航空器运行所需空间的建立与应用

摘要：为加强飞行冲突管理，提升空域使用效率，促进多种航空器融合运行的实现，本文在现有基于地表上下一定范围空间权的基础上，提出了航空器运行所需空间利用权的概念，分析了该权利的多维性、动态性以及协调性特征。通过引入航空器运行所需空间利用权保护区以及相关的保护区结构分类，本文描述了航空器运行所需空间利用权在实施过程中需要确定的空间范围、空间权利优先级，并结合航空器运行所需空间利用权概念提出了优化后的飞行冲突管理流程。

关键词：航空器运行所需空间利用权；保护区；飞行冲突管理；空域使用效率；融合运行

在物权法上，空间是指土地上下一定范围的立体位置。对空间所享有的支配和利用的权利就是空间权[1]。传统的空间权以地表上下的空中和地中空间一定范围为客体，是基于权利人对于土地的使用权和建筑物的所有权或者使用权而存在，因而构成物权法中的用益物权[2]。这种情景下的空间利用权是仅针对土地表面之上或之下的空间而设立的权利，没有涉及航空器等交通工具运行所需空间利用权的管理。对权利人所负责控制的航空器而言，为顺利实施运行，也需要权利人享有相应的空间使用权利。如果能在传统的空间权基础上，建立航空器运行所需空间利用权的概念，将有助于相关权利关系的明确。在此概念基础上建立相应的空间保护区，可以将该空间利用权的空间范围进一步明确。

1背景和思路

当前的航空器运行正在或将要面临以下瓶颈。引入新的概念，或将有效突破这些瓶颈。1.1飞行冲突管理。在目前传统的空中交通管理模式下，并没有空间利用权和相应保护区的概念。空中交通管理部门更多依靠间隔这一概念来防止飞行冲突。在管制空域内，管制员通过向航空器驾驶员提供管制指令来改变航空器的高度、速度及航向，以避免可能发生的飞行冲突。在非管制空域（如国外某些国家划设的G类空域）内飞行时，管制单位不提供空中交通管制服务，飞行安全由飞行员自己负责[3]，因此更多依赖航空器驾驶员自己的目视观察以及驾驶操作来避免飞行冲突。伴随航空器运行规模的增长，空域资源紧张的趋势可能会加剧。仅仅依赖管制员或飞行员人工观察飞机的状态信息，继而通过人与人的通信和人工操作来控制航空器之间的间隔，会难以应对高流量、复杂的空域环境。在不远的将来，复杂空域系统对于间隔管理和冲突化解能力的更高要求，可能会超出传统空中交通管理模式所能支撑的工作负荷的极限。航空器之间的间隔管理和冲突化解需要更多通过自动化系统完成。空间利用权和相应保护区概念的引入，为使用自动化方式解决空域中航空器之间探测和避让的问题，提供了理论和法理依据。所有航空器之间潜在冲突的探测、处理工作，可以以各航空器的空间利用权保护区的数字化模型为基础进行计算、分析和决策。借助航空器运行所需空间利用权概念，结合科学技术不断发展的成果，可以形成探测与避让能力的阶段性发展思路，提升空管系统的飞行冲突管理能力（见表1）。1.2空域使用效率。传统的空域管理是建立在航路、航线、高度层、间隔、管制区域一系列概念的基础上。这些概念长期以来有力支撑了航空器的运行与安全，但面临空中交通流量需求增长的挑战，也存在空域管理方式相对静态、空域利用效率有待提升等问题。空域管理应是动态和灵活的[4]。空间利用权和相应保护区概念的引入，可以从微观角度定义航空器运行所需的空间和相应的权利，促进空域更加灵活使用。面对未来，航空器空间利用权保护区则是与航空器速度、机动性能、任务类别等多个因素相关，是动态变化的空间。按照此保护区范围来确定航空器之间的间隔，可以实现更为精确的、动态的间隔管理。空域中的冗余空间将得到释放，在实现同样安全水平的条件下，空域使用效率可以得到提升，空域的容量也将得到大幅增加。1.3多种航空器融合运行。在传统有人驾驶航空器之外，无人驾驶航空器已蓬勃兴起。此外，一些传统汽车企业也在研究飞行汽车，地面交通工具与空中交通工具也呈现融合趋势。多种新型航空器出现的同时，例如无人驾驶航空器干扰航班起降，甚至干扰高铁运行的事件也时有发生，更多种不同操作方式、不同性能的航空器进入到空域中运行。目前，为控制风险，国内无人机运行被要求在隔离空域飞行。相关规定要求，民用无人驾驶航空器飞行应当为其单独划设隔离空域[5]。空域资源还没有完全对不同类型的航空器充分开放，有人驾驶航空器与无人驾驶航空器的融合运行还在探索之中。面向融合运行的需求，需要针对不同航空器的运行特征，从微观角度进一步明确航空器运行所需的空间范围以及权利级别。这将为各类航空器的安全高效运行提供新的解决方案，同时为从事国家或公共任务的航空器提供充分优先级别的运行空间。综上所述，建立航空器运行所需空间利用权概念将有利于加强飞行冲突管理，提升空域使用效率，支撑多种航空器融合运行。

2概念和特征

本文将“航空器运行所需空间利用权”的概念定义为：为保证航空器运行安全和效率，权利人对特定空间所享有的排他的利用权。空间利用权根据航空器的运行需求而设置，并随航空器移动而移动，处在相对动态的变化状态；此利用权是在运行空间管理部门允许该航空器按照飞行计划和相关管理要求运行的条件下，权利人对航空器运行所需空间享有的利用权。此空间利用权的权利人是使用该空间的航空器的实际运行控制人，可以是法人或者是自然人。航空器运行所需空间利用权具有如下特征：多维性：航空器运行所需空间利用权既包含空间维度也包含时间维度。该物权既需要确定航空器运行所需的三维空间范围，也需要明确所需的时间长度。动态性：由于运行中的航空器是处于运动状态之中，因此航空器运行所需空间利用权是伴随航空器运行而不断变化的空域空间和时间范围。当航空器处于一段时间的悬停等状态时，航空器的所需空间利用权处于相对静态的状态；当航空器处于持续运动状态时，该航空器的所需空间利用权则处于相对动态的状态，并且其大小与形状与运动的速度、加速度等矢量相关。协调性：航空器运行所需空间利用权是围绕航空器运行性质来确定的权利。国家航空器运行、公共航空运输、通用航空、无人机飞行等不同运行性质拥有不同的空间利用权需求，当权利需求发生冲突时，需要建立相应的物权分配机制与冲突协调解决机制。

3权利的实施

航空器运行所需空间利用权的实施，需要建立具体的实施方案，通过引入空间利用权保护区概念可以分析解决实施过程中的问题。3.1空间利用权保护区。航空器运行所需空间利用权在空间上体现为围绕运行中航空器的三维立体的保护空间，称之为空间利用权保护区。参考现有大型运输机所安装的机载防撞系统（TCAS、ACAS）将飞机周围空间划分为不同区域的方法，空间利用权保护区的设计可以将空间分为3层（见图1）：感知空间、告警空间、避让空间。保护区的最外层是航空器具备感知附近物体能力的区域，特别是能感知正在接近的入侵物体（如航空器），这为航空器的安全运行提供了感知周围航空器等物体状态的空间。在感知空间之内是告警空间，针对入侵并持续接近的物体，它为航空器提供了告警所需的空间。保护区的最内层为航空器为避免与侵入物体碰撞而采取避让措施所需的避让空间。在告警空间之内是避让空间，避让空间内航空器可以实施不同方式的避让，例如通过航空器系统或空管系统的提示由驾驶员人工操作航空器实现避让，或者由航空器的避撞系统或空管系统计算机的计算结果指令航空器自动驾驶实现避让。避让空间是航空器行使所需空域利用权的核心区域，权利人对此应享有排他的权利。当这一权利被侵犯时，航空器将面临直接的安全风险，需要采取避让措施才能缓解风险。告警空间和感知空间对该航空器不具有排他的属性，但为航空器提供了感知其他入侵物体的能力范围，也提供了面对其他接近物体的告警空间，是航空器行使所需空间利用权的分级保障。航空器所需空间利用权还体现在时间维度的授权上。上述保护区一般来说是伴随航空器运动而实时发生位移的，相对微观。但在一些特殊情况下，保护区的范围是从更为宏观的角度来设计的，呈相对静态，不会伴随航空器的位移而移动，而航空器在一段时间内的位移也不会超出保护区的范围。在这种情况下，这类保护区需要有一个有效时间的设定。例如，对某些无人机运行有可能需要临时占有一定空间来实施隔离运行，部分民航当局在其未来无人机空管系统运行概念中提出了无人机保留区（volumereservation）的概念，使用这个概念可以提前为某种无人机运行（如与公共安全、警用任务、应急响应有关的飞行任务）在某个空间范围内预留相应时间段的单独利用权[6]，这也是空间利用权保护区的应用场景之一。不同航空器的空间利用权保护区范围不同。对具体的每一架航空器而言，其空间利用权保护区大小取决于多方面的因素。影响空间利用权保护区范围的因素有：航空器的导航精度、机动能力、尺寸、速度、加速度矢量、任务属性（如有人驾驶还是无人驾驶、载人还是载货、通用航空还是公共航空运输等）等。3.2优先级的确定。当为不同航空器都建立了空间利用权保护区后，当航空器之间相互接近时，保护区之间有可能发生冲突。为解决冲突，应建立相应的避让原则。这需要在不同航空器的空间利用权之间建立优先级规则。该优先级规则需要考虑多方面的因素，例如：飞行任务性质、航空器的载人数量、航空器的机动能力、航空器的应急迫降能力等。通常情况下，从事军事、海关、警察任务的国家航空器，从事公共交通运输任务、载人数量较多、机动能力较弱、应急迫降能力较弱的大型运输类航空器的空间利用权优先级会更高。3.3飞行冲突管理流程的优化。飞行冲突管理从战略冲突管理、间隔保障和避撞3个层面来开展[7]。战略冲突管理通过空域的组织管理、需求和容量的平衡、交通流量同步实现。间隔保障是保持航空器与危险物之间适当间隔的战术过程。避撞是在间隔保障模式受到破坏后用来避免冲突最终发生的功能。引入空间利用权保护区的概念可以在战术层面在灵活使用空域资源的同时保障航空器所需的探测和避让能力，提升整个运行系统冲突管理的能力，还将自下而上影响战略层面管理冲突的理念和方法。未来的飞行冲突管理可以凭借数据从飞行计划、运行实施、冲突化解几个方面来开展。首先，在制订飞行计划的环节，通过对电子飞行计划的大数据分析，实现对潜在飞行冲突的预测，并通过调整飞行计划来避免冲突。其次，在飞行运行期间，由于任务改变或者其他原因造成未按照计划实施而引发新的飞行冲突，则通过系统的自动分析提供飞行计划的调整方案，由人工或系统决策并执行。最后，如果实际运行中发生了航空器之间的相互接近，借助空间利用权保护区的概念，结合探测技术，不仅可以实现对航空器冲突的告警，还可以根据冲突的紧急程度采取必要的避让措施（见图2）；在特别紧急的情况下，优先级低的航空器（如小型无人驾驶航空器）甚至可以采取自降（自动降落）或自损（例如超出结构限制的机动动作、主动破坏机体结构等）的方式来避让优先级高的航空器（如有人驾驶航空器）。在这样的管理模式下，空域资源利用水平和精细化管理水平可以得到很大幅度的提升。

4结论

人类的活动正在以航空器为载体不断向三维空间拓展。航空器运行所需空间利用权概念的提出，为研究协调不同用户的空间使用权利关系提供了概念框架，并基于此概念框架将各种情景下空间利用权的权利关系进一步明确。在此基础上建立航空器运行所需空间利用权保护区，则将为动态管理航空器运行所需的空间提供可量化方法。这些概念的应用对于提高空域使用的安全、容量和效率具有重要的前瞻意义。

参考文献

[1]王利明.空间权：一种新型的财产权利[J].法律科学，2007（2）：117-128.

[2]王立志.论空域权：以与空间权的比较为核心[J].法律科学，2017（4）：130.

[3]全权，李刚，柏艺琴，等.低空无人机交通管理概览与建议[J].航空学报，2020，41（1）：4.

[4]中国民用航空局.民用无人驾驶航空器系统空中交通管理办法：MD-TM-2016-004[A].2016.

[5]中国民用航空局.中国民航航空系统组块升级（ASBU）发展与实施策略：IB-TM-2015-002[A].2015.

[6]FederalAviationAdministration.UnmannedAircraftSystemTrafficManagementConceptofOperations(V2)[A].2020.

[7]国际民航组织.全球空中交通管理运行概念：Doc9854[Z].2005.

作者:谢智辉 张宇 单位:1.中国民航管理干部学院 2.中国民航适航审定中心