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Vertiport障碍物限制几何构型研究报告(正式版)

Vertiport障碍物限制几何构型研究报告 ——基于ICAO Heliport Manual源头、ICAO体系与FAA体系差异的工程评估 研究日期:2026年5月29日 一、研究目的与总体判断 本报告围绕电动垂直起降航空器起降场(Vertiport)的障碍物限制几何构型开展专题研究。研究重点不是对各国标准进行一般性摘录,而是从直升机场标准源头出发,追溯FATO、TLOF、Safety Area、OLS等概念的形成逻辑,进而分析其在eVTOL城市起降场条件下为何发展出OFV等新型三维保护体积。 总体判断是:Vertiport障碍物限制并非从零开始建立,而是严格延续传统heliport标准的几何底盘。ICAO Annex 14 Volume II和ICAO Doc 9261构成源头框架;MH5013等国内直升机场标准属于该框架的本地化实施。中国团标不是另造一套净空体系,而是在延续Heliport Manual和MH5013传统OLS设定的基础上,借鉴EASA的OFV概念,用OFV把eVTOL的垂直拉起能力与传统OLS衔接起来。FAA EB105A则明显不同,其核心仍是14 CFR Part 77 imaginary surfaces,同时以D/RD和DCA处理eVTOL的新风险。 进一步说,团标的大逻辑与EASA提出OFV的初衷是一致的:当某一场址从地面安全区边界直接建立传统OLS存在困难时,不是放弃OLS,而是利用eVTOL具备垂直拉升能力的特点,先用OFV把OLS起点抬高;当抬高到能够设立传统OLS并满足越障要求时,就不再继续抬高。也就是说,OFV服务于OLS,h0服务于越障闭合。 这一路径同时避免了两个极端:一是机械套用传统直升机场OLS,导致大量城市复杂场址无法进入工程论证;二是把OFV做成依赖具体机型程序参数的复杂体积,导致场地几何不稳定、厂家数据负担过重、选址审查无法闭合。团标选择的中间路线是:传统OLS仍然有效,甚至偏保守也可接受;OFV只负责保护eVTOL从起降场表面/FATO标高垂直拉起到h0高度的过程;h0由控制障碍物决定,拉到够设立OLS即可。 OFV对垂直拉升过程的保护也应遵循工程可用性原则:第一,应尽量简化,便于选址、制图、测量和审查;第二,应尽量延续heliport源头逻辑,正好Heliport Manual和MH5013已有45°侧向保护斜面的成熟依据;第三,不应依赖某一个具体机型,而应按拟服务范围内的最不利设计机型确定D值,并向下包容较小机型。建成后的起降场是稳定基础设施,后续通过标注可用机型和运行限制来管理适用范围,而不是换一个机型就改变场地造型。 因此,研究vertiport障碍物限制必须从源头讲起。无论ICAO体系还是FAA体系,vertiport标准都不是凭空产生的,而是从heliport标准演化而来。二者的分化在heliport阶段已经存在:ICAO体系以Annex 14 Volume II和Doc 9261为源头,形成FATO、TLOF、Safety Area和OLS的国际框架;EASA和中国CAAC/MH5013/团标均应归入这一ICAO系,只是EASA在vertiport阶段率先提出OFV这一扩展概念,中国团标则在ICAO/MH5013主线上吸收OFV并重构其工程构型。FAA同样从传统heliport出发,但更多依托美国本土AC 150/5390-2D、14 CFR Part 77和空域评价制度,发展出EB105A中以Part 77 imaginary surfaces、D/RD和DCA为核心的vertiport路径。因此,FAA与ICAO不是无关两支,而是同源不同支;在传统heliport领域,两套标准长期“相爱相杀”,行业学者和工程实践不断比较其差异,并在尺寸控制、净空评价、运行安全和风险缓解等方面相互吸收、融合和发展。 在ICAO系内部,EASA PTS-VPT-DSN的开创性在于提出OFV概念。这里必须明确:EASA不是FAA旁支,而是与ICAO/CAAC同属传统heliport逻辑延伸出来的一条欧洲路径,且EASA文件自身也明确以EASA直升机场规范、ICAO Annex 14 Volume II和ICAO Document 9261 Heliport Manual为基础,同时吸收VTOL制造商和专家输入。EASA在Chapter D中还明确说明,Subpart 1的传统OLS来自Annex 14 Volume II和Doc 9261,Subpart 2才是vertiport的OFV概念。OFV确实具有突出的创意和实用价值:它敏锐地抓住了eVTOL区别于传统直升机场应用场景的关键,城市复杂地区往往无法从地面安全区边界直接建立传统OLS,但eVTOL具备垂直起降和垂直拉升能力,可以先在受保护的三维体积内拉升到一定高度,再接入传统进离场保护面。理论上,OFV解决了复杂地区无法按传统直升机场方式设立净空面的难题,这是EASA方案最重要的亮点。 中国团标的价值在于:在ICAO系内部承认并吸收EASA提出OFV的方向性创新,但不简单照搬其构型方法,而是把OFV重新嵌入ICAO/Heliport Manual/MH5013的传统OLS逻辑之中。也就是说,EASA与CAAC并非两个完全割裂的体系,二者共同基础都是heliport的FATO、TLOF、Safety Area和OLS;差异在于OFV构型方法。中国路径应以ICAO系一脉相承的技术路线为主线,在既有直升机场标准基础上,通过h0和OFV把eVTOL能力转化为可审查、可制图、可复制的净空工程方法;同时,应保持对FAA体系的开放借鉴,吸收其在D/RD区分、Part 77空域评价、DCA下洗/外洗风险控制等方面的有益成果。

图1 Vertiport障碍物限制标准源流与分化 二、源头框架:ICAO直升机场标准的几何基础 (一)FATO、TLOF与Safety Area构成全部障碍物限制的底盘 ICAO Annex 14 Volume II规定,FATO是完成最终进近至悬停或着陆、并开始起飞动作的区域;TLOF是直升机接地或离地的区域;Safety Area是围绕FATO设置、用于降低航空器意外偏离FATO风险的保护区。在ICAO/MH5013主线中,传统进近面和起飞爬升面的内边位置就是Safety Area外边界;如设置净空道,则起飞爬升面可从净空道端部起算。FATO决定运行核心、中心线和最小规定宽度/直径,Safety Area决定传统OLS的起算边界。不得把FAA Part 77中primary surface=FATO、从FATO边缘起算的概念混入ICAO系表述。

图2 ICAO Annex 14 Volume II关于FATO的定义摘录

图3 ICAO Annex 14 Volume II关于TLOF的定义摘录 从几何上看,FATO不是单纯的硬化承载面,而是航空器完成最终进近、悬停、着陆和起飞初始动作的运行包络;TLOF更偏向接地、离地和承载;Safety Area则是误差缓冲层。因此,在ICAO/MH5013主线中,OLS不是从TLOF边缘起算,也不是从FATO边缘起算,而是从Safety Area外边界起算;FATO通过确定运行区域和中心线,间接影响Safety Area外边界的位置和OLS内边宽度。 (二)Doc 9261解释了1D、0.83D与sub-1D的工程含义 ICAO Doc 9261 Heliport Manual对Annex 14条文作出工程解释,尤其说明了1D FATO与0.83D TLOF之间的关系。1D通常对应直升机最大外廓或旋翼相关包络,用于保证运行阶段的空间包容;0.83D可用于特定场景下的接地/离地区域或承载区域,但这并不意味着障碍物保护空间同步缩小。

图4 ICAO Doc 9261关于1D与sub-1D FATO/TLOF关系的说明 该源头逻辑对eVTOL研究非常关键。eVTOL也存在“整体包络”和“接地点/推进器包络”不一致的问题。如果仅以接地点或起落架范围确定起降场尺寸,容易低估航空器姿态偏差、旋翼/推进器外廓、定位误差和失效工况下的空间需求。 (三)Heliport Manual印证:基础设施按最不利设计机型,而非单一机型 ICAO Annex 14 Volume II在总则中明确提出,设计直升机场时,应考虑该直升机场拟服务的critical design helicopter,即具有最大尺寸组合和最大起飞质量的关键设计直升机。这说明直升机场从源头上就是面向一组拟服务机型设计,而不是为某一架具体航空器临时生成几何边界。 ICAO Doc 9261 Heliport Manual进一步给出“Design helicopter”的定义:即具有最大总长和最大审定起飞质量、且直升机场或水上平台按其进行设计的直升机;并特别说明这两个属性不一定集中在同一机型上。这一点非常重要:最不利设计机型并不只是“某一架飞机”,而是从拟服务机型集合中提取控制尺寸、控制重量、控制性能等最不利设计属性。 Doc 9261还在物理特性章节提出,直升机着陆区及停车区应具有足够尺寸和强度,并按需要使用该设施的最重、最大直升机布置和设计,即design helicopter。障碍物环境章节也规定,FATO应足以包含以D为直径的圆,D等于旋翼转动时直升机最大尺寸;该D圆用于包容design helicopter。 上述条文共同印证:heliport manual的基础设施设计思路,是先确定拟服务范围,再找出最不利设计机型或最不利设计属性,并用其控制场地几何、承载和净空。建成后的场地应稳定服务设计边界内的机型,而不是随每个具体机型重新改变FATO、TLOF、Safety Area或障碍物保护构型。 对应到eVTOL团标,D应由最大使用机型确定,体现航空器尺度控制;h0应由场址周边控制障碍物确定,体现环境净空控制。二者合成稳定的场址几何。只要后续使用机型不超过最大使用机型控制尺度,并满足运行限制,就应纳入同一场地净空框架,而不应换一型航空器就重做OFV造型。 (四)边界辨析:本报告主线采用ICAO/MH5013,不混用FAA定义 为避免概念混乱,本报告后续分析以ICAO/Heliport Manual/MH5013为主线,并将EASA作为ICAO系内部的欧洲vertiport扩展路径一并讨论。该主线下,FATO、TLOF和Safety Area各有不同功能:FATO是最终进近和起飞运行区域,TLOF是接地/离地区域,Safety Area是围绕FATO的误差缓冲区;传统进近面和起飞爬升面的内边位置通常位于Safety Area外边界,或在设置净空道时位于净空道端部。 FAA体系中“primary surface = FATO”“approach/departure surface从FATO边缘起算”等表述,属于FAA Part 77和EB105A的独立空域面逻辑,只在FAA旁支比较中使用。中国团标属于ICAO系延续,分析时不能把FAA的FATO边缘起算逻辑混入中国团标或MH5013的OLS构型。 三、传统OLS几何构型剖析 (一)OLS的基本构成 传统直升机场障碍物限制面(Obstacle Limitation Surfaces, OLS)是一套以FATO为运行核心、从Safety Area外边界或净空道端部向外、向上展开的二维/三维斜面系统。必须注意,ICAO/MH5013主线下的OLS组成与运行类型相关:目视/非仪表FATO通常要求进近面和起飞爬升面;精密进近、非精密进近或含目视航段面的PinS FATO才要求过渡面,并可进一步涉及内水平面、锥形面等;对于水上平台和船上直升机场,还可涉及无障碍物扇形面和限制障碍物扇形面。

图5 传统OLS几何构型:平面与纵剖面 OLS的核心几何关系是:内边位于Safety Area外边界或净空道端部,内边宽度由FATO最小规定宽度/直径与Safety Area宽度共同决定;两侧边按规定发散率向外展开;中线沿预定进近或起飞方向延伸;坡度在包含中线的铅垂面内度量。这种几何构型把“飞行路径安全”转换为“空间斜面不得被障碍物穿透”的工程审查问题。 (二)ICAO与MH5013对传统OLS的关键要求

图6 MH5013关于进近/起飞爬升面起始端和宽度的图示

图7 MH5013关于曲线进近/起飞爬升面及仪表起飞面的图示 (三)过渡面的必要性:ICAO/MH5013为按需设置,FAA为Part 77统一纳入 过渡面不能笼统理解为所有直升机场OLS的必备组成。ICAO Annex 14 Volume II中,过渡面被定义为沿Safety Area侧边和部分进近面侧边向外、向上倾斜至内水平面或规定高度的复合面,其作用是为进近面/起飞爬升面及FATO侧向提供附加障碍物保护。但在障碍物限制要求中,ICAO对不同运行类型进行了区分:精密进近FATO和非精密进近FATO要求设置过渡面;非仪表FATO则仅要求起飞爬升面和进近面。MH5013-2023延续了这一思路:精密进近、非精密进近、含目视航段面的PinS FATO设置起飞爬升面、进近面和过渡面;目视进近FATO则设置起飞爬升面和进近面。 因此,在ICAO/MH5013主线下,过渡面的必要性取决于运行方式和侧向保护需求,而不是无条件并入所有OLS。对于以目视运行为主的eVTOL起降场,核心仍是从Safety Area外边界或OFV顶面建立进近面和起飞爬升面;只有当运行方式、程序设计或安全评估需要侧向附加保护时,才应把过渡面纳入。中国团标提到“进近和起飞爬升面、过渡面起始端位于OFV顶面”,应理解为:当按所参照的MH5013运行类型需要设置过渡面时,其起始高度随OLS一起抬升至OFV顶面,而不是要求所有eVTOL场址一律设置过渡面。 FAA路径不同。FAA EB105A沿用14 CFR Part 77 heliport imaginary surfaces,将primary surface、approach/departure surface和transitional surfaces作为VFR vertiport空域面一并纳入,并规定过渡面以2:1从primary surface和approach surface侧边向外向上延伸。这反映的是美国Part 77空域评价制度的统一筛查逻辑,不应倒推为ICAO/MH5013主线下所有目视vertiport必须设置过渡面。 从工程推广角度看,过渡面应谨慎作为默认要求。对于当前以目视运行、垂直拉升和城市复杂净空为主要对象的eVTOL起降场,场址可行性的主控因素通常是控制障碍物、h0、OFV以及进近面/起飞爬升面的方向和坡度。若默认强制设置过渡面,将扩大净空控制范围,增加三维建模和审查复杂度,提高周边障碍物穿透概率,并可能降低场址通过率;其安全收益未必与增加的工程复杂性相称。 因此,过渡面宜定位为按需设置项,而不是所有eVTOL起降场的默认组成。对于目视运行、无明显侧向程序且通过OFV和进近/起飞爬升面已能形成稳定越障保护的场址,可不把过渡面作为主控面;当运行程序包含侧向元素、仪表/PinS运行、复杂转弯或安全评估表明侧向保护不足时,再按ICAO/MH5013/EASA相应逻辑设置过渡面。这样既尊重传统heliport标准中关于过渡面的安全意图,又避免在eVTOL早期工程化推广阶段过度复杂化净空设计。 (四)传统OLS的合理性与局限 传统OLS的合理性在于其简单、稳定、可测量、可审查。只要场址具备开阔进离场走廊,监管部门和设计单位可以通过平面图、纵剖面图和障碍物测量快速判断是否满足净空要求。对于机场、郊区、低密度区域和具备开阔水面或河道方向的场址,传统OLS仍是最稳妥的基础方法。 但传统OLS的局限也非常明显。城市核心区和高密度建成区往往不存在完整低角度进离场走廊。如果机械套用传统OLS,许多屋顶起降场或交通枢纽起降点将因周边建筑穿透进近面/起飞爬升面而无法成立。eVTOL具备一定垂直起降能力,标准体系因此开始考虑以受控垂直空间替代一部分低空长坡面,这就是OFV出现的根本原因。 四、OFV几何构型:从二维斜面走向三维体积 (一)OFV的基本逻辑 OFV(Obstacle-Free Volume,无障碍体积或无障碍空间)的作用,是在起降场表面/FATO标高以上建立一个不得被障碍物穿透的三维体积,使eVTOL能够在受控空间内完成垂直起降、悬停、初始爬升或最终下降,再在较高位置接入进近面和起飞爬升面。这里应避免把OFV底面与传统OLS内边混为一谈:ICAO/MH5013传统OLS内边由Safety Area外边界控制;团标OFV底面是为垂直拉升过程单独构造的保护底面。

图8 OFV几何构型:先垂直保护,再接入进离场面 因此,OFV并不是取消OLS,而是改变ICAO/MH5013主线下OLS的起算高度。传统OLS的内边位置通常位于Safety Area外边界或净空道端部;OFV路线则先建立垂直拉升保护体积,再把传统OLS的起算高度抬升到OFV顶面,从OFV顶面引出进近面、起飞爬升面,并在运行类型需要时引出过渡面。 (二)EASA:性能化OFV EASA PTS-VPT-DSN将Chapter D分为OLS和OFV两个子部分,这本身清楚说明EASA仍以ICAO传统OLS为基础,只是在复杂城市环境中增加OFV。EASA文件在总则中明确,其PTS基于EASA ADR/CS-HPT-DSN、ICAO Annex 14 Volume II和ICAO Document 9261 Heliport Manual,并在Chapter D说明Subpart 1为Annex 14和Doc 9261所提供的传统OLS,Subpart 2为vertiport建立OFV概念。其OFV不是固定尺寸几何体,而是从航空器飞行手册(AFM)或等效机型程序资料中的垂直起降程序参数推导,包括h1、h2、TOwidth、TOfront、TOback、FATOwidth、FATOfront、FATOback、θapp、θdep等。该思路在成熟机型和资料完备条件下有价值,但不宜作为我国起降场选址和净空论证的前置依赖。

图9 EASA PTS-VPT-DSN Figure D-15:由垂直起降程序体积建立OFV 需要特别指出,EASA在传统OLS部分实际上选择了“visual FATOs”的构型路径。PTS-VPT-DSN的适用范围是VFR vertiports,Chapter D的Table D-1标题即为“Dimensions and slopes of OLSs for all visual FATOs”。这意味着EASA并未把仪表直升机场那套完整复杂OLS体系直接搬入vertiport,而是在ICAO/Doc 9261传统OLS基础上,面向VFR vertiport保留进近面和起飞爬升面作为核心,并把过渡面处理为按需项。

图10 EASA Table D-1:all visual FATOs 的 OLS 尺寸和坡度 其依据主要有三点:第一,EASA PTS本身限定为VFR vertiports,服务载人、增强类别VTOL航空器;第二,城市复杂障碍物环境下,直线低空长坡面常常不可行,因此EASA在D.405中明确提出可通过曲线航迹或抬高进近/起飞爬升面起点解决;第三,EASA在D.410中仍保留ICAO逻辑,进近面内边为FATO最小规定宽度加Safety Area,位置位于Safety Area外边界或参考圆外边界,并且明确进一步指导来自ICAO Doc 9261。

图11 EASA D.410:进近面内边与Safety Area/参考圆关系 对过渡面,EASA的处理也说明其并非默认全面套用仪表直升机场OLS。D.415明确写明:过渡面的目标是在vertical procedures include lateral transit时提供保护空域;适用性为where appropriate,可在VFR vertiports中为含lateral transit的垂直程序提供。Table D-1脚注亦明确:当VTOL程序包含侧向元素时,transitional surface may be provided。因此,EASA传统OLS部分的真实逻辑是“VFR目视场址 + 进近/起飞爬升面为核心 + 过渡面按侧向程序需要提供”。

图12 EASA D.415:过渡面用于含 lateral transit 的垂直程序 EASA的开创性贡献在于明确提出OFV概念:在城市复杂净空条件下,仅依靠传统低空长坡面的OLS难以支撑vertiport布点,需要在起降场上方设置无障碍体积,以保护eVTOL垂直起降和垂直拉起阶段。这个概念本身非常有创意,也非常实用,是vertiport标准区别于传统heliport标准的关键突破之一。但OFV如何构型,仍值得商榷。EASA方法将OFV较深地绑定于机型程序参数,能够反映不同eVTOL构型、控制律、垂直程序和爬升能力差异;但其核心问题在于:如果把垂直程序高度或上部程序体积处理成相对固定、预设或通用化的要求,就很难被eVTOL本身所接受。eVTOL确有垂直拉起能力,但垂直拉起不是免费的安全裕度,而是直接消耗电能、影响航程、热管理、周转效率和商业载荷。更重要的是,现阶段多数eVTOL航空器并不具备类似传统航空器那样成熟、统一、可直接用于场址净空设计的飞行手册资料;若在标准逻辑中保留“再看AFM/厂家手册”的活口,容易导致选址阶段无法闭合、审查依据不稳定。也不应要求每个厂家、每个机型都额外生成一套数据去迎合场地标准中的OFV概念。对制造商和运营人而言,真正合理的高度不是固定高度,也不是等待手册确认的高度,而是“必须拉起的高度”。中国团标h0的价值正在于此:h0不是预设高度,也不是随具体机型变化的造型参数,而是由场址周边控制障碍物反算出的、为使传统OLS能够设定并越障所必需的垂直拉起高度。建设完成的起降场应服务于最大使用机型及其以下的全部适用机型,不能换一型航空器就重做一套OFV造型,因此h0首先是环境参数和场址参数。 (三)CASA:工程建模友好的FPA/VPS/OFV表达 CASA AC139.V-01大体继承EASA思路,但将几何关系表达为FPA、VPS与OFV:FPA是FATO Protection Area,VPS是Vertical Procedure Surface,OFV是二者之间的无障碍体积。该表达方式对三维建模、GIS净空分析和方案展示更友好。

图13 CASA AC139.V-01关于FPA、VPS、OFV的文字定义摘录

图14 CASA AC139.V-01关于OFV及相关面的示意图摘录 CASA的价值在于把“城市复杂净空”从二维剖面问题转化为三维体积问题。对于屋顶起降场、高架平台和城市交通枢纽,这种方式比单纯画进近剖面更接近实际审查需求。 (四)中国团标:严格延续heliport OLS,并以h0+OFV衔接eVTOL垂直拉起能力 中国团体标准T/CCAATB 0062-2024采用“净空良好”和“净空复杂”二元结构,但其底层逻辑始终是传统heliport OLS。净空条件良好时,直接参照MH5013,以eVTOL最大全尺寸D代替直升机最大旋翼直径;净空条件复杂时,并不是放弃OLS,而是先设置悬停高度h0及相应OFV,再把进近面、起飞爬升面,以及按运行类型需要设置的过渡面的起始端抬升到OFV顶面。换言之,OFV是传统OLS的抬升连接件,不是替代OLS的独立体系。

图15 中国团标关于h0≤D和h0>D两种OFV构型的图示 团标中,h0≤D时,OFV底面为FATO标高处边长至少2D的正方形,顶面为h0高度处边长至少2×(D+h0)的正方形;h0>D时,顶面边长至少4D,D高度以下为45°外扩面,D高度以上为竖直面。这里的h0不是抽象的经验高度,也不是为了追求“越高越安全”的保守值,而是由周边控制障碍物决定的、为使传统OLS能够从OFV顶面顺利建立并满足越障要求所需的垂直拉起高度。45°外扩面并非任意设定,其来源可追溯至直升机场标准中的侧向保护斜面。ICAO Annex 14 Volume II规定,高架直升机场FATO安全区边缘应设置以45°向外上升、水平延伸至10m的protected side slope;MH5013-2023第4.4.1条亦规定,FATO安全区周围侧向保护斜面自安全区边界起向上向外以45°角延伸至距安全区边界10m远,且该斜面上不应有突出障碍物。团标将这一heliport源头中的45°侧向保护逻辑移植到eVTOL垂直拉起空间:h0≤D时,每上升h0即向每侧外扩h0,顶面边长由2D变为2(D+h0);h0>D时,先按45°外扩至D高度,形成4D顶面尺度。若D以上仍继续按45°外扩,顶面边长将超过4D,OFV会随h0线性膨胀,城市起降场将被过度放大。参考EASA对垂直程序体积设置上限、避免无约束外扩的思路,团标在达到4D后不再继续扩大,而是转为竖直柱体,将D以上空间理解为保持既有侧向保护边界内的垂直拉起段。

图16 中国团标关于圆形FATO与OFV的补充说明摘录 因此,团标的关键不是“简化OFV”本身,而是把eVTOL可垂直拉起的能力工程化为一个具体、明确、可由障碍物反算的h0。eVTOL能够垂直拉起,但垂直段耗能高,不宜任意抬高;h0应取满足控制障碍物越障和传统OLS设定的必要高度。这里必须强调,h0由场址环境决定,而不是由单一机型决定;最大使用机型确定D和场地基准尺度后,场地应覆盖该最大使用机型以下的全部机型,不能因机型更换而改变OFV基本造型。机型垂直爬升性能、能耗、定位误差、失效工况、风环境及下洗/外洗影响用于校核运行适用性和限制条件。 五、FAA路线:Part 77面、D/RD与DCA (一)FAA EB105A未采用EASA式OFV FAA EB105A与EASA/CASA/中国团标的最大区别,是没有把OFV作为核心障碍物保护概念。FAA明确将14 CFR Part 77中适用于heliport的imaginary surfaces用于vertiport,包括primary surface、approach surface和transitional surfaces。

图14 FAA EB105A Figure 2-5:VFR Vertiport进近/离场面 作为旁支参考,FAA的VFR几何参数非常明确:在FAA EB105A/Part 77语境下,primary surface等同FATO;approach/departure surface从FATO边缘起算,长度4000 ft(1219 m),外端宽500 ft(152 m),坡度8:1;transitional surface从primary surface和approach surface侧边向外向上延伸,坡度2:1,水平距离250 ft(76 m)。该表述仅适用于FAA路径,不应反推到ICAO/MH5013主线。

图15 FAA EB105A Figure 2-6:曲线进近/离场面 曲线进离场方面,FAA要求S+R≥1886 ft(575 m),R≥886 ft(270 m),中心线总长度不小于4000 ft(1219 m)。这与ICAO/MH5013关于曲线段半径的底层逻辑相通,均体现“转弯前需有足够直线加速和稳定空间”的思想。 (二)FAA把eVTOL差异主要放在D/RD和DCA FAA并非忽略eVTOL差异,而是将差异分配到另两个概念中:一是D/RD尺寸体系,二是DCA下洗/外洗警戒区。EB105A中,D为航空器整体外廓,RD为产生升力的推进单元及起落架/接地点包络。TLOF按1RD,FATO按2RD,Safety Area按2.5D。

图16 FAA EB105A关于D与RD的定义图示 DCA(Downwash/Outwash Caution Area)用于保护人员、设施和财产免受eVTOL下洗/外洗影响。当风速可能达到或超过34.5 mph(55.5 kph)时,应设置DCA。FAA路线体现为:空域障碍物仍按Part 77面评价,eVTOL新增地面风场风险则用DCA单独控制。 六、FAA与ICAO/EASA/CASA/中国体系的核心差异

图17 FAA路线与ICAO/EASA/CASA路线的几何差异 由此可见,FAA与ICAO/EASA/CASA/中国体系的差异不是“安全程度”的差异,而是“安全空间如何组织”的差异。FAA保持传统空域面的一致性;EASA/CASA/中国则接受城市起降场需要新的三维无障碍体积。 七、几何构型合理性评估 (一)传统OLS的适用边界 传统OLS适用于航空器沿较明确、较低角度进离场路径进入和离开的场址。其优势是规则清晰、审查成熟、长期保护性强;劣势是在城市核心区容易与既有建筑冲突。适用场景包括机场内vertiport、郊区地面起降场、低密度园区、具备水面或开阔廊道的场址。 (二)OFV的适用边界 OFV适用于垂直段能力对场址可行性具有决定作用的场景。其优势不是简单“减少OLS”,而是把传统OLS起点从地面Safety Area外边界对应的低标高抬升到一个由控制障碍物决定的高度,使eVTOL只垂直拉起到必须高度h0,再按传统OLS逻辑进出。这样既利用了eVTOL可垂直拉起的能力,又避免把垂直段设计成固定的、过度耗能的通用高度。劣势是对机型性能、能耗、控制系统、程序设计和运行批准依赖更强。适用场景包括城市屋顶、高架交通枢纽、建筑密集区起降点和传统OLS难以满足的复杂净空场址。 (三)中国团标OFV的合理性和不足 中国团标以D和h0构造OFV,但不能把它理解为对MH5013/Heliport Manual的弱化或替代。其合理性在于:第一,严格保留传统OLS作为最终越障审查框架,即便偏保守也保持有效和可审查;第二,承认eVTOL具有垂直拉起能力;第三,用OFV把垂直拉起段与传统OLS衔接;第四,h0由周边控制障碍物反算确定,是环境决定的场址参数,而不是交给单一机型、尚不成熟的AFM或厂家手册决定,使净空复杂场址能够进行具体、明确、闭合的工程计算。 需要补充的是,h0不宜按固定经验高度套用,也不宜为了净空审查无限抬高。垂直拉起意味着能耗增加和运行效率降低,过高的h0可能牺牲航程和商业可行性;过低的h0则无法从OFV顶面建立合规OLS或无法越过控制障碍物。实际工程中应以障碍物穿透分析反算h0,使其成为“必须拉起高度”。机型资料、运行程序、失效工况、DCA和风环境分析可作为校核和运行限制依据,但不应成为确定h0和建立净空框架的前置活口。 八、实施难点与标准宣贯重点 (一)叫好不叫座的根本原因 近两年eVTOL起降场标准研究较多,但真正落地实施的项目有限,原因复杂,其中一个重要原因是净空逻辑难以被非机场工程背景主体理解。场址方、航空器厂家、运营人、规划部门和审批部门往往关注点不同:场址方关心用地和建设边界,航空器厂家关心垂直起降能力和能耗,运营人关心航程和周转效率,审批部门关心可审查、可追责、可长期管控的空间边界。 传统OLS本身就不容易被新型航空器厂家接受。厂家容易从“航空器能飞”出发,认为eVTOL具备垂直起降、自动控制和精准定位能力,因此不应再受传统进近面、起飞爬升面以及必要的过渡面约束。但从基础设施和监管角度看,OLS并不是因为航空器不能垂直飞行才存在,而是为了给长期运行中的进离场、越障、偏差、风影响、失效处置和责任边界提供稳定、可测量、可审查的空间框架。 (二)不能把场地标准变成厂家数据负担 如果OFV构型高度依赖每个厂家、每个机型提供的垂直程序参数,就会把基础设施净空问题转嫁给航空器厂家。现阶段多数eVTOL机型仍处于研发、试飞、适航取证和构型迭代过程中,飞行手册、运行程序、控制律、软件版本、电池与热管理能力都可能变化。要求每个厂家为每个机型额外形成一套数据来迎合OFV概念,会导致场地几何不稳定、审批依据不稳定、项目投资风险增加。 起降场是城市基础设施,应先形成稳定的净空几何框架。机型数据可以用于运行适配、可用机型标注和限制条件制定,但不应成为场地几何成立的前置条件。否则,换一个机型或软件版本就可能触发OFV重算、净空重审和工程方案调整,这与基础设施批量复制和网络化铺开相冲突。 (三)团标逻辑需要被翻译成工程语言 团标逻辑严密,但直接用OLS、OFV、h0、D、侧向保护斜面等术语解释,外部主体不易理解。更有效的表达应从问题出发:城市复杂场址并不是没有地方起降,而是很多场址无法从地面Safety Area外边界直接建立传统OLS。eVTOL的价值在于可以垂直拉升,因此可以先把航空器拉升到一个能够建立传统OLS并越障的高度。这个必须拉升的高度就是h0。 h0以下的垂直拉升过程同样需要保护空间,这个空间就是OFV。OFV构型不应复杂化,而应延续heliport已有的45°侧向保护斜面逻辑:先按45°外扩至4D,再以4D柱体向上延伸;h0落在D以下时表现为截锥,h0超过D时表现为截锥加柱体。两种图形不是两套规则,而是一套固定生成规则在不同控制障碍物高度下的截断结果。 (四)面向实施的宣贯表述 建议后续宣贯时采用如下表述:eVTOL不是不需要净空,而是可以用垂直拉升把传统净空面的起点抬高。h0就是为越过周边控制障碍物所必须抬高的高度。h0以下用OFV保护垂直拉升过程,h0以上仍按传统OLS控制进离场。这样既不放弃直升机场成熟净空逻辑,也不浪费eVTOL的垂直能力。 这一表述有助于统一各方认识:对监管部门而言,传统OLS仍然有效,审批逻辑没有断裂;对厂家而言,不要求其为每个机型重新生成一套场地几何参数;对业主而言,场地按最大使用机型和控制障碍物形成稳定边界,建成后通过可用机型标注和运行限制管理适用范围;对设计单位而言,净空论证可以转化为控制障碍物识别、h0反算、OFV构型和OLS衔接四个可操作步骤。 九、国内工程应用建议 (一)建立“双路径净空校核” 建议国内eVTOL起降场项目建立双路径校核机制:净空良好场址采用MH5013/ICAO传统OLS路径;净空复杂场址仍采用MH5013/ICAO传统OLS作为最终越障框架,但先按中国团标建立h0+OFV,将OLS起点抬升至OFV顶面。这样既保持heliport manual的源头一致性,又体现eVTOL可垂直拉起的机型特性。 (二)把h0作为专项论证参数 h0不宜作为任意工程假定值,更不应被理解为固定标准高度。其本质是“为使传统OLS能够设定并越过周边控制障碍物,eVTOL应先垂直拉起的必要高度”。计算上应先识别控制障碍物,确定传统OLS方向和坡度,再反算从何高度引出OLS可以满足越障。该高度由净空几何闭合决定,属于场址环境参数。航空器垂直爬升性能、能耗、失效后飞行能力、定位误差、控制精度、风环境和运行程序用于验证该高度是否可运行、是否需附加限制,而不用于替代净空几何判断。对城市屋顶场址,h0往往是决定项目能否成立的核心参数。 从场地供给角度看,起降场不是为某一架航空器临时生成的几何体,而是面向设计最大使用机型建立的基础设施。只要航空器不超过最大使用机型控制尺度,就应在同一场地净空框架下使用。因此,D用于确定最大使用机型下的底面和保护尺度,h0用于反映场址周边控制障碍物所要求的垂直拉起高度;二者共同形成稳定的场址几何,而不是随每个具体机型重新生成。 (三)引入FAA的RD和DCA作补充校核 建议在国内标准框架下吸收FAA EB105A的两个有价值概念:RD用于更准确描述推进器及接地点包络,避免单一D值过粗;DCA用于下洗/外洗风场风险控制,避免仅以Safety Area或OFV投影判断地面安全。 (四)形成标准化图纸成果 后续项目应至少形成七类图纸:FATO/TLOF/Safety Area平面图,传统OLS平面图和纵剖面图,OFV三维图和剖面图,h0≤D与h0>D构型图,FAA 8:1/2:1对照图,DCA与Safety Area/OFV叠合图,周边障碍物穿透分析图。 十、结论 第一,Vertiport障碍物限制的源头是ICAO直升机场标准体系。FATO、TLOF、Safety Area和OLS构成全部后续标准的共同骨架;其中FATO是运行核心,TLOF是接地/离地区,Safety Area是传统进近面和起飞爬升面内边的关键起算边界。 第二,传统OLS几何构型适合开阔进离场场景,但在城市高密度环境中存在明显局限。OFV的出现,是为了让具备垂直程序能力的eVTOL先在受保护空间内上升或下降,再接入进近/起飞爬升面。 第三,EASA的开创性在于提出OFV概念,这一点应充分肯定;但其具体构型方式,特别是对固定或预设高度、机型手册/程序资料的依赖,容易与eVTOL能耗约束、场地基础设施通用性和现阶段资料不完备现实发生冲突,因此值得商榷。CASA的FPA/VPS/OFV最适合工程建模;中国团标的h0+OFV不是简单的固定几何简化,而是把“控制障碍物决定必须垂直拉起高度、OFV衔接传统OLS”这一思路工程化,最适合国内复杂净空场址的具体论证。 第四,FAA EB105A与EASA/CASA/中国路线存在根本差异。FAA不采用OFV作为核心障碍物保护概念,而是沿用Part 77 imaginary surfaces,并以D/RD和DCA处理eVTOL尺寸与下洗/外洗风险。 第五,国内工程实践应以ICAO/Heliport Manual/MH5013一脉相承的传统OLS为主线,以中国团标h0控制障碍物反算OFV为复杂净空补充机制;同时借鉴FAA体系在D/RD区分、Part 77空域评价和DCA下洗/外洗风险控制方面的有益经验。该方法不是排斥FAA,而是明确主线与参考的关系:净空体系以ICAO系为主,FAA成果用于补强eVTOL特殊风险识别和工程校核。其核心不是为每个机型生成不同OFV,而是按最大使用机型确定D、按控制障碍物确定h0,形成稳定场地几何,并向下包容较小机型;建成后通过标注可用机型和运行限制管理适用范围。 附件:核心标准资料 ICAO Annex 14 Volume II — Heliports。 ICAO Doc 9261 Heliport Manual, Fifth Edition, 2021。 FAA Engineering Brief No.105A, Vertiport Design, 2024。 FAA AC 150/5390-2D, Heliport Design。 EASA PTS-VPT-DSN, Prototype Technical Specifications for Vertiport Design。 CASA AC139.V-01, Guidance on Vertiport Design, 2023。 T/CCAATB 0062-2024《电动垂直起降航空器起降场技术要求》。 MH5013-2023《民用直升机场飞行区技术标准》。