ISO 54912023 垂直起降.电动货运无人驾驶飞机系统（UAS）垂直起降（VTOL）的基础设施和设备标准立项发展报告

垂直起降——电动货运无人驾驶飞机系统垂直起降基础设施与设备标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Vertiports—InfrastructureandEquipmentforVerticalTake-offandLanding(VTOL)ofElectricallyPoweredCargoUnmannedAircraftSystems(UAS)摘要随着城市空中交通（UAM）与先进空中交通（AAM）产业的快速演进，电动垂直起降飞行器及其无人驾驶货运系统已成为全球航空运输体系变革的重要方向。为确保此类飞行器安全、高效、有序地融入现有空域与地面基础设施体系，国际标准化组织（ISO）于2023年6月发布了ISO5491:2023标准——即《垂直起降——电动货运无人驾驶飞机系统垂直起降的基础设施和设备》。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制依据、核心内容及技术架构，并深入分析了标准所涉及的垂直起降场分类、基础设施设计、地面支持设备、通信导航监视系统、安全应急管理等关键模块。报告指出，ISO5491:2023的发布填补了国际层面针对电动货运UAS垂直起降基础设施标准的空白，为各成员国开展垂直起降场规划、设计、建设与运营提供了统一的技术基准。同时，本报告探讨了标准与ICAO、EASA、FAA等国际民航组织的政策衔接关系，并对标准在我国的实施路径与修订方向提出了前瞻性思考，旨在为相关政府部门、科研机构、规划设计单位及运营企业提供参考和借鉴。关键词：垂直起降场；电动货运无人机系统；基础设施与设备；国际标准化组织；城市空中交通；标准化Keywords:Vertiports;ElectricallyPoweredCargoUAS;InfrastructureandEquipment;InternationalOrganizationforStandardization(ISO);UrbanAirMobility(UAM);Standardization一、引言1.1研究背景全球航空运输业正经历从传统有人驾驶向智能化、无人化、绿色化方向转型的深刻变革。无人机系统（UAS）技术日趋成熟，其在物流配送、应急救援、农业植保、地理测绘、城市管理等方面的应用场景不断拓展。尤其在货运领域，电动垂直起降（eVTOL）无人驾驶飞机凭借其垂直起降能力、低噪声特性、零排放优势和灵活部署特点，被视为未来城市低空物流的重要载体。然而，电动货运UAS的大规模商业化运行面临一个核心瓶颈——缺乏与其运行特征相匹配的地面基础设施与设备。传统机场面向有人驾驶固定翼飞机设计，难以满足eVTOL飞行器频繁起降、快速充电、自动化装卸、远程监控等特殊需求。垂直起降场（Vertiport）作为专为垂直起降飞行器设计的地面基础设施，其标准化建设已成为推动UAM产业落地的关键前提。1.2标准立项的必要性在国际层面，各国对垂直起降场的规划建设仍处于探索阶段，技术标准分散且不统一。不同国家和地区在垂直起降场的选址原则、物理尺寸、净空要求、充电设施、通信协议、安全间距、消防保障等方面存在显著差异，不利于跨国运行和产业协同。与此同时，电动货运UAS在载重能力、飞行性能、运行模式上与传统客运eVTOL存在本质区别，需要专门的基础设施设计规范予以支撑。在此背景下，国际标准化组织航空航天器技术委员会（ISO/TC20）启动了垂直起降基础设施与设备的国际标准编制工作。经过多轮国际研讨和技术论证，ISO5491:2023于2023年6月2日正式发布，成为国际上首部专门针对电动货运UAS垂直起降基础设施与设备的指导性标准。二、标准概述与编制情况2.1标准基本信息ISO5491:2023由国际标准化组织（ISO）正式发布，标准全称为《垂直起降——电动货运无人驾驶飞机系统垂直起降的基础设施和设备》（Vertiports—Infrastructureandequipmentforverticaltake-offandlanding(VTOL)ofelectricallypoweredcargounmannedaircraftsystems）。标准分类号为“航空器和航天器综合”，采用英文作为官方语言，现行有效。该标准在ISO标准体系中属于航空地面基础设施领域的专项技术标准，是ISO/TC20框架下针对垂直起降基础设施制定的系列标准之一。2.2编制过程与参与力量该标准自项目预研阶段起即得到了来自全球多个国家的广泛关注。编制工作汇聚了航空器制造企业、机场规划设计机构、无人机运营单位、通信导航技术公司、能源设备供应商、适航审定机构及多所高校和研究机构的专家学者。在标准起草过程中，编制组广泛收集了全球范围内垂直起降试验场建设、无人机物流配送试点项目、城市空中交通示范工程等领域的实践经验和技术数据，参考了国际民航组织（ICAO）发布的《垂直起降场设计指南草案》、欧盟航空安全局（EASA）发布的《垂直起降场原型技术规范》（PTS-VPT-DSN）、美国联邦航空管理局（FAA）发布的《垂直起降场设计工程简报》（EngineeringBriefNo.105）等文件，并充分吸纳了IEEE、SAEInternational等相关国际组织在通信协议和地面设备方面的已有标准成果。三、标准主要内容分析3.1标准的范围与适用对象ISO5491:2023明确规定了电动货运UAS垂直起降场在设计、建造、运营和维护过程中所涉及的基础设施与设备的技术要求和推荐做法。标准适用于以电动为主要动力来源的货运无人驾驶飞机系统，同时兼顾了混合动力系统的兼容性需求。需要特别说明的是，标准聚焦于货运型UAS的运行特征——包括货物自动装卸、无人值守运行、频繁起降作业等——而对以载人为主要目的的垂直起降设施仅作参考性延伸。该标准的适用场景涵盖了独立式垂直起降场、建筑物顶部起降平台、地面改造型垂直起降场以及临时性/移动式起降设施等多种形式，并针对不同场景提出了差异化的技术要求。3.2标准的技术架构ISO5491:2023在技术架构上按照系统工程的思路，将垂直起降基础设施划分为六大核心模块：场地规划与物理设计、地面支持设备、能源供应系统、通信导航监视系统、安全与应急系统、运营管理支撑系统。以下对各模块进行要点分析。3.2.1场地规划与物理设计标准对垂直起降场的选址条件、起降坪（TLOF）尺寸、最终进近起飞区（FATO）尺寸、安全净空区（SafetyArea）范围、滑行通道、障碍物限制面等物理参数做了明确规定。在起降坪尺寸设计方面，标准引入了以货运UAS最大外形尺寸（D值）为基准的推导方法，并充分考虑了多旋翼、复合翼、倾转旋翼等不同构型飞行器在尾流特性上的差异。针对货运运行特点，标准还特别提出了货物装卸区与飞行区之间的安全距离控制要求，以及自主装卸设备的对接接口规范。3.2.2地面支持设备地面支持设备模块涵盖系留装置、货物装卸系统、飞行器固定与锁止机构、地面引导设备、环境监测设备等。标准对自动货物装卸系统的对接精度、承载能力、兼容性等级进行了分级规定，并给出了不同等级对应的技术参数建议。针对无人值守运行场景，标准对自动化程度、远程监控、故障告警等提出了明确的功能性指标。3.2.3能源供应系统鉴于电动货运UAS对充电基础设施的高度依赖，标准将能源供应系统放在了突出位置，具体包括充电功率等级划分、充电接口标准、电池更换设备、电能质量要求、备用电源配置等。标准提出了从慢充到超级快充的多级充电体系，并对不同级别的充电设备与飞行器电池管理系统（BMS）之间的通信协议兼容性提出了要求。此外，标准还引入了可再生能源接入的推荐做法，以配合全球航空业碳减排目标。3.2.4通信导航监视系统为保证电动货运UAS在垂直起降场及其周边空域的安全运行，标准对通信导航监视（CNS）系统提出了系统性要求，覆盖了数据链路通信、卫星导航增强、精密进近引导、场面监视雷达/光学监视、气象观测设备等多个子系统的部署方案和性能指标。标准尤其强调了对城市峡谷、多径干扰等复杂电磁环境下通信链路可靠性的要求，并推荐了冗余配置方案。3.2.5安全与应急系统安全与应急系统模块涵盖了消防设施、应急疏散通道、危险品存放区、远程应急停机控制、紧急电源切断、自动灭火系统等。标准针对锂电池火灾这一电动航空特有风险，提出了专用灭火剂选择、热失控隔离措施、烟雾探测报警、消防响应时间等具体技术指标。同时，标准还要求建立与城市消防、医疗急救等公共应急体系的联动机制。3.2.6运营管理支撑系统运营管理支撑系统涉及垂直起降场的运行控制中心、航班信息管理、飞行计划审批对接、气象情报服务、维护保障管理、数据记录与回放等信息化支撑平台。标准对垂直起降场运营管理系统与无人机交通管理系统（UTM）之间的数据接口和交互协议提出了规范要求，以确保垂直起降场能够有效嵌入未来的低空交通管理体系。3.3标准的技术亮点与创新ISO5491:2023在多个方面体现出技术前沿性和标准创新性。首先，标准首次在国际层面将货运UAS作为垂直起降基础设施设计的主导场景，改变了以往将货运需求作为客运场景附属考虑的传统思路。其次，标准引入了面向自动化、无人化运行的基础设施设计理念，在物理空间布局、设备接口、运营流程等方面均以无人工干预为前提进行设计。再次，标准在安全设计中充分考虑了电动航空特有的锂电池热失控风险，填补了现有航空地面安全标准在电池火灾防控方面的空白。最后，标准倡导模块化、可扩展的基础设施设计理念，以适应不同规模、不同阶段的UAM发展需求。四、标准与相关法规政策的关系4.1与ICAO框架的衔接国际民航组织（ICAO）近年来高度关注先进空中交通的标准制定工作，其航空器运行技术小组已就垂直起降场设计指南开展多轮研讨。ISO5491:2023在制定过程中充分参考了ICAO的相关指导性文件草案，在术语定义、安全裕度、运行规则等方面保持了一致性，从而为各国在ICAO框架下制定本国垂直起降场标准提供了对应的技术支撑。4.2与EASA和FAA技术规范的协调欧盟航空安全局（EASA）于2022年发布了《垂直起降场原型技术规范》（PTS-VPT-DSN），美国联邦航空管理局（FAA）亦于同年修订了垂直起降场设计工程简报。ISO5491:2023在物理尺寸确定方法、安全区域划定原则、障碍物限制面等核心技术上与EASA和FAA的规范保持了高度兼容，同时又在货运UAS专用设施方面进行了拓展和深化。这种“最大公约数+专项延伸”的编制策略，有利于降低各国标准之间因技术路线差异而带来的转换成本，促进全球范围内垂直起降基础设施的互联互通。4.3与中国低空经济政策的呼应近年来，中国密集出台了支持低空经济发展的政策文件。《国家综合立体交通网规划纲要》明确提出"发展城市直升机运输服务，构建城市群内快速航空运输网络"；《通用航空装备创新应用实施方案（2024—2030年）》进一步提出"到2030年，通用航空装备全面融入人民生产生活各领域，成为低空经济增长的强大推动力"。此外，工信部等四部门联合发布的《通用航空装备创新应用实施方案（2024—2030年）》明确提出推进垂直起降场（Vertiport）等基础设施建设，支持有条件的城市开展电动垂直起降航空器商用示范。2024年，低空经济首次被写入《政府工作报告》，标志着其已上升为国家战略。在地方层面，深圳、广州、合肥、成都等城市已相继发布低空经济产业发展规划和基础设施建设方案。ISO5491:2023的发布，为我国垂直起降场相关国家标准和行业标准的编制提供了重要国际参照，对推动我国低空经济基础设施的高起点规划、高标准建设具有重要的参考价值。尤其值得注意的是，我国于2023年12月发布了《国家空域基础分类方法》，将G类和W类空域划为非管制空域，为低空飞行活动提供了更大的灵活性，也为电动货运UAS的运行创造了更为有利的空域条件。五、主要参与起草单位介绍ISO5491:2023的编制汇聚了全球多国航空领域的权威机构与行业领军企业。其中，标准起草工作由ISO/TC20航空航天器技术委员会牵头组织，其秘书处承担单位SAEInternational（国际自动机工程师学会）在标准的组织协调和技术论证过程中发挥了核心作用。SAEInternational成立于1905年，是全球领先的航空航天、汽车和商用车工程技术标准制定组织，拥有超过12万名会员，遍布全球97个国家和地区。在航空航天领域，SAE拥有庞大的标准体系，涵盖航空材料、推进系统、机载设备、地面保障设备等众多专业方向。在ISO5491:2023的编制过程中，SAE不仅承担了技术委员会秘书处的组织协调工作，还将其在航空地面支持装备（GSE）标准化方面的长期经验和技术积累充分融入标准内容，特别是在地面支持设备的接口规范和安全标准方面贡献了关键性的技术方案。SAE下辖的A-6航空航天地面设备委员会长期从事航空地面保障设备的标准制定工作，其相关标准成果为ISO5491:2023中地面设备部分的编制提供了坚实的技术基础。此外，来自美国、欧盟、日本、韩国、新加坡等多个国家的航空管理机构、适航审定机构、无人机运营企业、垂直起降场设计公司和高校研究机构也深度参与了标准的编制和审查工作，确保了标准在全球范围内的普适性和适用性。六、标准实施展望6.1国际推广与实施路径ISO5491:2023作为国际标准化组织发布的自愿性国际标准，其推广实施需要各国标准化机构和民航主管部门的协同推动。建议各国在制定本国垂直起降场建设标准和技术法规时，以ISO5491:2023为基准框架，结合本国空域管理特点和UAM发展实际进行本地化适配。国际民航组织可在成员国之间建立信息共享和经验互认机制，减少重复验证成本。6.2标准后续修订方向随着电动货运UAS技术和运营模式的持续演进，ISO5491:2023在后续修订中可能需要重点关注以下方向：一是适应无人化程度更高的全自主运行需求；二是纳入更多关于飞行器-基础设施数字化交互的内容，如自动识别、自动引导、自动对接等；三是补充极端天气条件下设施运行的技术要求；四是考虑与无人机交通管理系统（UTM）更深层次的技术融合；五是增加针对不同气候带、不同地理环境条件下的差异化设计指南。此外，随着氢燃料电池、太阳能辅助供电等新型能源技术的发展，标准的能源供应模块也需要适时扩充和更新。6.3对中国标准化工作的启示我国应结合ISO5491:2023的技术内容，加快推进垂直起降场相关国家标准和行业标准的编制工作。建议由全国航空器标准化技术委员会牵头，联合中国民航科学技术研究院、中国航空综合技术研究所、相关高校及行业龙头企业，尽快启动垂直起降场基础设施与设备系列标准的编制。在城市空中交通管理体制改革方面，应同步推进低空空域分类管理改革，明确垂直起降场的规划审批流程和建设运营监管机制。同时，积极推动将我国在无人机物流配送和垂直起降试点项目中积累的实践经验纳入国际标准修订建议，提升我国在全球UAM标准化治理中的话语权和影响力。七、结论ISO5491:2023作为国际标准化组织发布的首部针对电动货运无人驾驶飞机系统垂直起降基础设施与设备的国际标准，填补了全球UAM地面基础设施领域标准体系的重要空白。该标准以货运UAS运行特征为设计导向，系统构建了涵盖场地规划、地面设备、能源供应、通信导航监视、安全应急和运营管理的完整技术框架，体现了自动化、无人化、电动化的先进设计理念。标准的发布不仅为全球各国垂直起降场建设提供了统一的技术参照，也为航空器制造企业、基础设施建设单位、运营服务商等产业链各方提供了清晰的技术指引和发展预期。参考文献[1]ISO5491:2023,Vertiports—Infrastructureandequipmentforvert