“新”空中出行/电动垂直起降航空器飞行员培训白皮书

“新”空中出行/电动垂直起降航空器 驾驶员培训白皮书 新”空中出行/电动垂直起降航空器飞行员培训白皮书 “新”空中出行/电动垂直起降航空器驾驶员培训白皮书 2022年12月 沃兰特|珠海翔翼|安胜 前言 党的二十大报告中，习近平总书记强调，必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势。 近年来，随着科技的发展，“新”空中出行(IAM,InnovativeAirMobility)理念下的产物——电动垂直起降(eVTOL,ElectricVerticalTakeoffandLanding)航空器正逐步进入人们的视野。IAM将推动航空领域的发展进入一个新时代，开辟出一条新赛道，迎来了一个新兴产业。同时，这项创新也产生了对eVTOL航空器驾驶员的巨大需求。 eVTOL需要怎样的驾驶员？这是对行业提出了一个新的重要问题。有别于传统民航飞行员，eVTOL航空器驾驶员将采用全新的方式在城市低空空域环境中飞行。这些特点都决定了现有的飞行员培训方案与eVTOL行业的实际需求存在明显的差异。当前，为eVTOL航空器驾驶员制定一套全面、高效、适用的培训体系迫在眉睫，这也给训练机构及训练设备制造商带来了机遇和挑战。 本白皮书将对eVTOL航空器驾驶员培训体系的建设及其可行性进行探讨和诠释。 新”空中出行/电动垂直起降航空器飞行员培训白皮书 目录 1.介绍1 2.总体原则和假设2 3.驾驶员需求3 4.eVTOL运营特点5 5.驾驶员的取证和培训6 6.eVTOL飞行模拟训练设备11 7.总结13 1.介绍 图片来自沃兰特 我们正处在航空发展的一个新时代中——未来空中出行的时代。颠覆性技术发展让航空企业正在制造变革性的航空器，并在航空领域中产生一个全新的行业。这种变化也将产生对训练有素的专业驾驶员的巨大需求，以在全球安全地大规模运送乘客和货物。 迄今为止，全球已经有300多家企业在开发用于各种“新”空中出行（基于任务的电动垂直起降航空器，全球有700余个型号在研制过程中，将用于满足城市空中出行、航空货运、应急响应和其他运营场景对eVTOL产品和服务的巨大需求。 当今的航空运输系统是乘客和货物最安全的旅行方式之一。随着技术的每一次重大进步，局方、航空器制造商和运营人都会实施相应的变革以确保公共安全。 作为在人口密集区上空飞行的航空器，eVTOL的安全标准必须很高才能获得局方和公众的认可， 也才能显著降低事故风险，事故可能对这个新兴产业造成灾难性影响。 虽然目前行业内更多的注意力都集中在飞控系统、动力系统和基础设施上，但驾驶员的培训同样至关重要。我们需要接受一个事实，即eVTOL驾驶员从一开始就将成为该行业不可或缺的组成部分。他们将在空中安全地驾驶eVTOL，并作为与飞行客户的沟通渠道。出于这个原因，驾驶员将是该行业成功的重要因素。拥有一支受过专业训练的eVTOL驾驶员队伍将是实现未来空中出行广泛商业化和公众接受的关键途径。 由于需要大量的eVTOL驾驶员，我们应该将这一行业视为飞行培训的一个新机会，新的培训技术和流程将以一种经济有效、可扩展的方式培训驾驶员，确保航空安全并满足eVTOL的独特需求，先进的培训体系和训练设备将降低机组人员的培训成本。 2.总体原则和假设 本白皮书的总体原则和假设是基于IAM/eVTOL将为每个人提供安全、绿色、负担得起的日常航班的总体目标。航空器技术、运行环境、规章环境的任何演变始终都是追求保障航空安全。由于IAM面对更为复杂的运行环境，eVTOL的设计和运行都需要追求极高的安全标准，不会低于，甚至是超过现有商业航空的最高安全标准。 eVTOL航空器 IAM/eVTOL的安全性要求是极高的，最突出的要求是在人口密集区上空运行时，“灾难性事件”可能以每十亿飞行小时才发生一次最大平均概率发生。 IAM/eVTOL在成为完全自主飞行之前需要经过阶段性的发展，例如通过简化飞行操纵(SVO,SimplifiedVehicleOperation)逐步过渡到完全自主飞行，完全自主飞行的实现不会早于2035年投入使用。 不同的主机厂将生产具有不同程度的自动化水平的航空器，因此将带来对驾驶员的不同程度的要求。 eVTOL的主要构型包括多旋翼、复合翼和倾转旋翼，都将使用分布式电推进系统，这可以最大限度的减少航空器噪音并消除直接的碳排放。 IAM/eVTOL的飞行精细管理能力、非正常飞行检测与干预能力、空地协同自主运行能力显著提升。 影响训练需求的eVTOL属性包括自动化水平、构型、乘客座位数量飞行速度和航程。 IAM运行 IAM/eVTOL的主要运营场景包括空中游览、应急救援、空中出租车、空中班机、城际旅行，货运等，它们都将需要依据运营场景符合一定的运营要求，相关运营人需要获得认证，不同的运营场景也将进一步影响训练需求。 空域和空中交通管理 有人无人航空器融合，按照先通用后运输、先隔离后融合逐步实现无人驾驶航空融入国家空域体系，基于算力提升有人无人航空器融合飞行的态势实时感知、安全预警告警和高效运行管控能力。 IAM/eVTOL的运营初期飞行路线会复现用有直升机航路或经授权的预定义航路。 IAM/eVTOL的运营初期将最大程度的利用现有航空运输系统提供的基础设施、程序和服务。 空管(ATC,AirTrafficController)的参与仅限于根据运营需求设计和设置IAM/eVTOL专用空域/航路，接收IAM/eVTOL空域/航路状态，并根据需要响应IAM/eVTOL的非正常事件。 驾驶员取证和培训 资格认证方法考虑到传统的飞行员培训概念相对落后，因此不会对候选人的实际能力水平做出反应，国际民航组织基于胜任力的训练和评估(CBTA,Competency-BasedTrainingandAssessment)方法对于飞行员进行IAM/eVTOL此类新型运行、新型航空器的培训可以提供一个很好的基础。 只有已经持有常规飞行执照的驾驶员才能在eVTOL运行初期参与eVTOL的载人飞行操作，让有经验的驾驶员在运行的初始阶段驾驶eVTOL航空器，在此阶段获得的经验和数据将有助于为未来的IAM/eVTOL开发一个强大而全面的驾驶员合格审定规则。 eVTOL驾驶员执照上签注的航空器类别等级为具备垂直起降能力的航空器（不含直升机）。 3.驾驶员需求 全球航空业一直在努力招募和培训足够有经验的飞行员，而越来越多的行业参与者意识到，从2023年到2025年，eVTOL航空器的开发和IAM运营的启动将进一步增加对专业驾驶员的需求。 根据咨询公司麦肯锡(McKinsey&Company)预测，新兴的城市空中出行(UAM,UrbanAirMobility)到2028年对eVTOL驾驶员的需求将多达60,000名，相当于商业飞行员总数的10%。即使其增长如同在其他行业报告中所暗 示的那样延迟几年，随着首个IAM运营的启动，仍然代表着对新驾驶员前所未有的需求。VerticalAerospace公司在其报告《TheFutureofAdvancedAerialMobility》中预测，仅VerticalAerospace一家eVTOL公司，到2032年，为支持其UAM的运营，将需要超过21,000名驾驶员来驾驶eVTOL航空器。在现有的飞行员培训体系中，飞行员培训所需的时间和成本在整个飞机运营成本中占比很高。因此，在eVTOL进行商业运营前，合理的驾驶员培训体系和训练设备都将至关重要。 4.eVTOL运营特点 在IAM/eVTOL运营初期，eVTOL驾驶员的工作任务和今天进行商业飞行的飞行员相似。这些eVTOL航空器会在机场、直升机机场或垂直起降机场进行起降，驾驶员将从他们的运营部门或飞行签派员那里收到他们的日常任务。他们将了解天气预报和实况（如NOTAM,NoticetoAirmen)和参阅eVTOL航空器的维护记录，将检查航空器是否已准备就绪，并确保航空器电池满足飞行计划的要求。eVTOL驾驶员将在起飞前执行当天分配的任务：将乘客或货物从A点运送到B点。但IAM/eVTOL将有着很多不同于传统航空的运营特点，而这些运营特点都必须反映在驾驶员培训中，并且需要提供驾驶员与运营环境相同的训练环境。 短周期 首先运行周期短，很多运行任务的持续时间很短，可能不到半个小时，也意味着驾驶员经常处在飞行的关键阶段（起飞和着陆在所有飞行阶段中会比传统飞机占更大的比重）。eVTOL的运营环境是全天候的，驾驶员可能每天要经历非常多的关键的飞行阶段，而不是过去的2至4个关键飞行阶段。尽管基于SVO的eVTOL正在不断优化来减少驾驶员的工作量，但现阶段大多数航空器的起飞、降落和过渡还不是自动化的，所以，初期阶段eVTOL驾驶员的培训需要考虑机组疲劳管理等。 高密度空域 eVTOL的运营场景中航空器密度高，在eVTOL的初步运营中会和其他航空器共享空域，可能会使用现有的直升机航路或者预定义的通过 授权的航路。随着需求的增加，会有越来越多的航空器同时飞行在相近的航径上。由于航空器之间的距离更小，驾驶员需要拥有更强的飞行管理能力和更高的决策能力。对于飞行模拟训练设备(FSTD,FlightSimulationTrainingDevice)来说，拥有高密度航空器的沉浸式环境至关重要，可以使用人工智能(AI,ArtificialIntelligence)生成其他航空器，也可以与其他在FSTD中训练的学员相关联，以模拟高密度空域的运行环境。 城市环境 eVTOL航空器的起降很可能会在市区内的直升机停机坪、垂直起降机场、高层建筑的顶部等，这是不同于传统航空的起降环境。同时，eVTOL航空器会低空飞行在城市内和城市间，这种飞行方式也让驾驶员在训练城市环境中的态势感知上有着新的需求，这也对飞行模拟训练设备提出了新的要求。 5.驾驶员的取证和培训 预计最初的eVTOL驾驶员将由来自具备丰富固定翼和直升机经验的商业飞行员组成。这些驾驶员将需要具备与传统飞行员相同的技能水平，并且需要具备能够满足eVTOL航空器独特能力和设计需求的额外技能组合。此外，这些eVTOL驾驶员将在充满挑战的交通管理环境中航行，与传统飞机和直升机协调的同时，还需应对城市上空环境带来的挑战。建立eVTOL行业与传统民航行业协同合作伙伴关系以及培训计划，将有助于满足行业在未来对eVTOL驾驶员的需求。对于eVTOL驾驶员而言，这也能为其提供进入航空公司、公务机或直升机公司的途径，为其航空事业开辟新的机会。当然，创建这些新的职业道路需要原始设备制造商、运营人、局方和驾驶员本身之间的共同合作。 简化飞行操纵（SVO） 对于IAM/eVTOL产业来说，驾驶员的培训时间和培训成本将是取得市场成功的必要条件。当前，商照（CPL）的培训成本对IAM/eVTOL大规模运营带来的限制是难以接受的。因此，新兴eVTOL行业的上游（即主机厂和关键系统供应商）应有动力去采取更强有力的立场来接受SVO的概念。尽管SVO并不是一个新概念，从原则上讲，SVO试图利用自动化飞机系统和功能来代替飞行技能，使航空器更容易飞行（同时保持同等或更好的安全水平)，从而减轻机组人员的工作量，让他们可以专注于高层/战略级别的任务，例如决策和风险管理，进而减少驾驶员的培训时间和成本。 飞行技能 驾驶员培训一般可以包括三个方面：理论知识、飞行技能和飞行小时数要求。eVTOL的飞行技能可以分为以下13个类别，包括: 飞机操纵：确保航空器在所有飞行阶段都受控的所需技能。 机载系统应急程序：针对机载系统故障采取的标准程序，让航空器进入安全状态。 驾驶舱/乘客应急程序：针对人为造成的紧急情况（如紧急医疗状况、起火等），确定并执行适当的操作程序。 通讯：与本航空器以外的各方交换信息，以提高操作