无障碍空间（OFV）理念推广报告
从直升机场到 Vertiport：无障碍空间如何打开城市低空入口
eVTOL 起降场团标 T/CCAATB 0062-2024 核心创新解读
一、问题：城市装不下直升机场的净空规则
eVTOL 要在城市里飞起来，首先得有一个能安全起降的场地。但场地不是"画一个圆"就够了——航空器进出场地需要一条受保护的空中通道，确保不会撞上建筑物、塔吊或其他障碍物。
这套空中通道的规则，叫做障碍物限制面（Obstacle Limitation Surfaces, OLS）。
传统直升机场的 OLS 是一套从场地边缘向外、向上延伸的长斜面：
8:1 坡度（FAA）或类似坡度
/
/ ← 进近面/起飞爬升面
/
/
/←────────── 长达 1200~4000 米
/
┌───────────┐
│ FATO/SA │ ← 直升机场场地
└───────────┘
这个设计在机场、郊区、开阔地完全合理——周围有的是空地。
但在城市里呢？
████ ████
████ ← 80m 高楼 ████ ← 120m 高楼
████ ████
████ ╱ OLS 斜面 ████
████ ╱ ████ ← 斜面被建筑穿透！
████ ╱ ████
┌───────────┐
│ FATO/SA │ ← 城市屋顶起降场
└───────────┘
传统 OLS 的长坡面会直接穿过大量既有建筑。如果按直升机场净空标准审查，城市核心区几乎没有地方能建起降场。
这不是夸张。下图是 MH5013-2023 对直升机场进近面的几何要求——内边从安全区起算，按坡度向外延伸：
FAA EB105A 的 VFR 进离场面同样如此——从 FATO 边缘开始，8:1 坡度延伸 4000 英尺（1219米）：
一句话：不是城市不需要 eVTOL，而是城市的物理空间不允许沿用直升机的净空规则。
二、洞察：eVTOL 的垂直段能力是未被利用的资产
传统 OLS 的设计假设是：航空器沿低角度进入或离开场地。
直升机虽然也能垂直起降，但传统标准主要考虑的是沿进近面逐步下降的飞行方式。eVTOL 不一样：
传统直升机进近： eVTOL 垂直程序：
╲ │
╲ ← 低角度滑进 │ ← 先垂直拉起
╲ │
╲ │
┌───┐ ┌─────┴─────┐
│FATO│ │ FATO │
└───┘ └───────────┘
eVTOL 的分布式电推进、高冗余度设计使其垂直段能力更强。它可以先"站"起来，垂直爬升到安全高度，再转向飞离。
这意味着 eVTOL 不需要一条从地面开始的低角度长坡道——它只需要一个受保护的垂直空间把自己"抬"上去，再从上方接入传统进离场保护面。
这就是"无障碍空间"（OFV）的设计出发点。
三、OFV 是什么——一个简明的几何解释
3.1 定义
团标 T/CCAATB 0062-2024 对 OFV 的定义：
无障碍空间（OFV）：通过将安全区的外边缘向上向外延伸至悬停高度，在垂直起降点上方提供保护的空间。
翻译成工程语言：OFV 是一个从 FATO 上方向上、向外扩展的三维保护体积，内部不允许有任何障碍物穿透。
3.2 团标 OFV 的构造方法
团标用 两个参数 构造 OFV：
| 参数 | 含义 |
|---|---|
| D | eVTOL 最大全尺寸（包络 eVTOL 水平投影的最小圆直径） |
| h0 | 悬停高度（由周边障碍物和 eVTOL 飞行性能共同决定） |
情况一：h0 ≤ D（低悬停高度）
┌──────────────────────────┐
│ OFV 顶面 │ h0 高度
│ 边长 ≥ 2×(D+h0) │
└──────────────────────────┘
╱ 侧面：线性斜面 ╲
╱ ╲
┌──────────────────────────┐
│ OFV 底面 │ FATO 高度
│ 边长 ≥ 2D │
└──────────────────────────┘
底面是 FATO 高度处、边长 2D 的正方形；顶面在 h0 高度处、边长至少 2×(D+h0)；侧面线性连接。
情况二：h0 > D（高悬停高度）
┌──────────────────────────┐
│ OFV 顶面 │ h0 高度
│ 边长 ≥ 4D │
│ │ ← D 以上：竖直面
│ │
│ │
└────────┐ ┌────────────┘
│ │ ← D 高度
╱ ╲ ← D 以下：45° 斜面
┌──────────────────────────┐
│ OFV 底面 │ FATO 高度
│ 边长 ≥ 2D │
└──────────────────────────┘
D 高度以下按 45° 向外扩展，D 高度以上为竖直面，顶面边长至少 4D。
团标原文图示
以下是团标原文中的 OFV 三维示意图和纵剖面图：
3.3 OFV 的核心作用：把传统 OLS "抬"起来
这是 OFV 最关键的工程逻辑——它不是替代传统 OLS，而是把 OLS 的起点抬高到 OFV 顶面。
╲ 进近面（从 OFV 顶面引出） ╱ 起飞爬升面
╲ ╱
╲ ╱
────┴──────────────────────────┴──── ← OFV 顶面（h0 高度）
│ │
│ OFV（无障碍空间） │ ← eVTOL 在此垂直爬升
│ │
────┬──────────────────────────┬──── ← OFV 底面（FATO 高度）
│ FATO │ SA │ SA │
└──────────────────────────┘
没有 OFV 时，进近面从安全区边界起算，长坡面穿建筑。 有了 OFV 后，eVTOL 先在 OFV 内垂直爬升到 h0 高度，再从 OFV 顶面接入传统进近面——此时起算点已经"站在"了城市楼顶之上。
3.4 类比
传统 OLS = 修一条坡道从地面到天空。 OFV + OLS = 先坐电梯到楼顶，再从楼顶走坡道。
OFV 就是那个"电梯井"。
四、国际对标：不只中国在这样做
OFV 不是中国团标的独创。EASA（欧洲）和 CASA（澳洲）都采用了 OFV 路线：
4.1 EASA 的 OFV
EASA PTS-VPT-DSN 把障碍物保护明确分为两部分：Subpart 1 是传统 OLS，Subpart 2 是 OFV。
EASA 的 OFV 从航空器飞行手册（AFM）的垂直起降程序参数推导，包括 h1（低悬停高度）、h2（高悬停高度）、TOwidth（顶部宽度）等，是一种性能化方法——不同机型、不同程序会产生不同形状的 OFV。
4.2 CASA 的 OFV
CASA AC139.V-01 基本继承 EASA 思路，但术语组织更适合工程建模。它把保护体系拆成三层：
┌─────────────────────┐
│ VPS │ ← 垂直程序面（航空器到达的高度）
│ （顶部保护面） │
└─────────────────────┘
╲ ╱
╲ OFV ╱ ← 截锥体保护空间
╲ ╱
┌─────────────┐
│ FPA │ ← FATO 保护区（底部基准）
└─────────────┘
4.3 四条路线对比
┌──────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 障碍物保护路线分歧 │
├──────────────┬───────────────────┬───────────────────────────┤
│ │ 空中障碍物 │ eVTOL 新增风险 │
├──────────────┼───────────────────┼───────────────────────────┤
│ FAA │ Part 77 面 │ DCA（下洗/外洗警戒区） │
│ （美国） │ 8:1 + 2:1 斜面 │ 不采用 OFV │
├──────────────┼───────────────────┼───────────────────────────┤
│ EASA │ OLS + OFV │ downwash protection │
│ （欧洲） │ 性能化 OFV │ AFM 程序参数推导 │
├──────────────┼───────────────────┼───────────────────────────┤
│ CASA │ OLS + OFV │ FPA/VPS 建模 │
│ （澳洲） │ 工程化 OFV │ 便于三维建模 │
├──────────────┼───────────────────┼───────────────────────────┤
│ 中国团标 │ OLS + OFV │ D+h0 简化 OFV │
│ │ 简化版 OFV │ 最适合前期工程判断 │
└──────────────┴───────────────────┴───────────────────────────┘
4.4 中国团标 OFV 的定位
| 标准 | OFV 构造方法 | 参数数量 | 适用阶段 |
|---|---|---|---|
| EASA | AFM 程序参数推导 | ~10 个 | 机型确定后的详细设计 |
| CASA | FPA/VPS 工程建模 | ~5 个 | 详细设计 |
| 中国团标 | D + h0 简化构造 | 2 个 | 前期选址/方案判断 |
| FAA | 不采用 OFV | — | 不适用城市复杂场景 |
中国团标的价值在于：把 EASA 的性能化方法简化为两个参数就能用的工程工具。在机型尚未完全确定、AFM 参数不完整的项目前期，这是唯一可以快速使用的 OFV 方法。
五、工程价值：从"不可能"到"可以评估"
5.1 典型场景演示
场景：100m 高楼屋顶，拟建 eVTOL 起降场，周边有 120m 和 80m 建筑。设计机型 D=10m。
方案A：传统 OLS（无 OFV）
120m ████ 进近面 8:1 坡度
████ ╲ 需要 1200+ 米净空走廊
████ ╲ ← OLS 穿越建筑 在城市中不可能满足
100m ████ ╲ ✗
┌─────────────┐
│ FATO/SA │ 100m 屋顶
└─────────────┘
结果：OLS 被周边建筑穿透 → 选址失败。
方案B：OFV + OLS
120m ████ 进近面从 115m 起算
████ ╲ 进近面 起点已高于 120m 建筑
████ ╲（坡度可能满足）
115m ────────┬────────────┬────── OFV 顶面
│ │
│ OFV 体积 │ ← eVTOL 在此垂直爬升
│ │ 100→115m
100m ┌──────┴────────────┴────── OFV 底面
│ FATO/SA │
└─────────────┘ 100m 屋顶
结果：OFV 底面 20m×20m（2D），OFV 顶面 30m×30m（2×(D+h0)），h0=15m。进近面从 115m 高度起算，此时起点已高于大多数周边建筑 → 有可能满足净空要求。
5.2 OFV 做了什么
| 没有 OFV | 有 OFV |
|---|---|
| OLS 从安全区边界（100m）起算 | OLS 从 OFV 顶面（115m）起算 |
| 进近面立即被 120m 建筑穿透 | 进近面起点已高于 120m 建筑 |
| 选址结论：不可行 | 选址结论：需要进一步评估，但有空间 |
OFV 不是降低安全标准，而是用更合理的几何模型匹配 eVTOL 的实际运行能力。
5.3 工程意义
- 扩大可选址范围：从"只有开阔地可以"扩展到"城市屋顶、交通枢纽、高密度区可以评估"
- 为规划提供前置条件：建筑设计和城市规划可以在方案阶段就预留 OFV 空间
- 给审查提供可操作标准：净空审查不再是"有障碍物就否决"，而是"评估 OFV + OLS 是否可构造"
六、h0 怎么取——OFV 的关键决策
团标将复杂净空问题转化为 h0，但 h0 不是随意取值。它至少由以下因素决定：
h0 取值决策流程
═══════════════
┌──────────────────────┐
│ 1. 周边障碍物调查 │ ← 最高控制障碍物在哪？多高？
└──────────┬───────────┘
▼
┌──────────────────────┐
│ 2. 传统 OLS 试算 │ ← OLS 从哪个高度起算能越障？
└──────────┬───────────┘
▼
┌──────────────────────┐
│ 3. 确定 h0 最小值 │ ← h0 = OLS 起算高度 - FATO 高度
└──────────┬───────────┘
▼
┌──────────────────────┐
│ 4. eVTOL 性能校核 │ ← 该机型能否垂直爬升到 h0？
│ 垂直爬升能力 │ 爬升过程能耗是否可接受？
│ 爬升能耗 │ 失效工况是否安全？
└──────────┬───────────┘
▼
┌──────────────────────┐
│ 5. 综合确定 h0 │ ← 取"障碍物要求的最小 h0"
│ 与 OFV 几何 │ 和"机型性能允许的最大 h0"
│ │ 的交集
└──────────────────────┘
h0 的本质是：为确保传统 OLS 能够设定并越障，eVTOL 应先垂直拉起的必要高度。
七、展望
OFV 是中国 eVTOL 起降场团标面向城市场景最核心的设计创新。但它是一个好的起点，不是终点：
- h0 取值标准化：团标给了定义和几何，但取值流程有待工程实践积累和标准化
- 下洗/外洗交叉影响：OFV 几何边界内是否有人员暴露在 eVTOL 危险风场中，需要专项研究
- 多构型适配：多旋翼、倾转旋翼、复合翼在垂直段的横向偏移特性不同，简单 D+h0 可能需要补充
- 与 FAA RD/DCA 的融合：FAA 的推进器相关尺寸（RD）和下洗警戒区（DCA）对中国团标有参考价值
一句话总结：
OFV 让 eVTOL 的垂直起降能力从"飞机的一项性能参数"变成了"城市规划可以使用的空间设计工具"。它不是让城市为航空器让路，而是让航空器用自身能力适配城市的空间约束。
本报告基于 T/CCAATB 0062-2024《电动垂直起降航空器起降场技术要求》及相关国际标准研究编写。
详细技术分析参见 30_研究专题/05_Vertiport障碍物限制几何构型研究报告_草稿.md
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