无人机关于飞机的干扰重要是两个维度,一个是信号干扰,另一个是撞击的风险,我们先来聊聊信号干扰这个问题。
飞机的起飞、降落阶段被称为黑色10分钟,也就是起飞阶段的3分钟和降落阶段的7分钟。根据调研,80%的飞机事故都出现在这黑色10分钟里,所以这段时间的安全是整个飞行过程中最重要的环节。但是起飞、降落阶段时,飞机上的飞行控制系统、自动导航系统、自动驱动系统、起落装置以及通讯设备,很多都有可能受到其它无线信号的干扰,造成系统判断错误酿成大祸。这也就是为何在起飞、降落阶段时,我们会被强制要求关闭手机、电脑等等具有通讯功能的电子设备的重要原因。
不过我了解就算说了你们可能也不会关机,顶多调整成飞行模式,我就真见过从头到尾没关机的乘客。
飞机在起飞、降落阶段会依赖自动导航系统,而自动导航系统又要比较纯净的电磁环境,一旦受到干扰很可能会接收到错误的信号,出现错误的应对措施。
比如说被信号干扰造成飞机与塔台通讯链路中断,也许只是干扰和中断极短的时间,也可能造成飞机的轨道偏移。因为飞机本身的飞行速度很快,所以有很大概率会发生撞上塔台或者其它建筑等等事故,后果十分严重。
目前所有的民用无人机都要用到无线电技术来实现定位、遥控、图像传输等功能。无人机飞的通讯频段也基本是2.4G或者900M、5.8G;而机场所有的通讯频段基本都是固定的,或者规定的被限制保护的频段范围。按理说不会造成冲突,大家意识中感觉不会出现干扰问题,但是谁又能够保证呢?
还有,现在民用无人机图片传输都只有默认的8个通道。很多人为了能够防止干扰中断图片传输会强行破解原有的限制,获得最多32个信道,这样很有可能造成无人机的无线信号与民航的无线信号冲突和相互干扰。假如刚好无人机在机场附近飞行,酿成大祸的可能性就会很高。
当然现在的电子仪器尤其是飞机上的设施都十分精密,而且具有很好的防护性和抗干扰性,假如无人机能够干扰飞机无线信号,那也绝对是概率极小的偶然事件,但是你能说因为概率极小就不采取措施吗?所以每次有无人机跑错片场的时候所有天上航班都会临时备降其它机场,机场内航班都会暂时停运。
飞鸟撞击的问题都没有被妥善解决之前,无人机悄悄的来了,对飞机的威胁提升到了新高度。无人机的飞行高度和鸟类相似,但是速度方面远超过鸟类。即使是小型的玩具无人机,与客机发生碰撞造成的破坏力也要高于飞鸟撞击。鸟类虽然体型大小各异,但重要由皮肉和骨骼组成。而无人机则是由固态塑料、金属结构、电池等等元素构成,硬度和坚固性方面的提升会导致发生撞击之后,破坏力远超过鸟类。
无人机撞击飞机的破坏力到底有多大?之前英国克兰菲尔德大学的教授及其团队进行过相关的实验。他们将一个与无人机大小、重量和材质相同的物体弹射向静止的飞机特种罩上,弹射的速度可以达到321公里每小时,与飞机低空飞行时的速度相仿。
目前的客机重要以喷气式涡轮发动机设计为主,要是无人机撞击发动机呢?在这个问题上,相对速度已经不在讨论范围内了,破坏的程度由当前飞机发动机的功率级来决定(也就是涡轮叶片的转速)。
另外,无人机上都会有锂离子电池,假如电池进入了发动机的燃烧室中,内部的物质会被点燃,后果不堪设想。假如是撞在挡风玻璃上,也会造成很大程度的伤害,甚至可能是人员伤亡。在目前的鸟类和无人机破坏飞机机身和发动机的事故中,虽然绝大部分事故没有造成严重的损坏,但是维修的周期也会十分漫长,而且费用也是巨大的。飞机的特种无法准确的探测到这些物体和它们所处的位置,所以不能够从远程进行防范。当飞行员通过肉眼看到这些物体的时候,距离已经非常近,危险也非常近了。
关于防范无人机黑飞的问题,可以分为四个维度来进行分析:细化规范、实名监控、技术限制和提前教育。
1、应该继续加大处罚力度、细化规范
早在2013年,我国民用特种局就出台了《民用无人机驾驶特种器系统驾驶员管理暂行规定》,要求飞出视距(距离超过500米或高度超过120米)或驾驶空机重量大于7公斤的无人机操控人员需持有执照。在2015年,美国、日本、英国、新西兰等国,还有我们国家的上海再次加大了规范力度。
2016年,民航局空管行业管理办公室公布《民用无人驾驶特种器系统空中交通管理办法》,其第十条规定,民用无人驾驶特种器飞行应当为其单独划设隔离空域,明确水平范围、垂直范围和使用时段。可在民航使用空域内临时为民用无人驾驶特种器划设隔离空域。但飞行密集区、人口稠密区、重点地区、繁忙机场周边区域,原则上不划设民用无人驾驶特种器飞行区域。面对无人机危险黑飞的问题,规章制度再次细化,但是由于处罚力度的不足,黑飞问题仍然没有得到妥善的解决。
针对这个问题,2017年初公安部公布的有关《中华人民共和国治安管理处罚法(修订公开征求意见稿)》公开征求意见的通告就涉及到无人机黑飞问题:在低空飞行无人机、动力伞、三角翼等通用特种器、特种运动器材,或者升放无人驾驶自由气球、系留气球等升空物体的,处五日以上十日以下拘留;情节较重的,处十日以上十五日以下拘留。
2、实名制出售无人机,进行售后监控
在实名制出售这部分,占有90%市场份额的行业龙头大哥大疆最有话语权了。像是汽车很早就做到了一人一车一牌,无人机为何不行?大疆的每一个无人机产品都有唯一的SN识别码,并且每一个部件也有唯一的识别码,与SN码相对应。购买无人机可以模仿买车的过程,将SN码绑定购买者个人的详细信息,做到一人一机一码相对应,这样出现问题之后就可以找到相关的负责人。
3、从技术上对无人机进行限制
大疆给出的方法是,以机场每条跑道两端的中心为圆心,半径最高4.5公里,划定椭圆形区域,设置为禁飞区域。再扩大区域设定为限制飞行区域。之后在跑道的两端延伸出两片扇形的区域也作为限飞区域,因为飞机的起降会使用到这两个区域。在无人机内部预装这些限制的区域坐标,如此飞手在限飞和禁飞区域黑飞,无人机本身可以不执行起飞命令或者无法驶入限飞和禁飞区域。大疆的方法可以显著地改善无人机对机场的入侵以及对民航飞机的威胁,希望行业内其他厂商可以跟进。
4、加大力度规范、培训无人机驾驶员
其实不管是法规政策,还是厂商的技术限制,还是有关部门的监管,最终黑飞的问题还是发生在少数驾驶员上。假如没有这些喜爱黑飞的驾驶员,问题也不会这么严重。针对无人机驾驶员的培训以及安全教育问题也是必须重视起来的。
黑飞不对,但民间组织的方法并不可取。面对政策的不完善和黑飞驾驶员的猖獗,很多国家已经成立了反无人机联盟的民间组织。与特种机构不同,民用组织没有专业而且昂贵的设备,所以带来的防御手段和主动攻击手段也没有那么显著的效果。
在前年,曾经有过美国的反无人机联盟民间组织在波士顿马拉松比赛上用网枪猎捕一些不请自来的无人机。但是实话实说,这种做法虽然解决了民愤,但是做法本身是违法的,毕竟侵害到别人的私人物品。所以民间组织的方法是不可取的,大家不要效仿。