美国新型垂直起降机场建设及运行政策研究

研究背景

随着全球先进空中交通（Advanced Air Mobility，简称AAM）的迅速发展，电动垂直起降飞行器（eVTOL）作为核心技术，正逐步应用于短途运输、医疗救援和货物物流等领域。在AAM体系中，垂直起降机场（Vertiport）作为支持eVTOL飞行器运营的关键基础设施，扮演着至关重要的角色。Vertiport不仅提供起降平台，还包括乘客服务设施、飞行器维护区以及电力充电站等配套设施。这些设施的建设对于确保eVTOL飞行器安全、高效运营至关重要，特别是在地理位置偏僻，周边交通不便的地区，Vertiport可以极大提升该地区的通勤效率。同时，在垂直起降场配备先进的通信和监控系统，将进一步确保飞行安全和高效管理。

垂直起降机场设计与运行政策概述

1.美国FAA政策框架及其发展历程

美国联邦航空管理局（FAA）在支持先进空中交通（AAM）发展中扮演了重要角色，为满足电动垂直起降飞行器（eVTOL）的运营需求，推出了《工程简报105号》（Engineering Brief No. 105）（见附件政策1和4）。该简报于2022年首次发布，旨在为公共和私人垂直起降机场提供设计指导，并作为临时框架支持新兴的eVTOL技术及其运营需求。

此外，FAA在《垂直起降机场电力基础设施研究》中详细探讨了电力需求分析及配套基础设施建设问题，为支持eVTOL充电设施布局和电网适配提供了深入研究。这些研究奠定了政策更新的技术基础，体现了政策设计的实用性与前瞻性(见附件政策4)。

城市空中交通（UAM）是先进空中交通的重要组成部分，其目标是通过新型飞行器和运行模式缓解地面交通压力。在《城市空中交通运营概念》中，FAA提出了UAM走廊的设想，旨在为高频次、短距离运输任务提供专用空域。通过定义协作运行实践（Cooperative Operating Practices, COPs）和冲突管理原则，这些走廊将支持eVTOL在城市环境中的安全高效运行(见附件政策2)。这一政策框架不仅扩展了垂直起降机场的功能定位，还为机场与空域管理系统的整合提供了可能性。未来的政策将需要进一步细化UAM走廊设计和空域管控规则，以适应自动化操作和更高流量需求。

2.关键政策内容

2.1设计指导

（1）起降区（TLOF）设计

TLOF是飞行器接触地面的核心区域，其设计必须确保满足安全性和操作便利性要求。FAA建议TLOF的直径应至少为飞行器旋翼直径的1.5倍，地面需具备平整、防滑和足够承载能力的特性(见附件政策1)。

（2）最终进场和起飞区（FATO）设计

FATO是飞行器完成进场和起飞操作的区域，其空间配置需要考虑无障碍操作及紧急情况下的安全保障。FAA建议FATO的尺寸至少为TLOF的两倍，并需要进行净空管理以确保无障碍运行(见附件政策1)。

（3）安全区（Safety Area）

围绕FATO的安全区用于紧急情况下提供额外保障，FAA建议安全区宽度至少为FATO宽度的0.5倍，区域内应保持清洁并无障碍物(见附件政策1)。

2.2运行规范

FAA在简报中明确了在目视飞行规则（VFR）条件下的运行要求，包括飞行员对地面参考的可见性以及与其他飞行器的安全间隔(见附件政策1)。此外，FAA还提出了以下要点：

障碍物清理:为保障安全，TLOF、FATO及其安全区的周边应清除所有障碍物，确保无影响飞行操作的风险。

进场与离场路径设计:FAA要求设计明确的进场和离场路径，并确保这些路径远离人口密集区域，以降低潜在风险(见附件政策1)。

2.3电力基础设施

随着eVTOL飞行器电动化的普及，充电基础设施成为垂直起降机场建设的重要组成部分。FAA在《垂直起降机场电力基础设施研究》中指出，需要综合考虑以下关键要素(见附件政策4)：

电动充电站布局:每个垂直起降机场需根据预计飞行器数量和飞行频率布局足够的充电站，以避免地面运营瓶颈。

需求分析与电网适配:FAA建议在规划充电站时进行全面的需求分析，评估新增电力需求对当地电网的影响，并通过分布式能源（如光伏发电）和储能系统（BESS）提升电网适应性。

2.4政策未来发展方向

FAA在政策文件中明确提出，未来垂直起降机场的设计和运行政策将向以下方向发展(见附件政策1、5)：

支持自主飞行：随着自动驾驶技术的应用，未来eVTOL可能实现完全自主飞行。这将要求垂直起降机场配置先进的通信基础设施和监控系统。

复杂空域管理：UAM的广泛应用将带来空域管理复杂度的提升。FAA计划通过发展协作式空域管理系统及UAM走廊等概念，确保不同类型飞行器的安全协调。

环境可持续性：未来的政策将更加注重减少碳排放和降低噪音污染。FAA建议优先采用可再生能源为充电站供电，并优化机场的能源效率设计(见附件政策4)。

垂直起降机场建设与运行中的核心挑战

1.基础设施建设

1.1现有机场与直升机场改造的可行性

垂直起降机场（Vertiport）的建设需求日益增长，但完全新建设施需要高昂的成本和较长的建设周期，因此改造现有机场和直升机场成为一种现实可行的选择。根据FAA的《工程简报105号》(见附件政策1)，现有直升机场可以通过以下方式进行改造以适应eVTOL飞行器的需求(见附件政策1、5)：

空间优化：通过重新划定和设计起降区（TLOF）、最终进场和起飞区（FATO）及安全区（Safety Area），现有直升机场能够以较低成本转型为垂直起降机场。FAA建议，现有设施应优先满足尺寸、净空及障碍物清理要求，以确保飞行安全。

基础设施升级：改造过程中需要新增电动充电站及相关配套设施，例如高功率电源接入、充电控制设备和监控系统。此外，需要改进地面标记和照明以适应日夜操作需求。

运营流程调整：由于eVTOL飞行器的运行特性不同于传统直升机，改造后的机场需制定新的运营流程，例如飞行器调度、维护和充电管理等。

1.2新型垂直起降机场的选址与建设标准

完全新建垂直起降机场需要遵循一系列选址和建设标准，以满足运营需求并适应未来发展。FAA在《垂直起降机场电力基础设施研究》中提出了以下指导：

选址标准：优先选择靠近城市中心、交通枢纽或高密度人口区域的场地，以提供便捷的空中交通服务。同时，选址还需考虑空气交通流量、土地使用及噪音影响。

空间布局：新建机场需满足多架飞行器同时运行的需求，包括多功能起降平台、乘客候机设施、维修站和停车区域的综合规划。

环境与社会可行性：在选址和建设阶段需要开展环境影响评估，包括噪音污染、温室气体排放及对周边社区的潜在影响。

2.电力需求与可持续性

2.1电网负荷影响与解决方案

eVTOL飞行器的充电需求可能对电网造成显著压力，尤其是高峰运营时期的瞬时充电负载。FAA的研究表明，新增的电动充电站可能引发以下问题(见附件政策4)：

电网过载：充电站的大规模接入可能导致电压下降和变压器过载，尤其是在电网容量较低的区域。

峰值需求：快速充电设施的高功率需求可能在短时间内显著增加电网的峰值负载，从而提高运营成本。

为解决这些问题，FAA建议采用以下解决方案：

分布式能源：在垂直起降机场内安装分布式能源系统（如太阳能光伏发电设备），以分担电网负担并降低碳排放。

储能系统：引入电池储能系统（BESS）以平滑电力需求波动，同时在低谷时储存电能以供高峰期使用。

智能电网技术：通过智能电网技术实现动态负荷管理，优化电力分配，提高电网运行效率。

2.2温室气体减排与经济效益分析

eVTOL的电动化运营有助于减少航空领域的温室气体排放，但其实现依赖于充电能源的清洁化。FAA的分析表明，采用可再生能源（如太阳能和风能）进行充电，不仅能降低碳排放，还能显著减少能源成本(见附件政策4)。

在经济效益方面，机场内的分布式能源和储能系统可以帮助运营方减少电网使用费，尤其是峰值电费。同时，绿色能源的应用还可能吸引政策激励和公共支持，从而进一步增强机场的经济可行性。

3.环境与社会影响

3.1环境噪音、土地利用及公众接受度

垂直起降机场的建设和运行不可避免地会对周边社区产生一定影响。根据《先进空中交通实施计划》和《城市空中交通运营概念》，需要重点考虑以下问题：

噪音污染：eVTOL飞行器的运行噪音水平虽低于传统直升机，但在高密度运营时可能对居民生活造成干扰。FAA建议通过选址优化和飞行路径设计，将机场噪音对居民区的影响降至最低。

土地使用：机场的选址和扩建可能涉及土地征用或功能调整，这需要与地方政府和社区密切合作，确保土地利用的合理性。

公众接受度：公众对新型空中交通的接受度直接影响项目的推进速度。为此，FAA建议开展透明的信息沟通和公众参与，增强社会对垂直起降机场的理解和支持。

3.2政策制定中的利益相关者协同与参与

垂直起降机场的政策制定和实施需要多方利益相关者的协作，包括政府机构、私人企业和社区组织(见附件政策2、5)。成功的协作应包括以下要素：

跨部门协作：在政策制定和执行中，交通、能源和环境保护部门需共同参与，确保政策目标的一致性和实施的高效性。

企业参与：包括航空器制造商、能源供应商和基础设施开发商在内的企业需积极参与，为政策制定提供技术支持和市场反馈。

社区咨询：通过公众咨询和意见收集，确保政策的公平性和公众利益的最大化。

政策启示

美国联邦航空管理局（FAA）在推动垂直起降机场（Vertiport）政策制定方面展现了全球领先性。这种领先性体现在以下几个关键方面：

1.技术标准的系统性和前瞻性

FAA通过发布《工程简报105号》，为垂直起降机场的设计和运行提供了详尽的技术指导，包括起降区（TLOF）、最终进场和起飞区（FATO）、安全区（Safety Area）的具体设计要求。这种基于性能的标准不仅满足当前电动垂直起降飞行器（eVTOL）的技术需求，还为未来更高性能飞行器的适应性设计留出了足够的空间（见附件政策1、4）。

此外，FAA在技术标准中重点强调动态适应性。例如，通过明确支持自主飞行技术的发展，政策在运行路径和基础设施设计上考虑了未来自动化运行的可能性。这种前瞻性政策设计为其他国家在构建未来交通体系时提供了范例。

2.基础设施的综合性与环境友好性

美国政策高度关注垂直起降机场的基础设施需求，特别是在电动化和可持续发展方面表现出强大的综合性和技术支持。FAA通过《垂直起降机场电力基础设施研究》分析了eVTOL飞行器充电对电网的影响，并提出了分布式能源（如太阳能光伏发电）与储能系统结合的解决方案。这种设计理念不仅能满足高密度飞行器运行的需求，还能有效降低机场运营的碳足迹(见附件政策4)。

同时，FAA在政策中系统性地规划了机场能源结构优化的路径，例如通过部署智能电网技术动态调节电力需求，以应对高峰负载。结合对温室气体减排和经济效益的深入分析，这些措施将垂直起降机场与可持续发展目标紧密结合，树立了环境友好型交通基础设施的标杆。

3.运行管理的灵活性与协调性

FAA的政策强调运行管理的灵活性和多场景适应能力。垂直起降机场的设计指导中不仅包括城市中心和郊区的通用机场，还涵盖了特殊场景（如救援和物流）的使用需求。通过结合城市空中交通（UAM）的走廊规划，FAA为未来高频率、复杂空域中的飞行器协调运行提供了明确的框架(见附件政策2、4)。

此外，FAA政策通过协作式空域管理和利益相关者参与的方式，确保垂直起降机场能够平稳融入现有的国家空域系统（NAS）。例如，政策明确了飞行路径冲突管理和需求容量平衡（DCB）等技术细节，这些管理实践在提升运行效率的同时确保了飞行安全。

4.国际合作与影响力

FAA不仅在国内推行垂直起降机场政策，还通过与国际民航组织（ICAO）、欧洲航空安全局（EASA）等机构的合作，推动全球适航认证和运行标准的统一化。通过开放政策框架和共享研究成果，FAA的政策影响力扩展至全球，为其他国家提供了宝贵的政策设计参考(见附件政策3)。

5.对我国相关垂直起降机场政策制定的启示

根据美国垂直起降机场政策的成功经验，我国在制定相关政策时可以参考以下几点：

5.1建立灵活适用的技术标准

我国可以借鉴FAA基于性能的技术指导方法，制定灵活且适应性强的设计和运行标准。例如，通过明确飞行器重量、尺寸和能源系统的关键参数，为技术创新和多样化设计留出空间。同时，在初期阶段应允许不同方案的试点运行，通过数据积累不断完善标准(见附件政策1、4)。

此外，政策制定应考虑未来技术的发展趋势，例如自动驾驶、复杂空域管理和高性能能源系统。通过前瞻性标准的制定，确保政策能够满足未来长期需求。

5.2强化可持续发展导向

为实现可持续发展目标，建议我国在政策中引入环境影响评估（EIA）机制，重点关注噪音控制、碳排放管理和能源效率优化。例如，可以效仿FAA推广分布式能源与储能系统的结合，通过光伏发电和电池储能减少对电网的依赖(见附件政策4)。

同时，应通过激励政策支持绿色技术的应用，例如对使用可再生能源充电站的垂直起降机场提供税收减免或补贴。这种绿色导向的政策不仅能降低环境负担，还能增强公众对新型交通模式的接受度。

5.3构建协作式空域管理体系

结合FAA对协作式空域管理的实践，我国在政策制定时应优先考虑空域规划与飞行器运行的协调性。例如，通过设立类似UAM走廊的专用空域，支持高密度运营场景下的空域冲突管理和容量平衡(见附件政策2)。

在技术层面，可以引入实时信息共享和空域动态调控机制，以确保不同类型飞行器的安全、高效运行。同时，通过引入自动化管理系统，降低空域管理的复杂性并提升运行效率。

5.4鼓励公众参与与利益相关方协同

政策的成功实施离不开公众的支持和利益相关者的协作。建议在政策制定和执行过程中，通过举办公众咨询活动、行业研讨会和教育项目，增强社会对垂直起降机场的认知和接受度。例如，提供透明的信息沟通和公众反馈机制，以化解潜在的社会矛盾(见附件政策5)。同时，应积极引入航空器制造商、能源供应商和基础设施开发商等行业伙伴，共同参与政策的设计与实施。通过跨部门和跨行业的合作，确保政策目标的实现与执行的高效性。

5.5推动与电网基础设施和社区参与的协作

垂直起降机场的建设需要协调多方利益相关者，以确保基础设施的高效整合和社会接受度的提高。建议：加强电网协作：与电力公司和能源供应商合作，优化机场的电力需求管理，推广分布式能源和智能电网技术，以降低对传统电网的压力(FAA垂直起降机场电力基础设施研究)。促进社区参与：通过透明的公众咨询和社区互动机制，增强公众对eVTOL和垂直起降机场的认知和支持，同时解决噪音、土地利用等潜在争议。

5.6通过国际合作构建全球性适航与运行框架

随着eVTOL行业的全球化发展，我国应在垂直起降机场的适航认证和运行规则方面加强与其他国家的合作，推动全球政策的一致性。具体建议包括：建立垂直起降机场国际适航标准：通过与国际民航组织（ICAO）和主要低空航空市场的合作，共同制定适用于全球市场的垂直起降机场技术和运行标准。共享技术成果：通过开放政策框架和技术研究，与其他国家共享垂直起降机场基础设施优化、环境评估等最佳实践。推进区域协作：在我国一带一路合作国家与地区推动区域性政策对话与协作，以应对垂直起降机场运营中的技术和监管挑战。

综上所述，美国FAA在垂直起降机场政策中的领先性为其他国家提供了宝贵的参考和经验。通过制定灵活的技术标准、推动可持续发展、构建协作式空域管理体系以及鼓励公众参与，其他国家能够为本地化的先进空中交通发展奠定坚实基础。

附录1：美国新型垂直起降机场（Vertiport）建设及运行政策汇总

（检索日期截止为2024年9月）

原文作者：
王雪铖，中国民用航空局国际合作服务中心，北京

占芬，中国民航科学技术研究院运输经济研究所，北京

李明捷，中国民用航空飞行学院，广汉

刘岩、王焕，南昆士兰大学航空系，澳大利亚原文发表于《国际民航研究报告》2025年第1期。