性的新型飞机在诸如本地区、区域内、跨区域或者城市等之前没有航空服务或者航空服务不完善的地区开展货运或航运服务。AAM包含NASA在UAM方面的工作，并将为美国工业界和公众提供实质性的利益。具体内容包括：

• 为转型中的局域和区域内任务提供安全、可持续、方便、经济适用的航空服务；
• 客运和货运以及空中工作任务，如基础设施检查或者搜索和救援行动；
• 约50英里半径的农村或城市局域任务，以及在城市区域之间、农村地区之间或农村和城市地区之间长达几百英里的区域内任务。

作为航空业的催化剂，AAM项目将激活这些市场，并在AAM内部开发和验证系统级概念和解决方案，并协调航空研究任务理事会（ARMD）的其他项目，这些项目都在实现UAM方面发挥作用。

ARMD的这些项目包括：

• 航空交通管理——e探索
• 颠覆性的垂直起飞技术
• 飞行验证和各种能力
• 系统级安全
• 变革性的工具和技术
• 的技术内容和方法

另一方面，AAM项目规划还包括以下技术内容和方案：自动飞行和应急管理子项目、高密度垂直复杂环境（Vertiplex）起降子项目和国家计划子项目。

1.自动飞行和应急管理（ACFM）子项目

这一项目主要是开发有效的UAM系统架构和研究成果，用以支持飞行器和飞行员接口系统标准。这些标准可以实现“协同和尽责”的自动化。

AAM项目主要任务是帮助UAM生态系统达到UAM4级成熟度（UML-4），这个级别的特征是中等总流量级别和中等复杂程度的运行，并且其运行依赖于协作和自动响应。预计在对几项关键的监管规定进行修改之后就会启用UML-4，这些改变将会显著提升UAM运输的可靠性和扩展性。

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监管方面的这些变化将把UAM运行扩展到仪表气象条件领域。一些高度安全的自动化系统将要开通某些选定的、安全性至关重要的功能，从而降低对飞行员和空管员所需的专业技能和相关培训的要求。

AFCM子项目是为了解决某些基础性的自动化障碍而设立的，要朝着UML-4方向前进就需要解决这些障碍，并在下列领域取得重要研究进展：

• 合规的飞行和推进系统控制功能能力；
• 与UAM飞行器配置和操作相一致的飞行器驾驶员/操作员界面
• 以及用于飞行器操作的简化飞行操作方法。

AFCM子项目将通过2类途径解决自动飞行器驾驶方面的关键障碍。一是通过开发有效的系统概念和研究成果为集成的驾驶员接口系统提供相关的指导方针和标准，二是通过开发和验证符合简化飞行器操作质量和运行理念的候选认证方法。

AFCM还将通过为系统、服务和功能开发并验证相关性能要求，以解决有效的飞行器自动化问题，通过这些性能要求可以达到预期的自动化能力；为支持UML-4目标区域运行的飞机自动化和开发可适用于机载和远程操作和评估初步系统概念和架构；并为非传统运行范式下的关键自动化要达到的必要保证水平制定指导方针。

2.高密度垂直复杂环境起降（HDV）子项目

开发高密度垂直复杂环境原型来评估高效、可扩展的飞机运行、飞行以及空域管理程序，以及支持AAM运行所需的互操作能力。

HDV负责自动化技术和体系结构的开发和完善，这些技术和结构可以满足AAM运营基础设施的需求。为此，HDV将重点围绕垂直起降机场终端环境所需的概念、需求、软件架构以及技术的开发和测试等方面开展工作，尤其是要重点关注在这些环境中如何通过自动化提高飞行运行的安全性、效率和可扩展性。尽管HDV技术、需求和架构将与广泛的AAM运行相关，但HDV项目将专注于那些特别针对且与UAM运行紧密结合的用例。

UAM在垂直起降机场领域运营的主要障碍包括缺乏对所需技术的标准化，以及支持垂直起降机场快节奏和高吞吐量的UAM业务性能; 支持成熟的自动进场和降落的概念、程序和技术; 自动融合和保持间距; 以及垂直起降环境中电动垂直起降（eVTOL）运行的自动应急决策。

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验证所必需的评估和测试实践在发展过程中也存在某种障碍，作为遵守现有的或未来相关规定的一种手段，会自动从监管机构降低“安全信用”保证值。这一点在使用自动化技术保障无人驾驶飞行器（UAS）进行超视距（BVLOS）运行时尤其明显。此外，飞机、空域服务提供商和支持日益密集的业务所需的垂直机场系统之间的数据信息交换也存在某种关键障碍。解决这些障碍对于确保行业做好支持UAM UML-4运行准备至关重要。

HDV子项目将通过设计专门用于UAM运行的概念、过程和技术来解决这些挑战，并使用小型UAS进行分量表测试来评估UAS和垂直机场自动化架构的适用性和验证需求。HDV将利用ARMD项目组合的研究成果来开发一个测试环境，通过这个测试环境捕获自动化飞机之间的交互和数据交换、空域服务领域的自动化，以及垂直起降机场的自动化，以评估出入高密度运行的垂直起降机场环境的概念验证方案。

HDV子项目将使用“爬行、行走、奔跑”的方法来建立运行环境的复杂性，并将飞机-空域-垂直起降自动化技术集成到一起并逐步对其进行完善，进而支持三个主要用例：(1)自动着陆；(2)自动融合和保持间隔；(3)制定自动应急决策。HDV将专注于与用例相关的技术差距（例如自动着陆能力和自动化垂直起降）的发展，并将利用和集成其他ARMD技术或行业技术，以支持构建垂直起降测试所需的环境。

3.国家计划子项目

为了帮助美国将AAM变成现实,鉴别和解决AAM将要面对的挑战，NASA计划举办一系列AAM国家计划活动（NC）来帮助公众树立对AAM安全的信心，并在引发公众的兴趣的同时促进全社区的学习。加快城市、郊区、农村和区域环境中的客运和货运新兴航空市场的实现。这一计划旨在：

• 提升公众对AAM安全的信心；
• 让未来的汽车制造商和运营商，以及未来的航空服务提供商对不断变化的监管和运营环境有深入的了解；
• 促进整个团体的学习，同时捕捉公众的想象力；
• AAM国家计划将把飞机制造商和空域服务提供商汇集到一起，以确定飞行器性能、安全保证、空域互操作性等方面的成熟度水平，并开发和验证民用综合解决方案。

NASA还将与业界合作伙伴合作，制定以下测试方案：

• 解决AAM飞行器和空域系统主要的安全和集成障碍；
• 强调对商业可行性和公众对AAM运行信心的关键运行挑战；
• 确定AAM系统开发的需求。

第一套AAM国家计划测试“NC-1”将使参与者能够验证相关场景下的综合运行情况，包括：

• 双向网络飞行计划通信；
• 超出视线运行；
• 模拟载具和运行意外；
• 动态交通规避和轨迹管理；
• 在有真实结构（如城市环境中的建筑物）和相关机械乱流的情况下渐进或降落在降落区域。

NC-1将以工业部门提出的用于低密度、低复杂性环境的初始商业运行安全方案为基础。第一套AAM国家计划测试将使参与者能够验证相关场景下的综合行动，包括那些行业合作伙伴所要求的将初步的商业运营扩展到更为复杂环境下运营所需的关键性因素。

国家计划是一系列活动，旨在考验工业界逐步执行更困难的生态系统级的系统级安全和集成场景的能力，验证实用和可扩展的系统概念，并建立需求和标准知识库。国家计划系列活动的目标是通过对候选运行概念和场景的集成验证来提高AAM的安全性和加速扩展性。

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NC通过一系列场景来增加复杂性、先进技术，以及与美国联邦航空局（ACC）合作进行标准化测试来验证运行使用的准备能力。NASA认为，AAM全生态系统战略可以作为航空团体促进政府、行业和学术界共同提高城市空中交通成熟水平的一种工具。

NC子项目还包含自动化系统技术领域的集成化工作，集成工作的重点是全系统自动化技术架构的飞行评估与集成。全系统自动化技术架构设计用于实现UML-4和NC。NC子项目同时还是AFCM和HDV子项目中自动化技术的关键顶点验证目标。

编译：鸢飞科技