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专题|低空+海上平台场景现状剖析与未来发展路径探究

2025-03-17 15:52

产业融合,是低空经济未来发展的必然趋势。相较于开拓全新领域,低空经济与传统行业的融合发展模式更具落地实施的便利性,也更易实现效益转化。“低空 + 海上平台” 场景,作为低空经济产业融合的重要应用方向,正伴随低空经济领域技术迭代持续深化,发展潜力巨大。



海上平台概述


海上平台,是高出海面且具有水平台面的一种桁架构筑物,供进行生产作业或其他活动用。按其位置是否固定,分为固定式海上平台(在整个使用寿命期内位置固定不变,其形式有桩式、绷绳式和重力式等)和浮式海上平台(是一种大型浮体,有的可以迁移,有的不可迁移)。可迁移的浮式平台,又称活动平台,它是为满足勘探、施工、维修等海上作业必须经常更换地点的需要而发展起来的,现有的活动平台坐底式、自升式、半潜式和船式4种。
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海洋平台概述


海洋平台 offshore platform 为在海上进行钻井、采油、集运、观测、导航、施工等活动提供生产和生活设施的构筑物。

海洋平台是海上平台的子集,后者涵盖更广泛的海上构筑物,而前者专指能源开发领域的专业化设施。

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低空+海上应用平台解析


低空+海上平台应用的代表性行业领域是石油和天然气开采业,当前低空载运装备为直升机。

传统海上石油业飞行服务主要是指使用直升机运送海上石油平台或采油轮船上倒班的钻井勘探、采油技术人员和工人,运送海上石油作业平台上所需的物资供应,同时还指使用直升机为平台或储油轮进行绞车提油服务、以及海上平台所需的一切其他服务,包括 VIP 飞行服务、医疗急救服务、台风撤离服务等。在此领域,国内领军企业为中信海直,其已为中国海洋石油总公司以及英国、美国、荷兰、意大利、法国、日本、挪威等国家的近 30 多家外国石油公司提供了优质、安全的飞行服务。

而随着低空经济领域各项新技术和各类垂直飞行器的出现以及人工智能、通导监气技术的日新月异,加上多功能新型起降场的加持,低空+海上平台的应用场景将不仅只包括运人运物或应急救援,还可以赋予海上平台诸如空中巡查、管道巡检、应急消防等更多更深远的运用可能。


一、低空+海上平台应用场景关键技术


(一)石油勘探技术(赋能机载设备)
利用航空磁力测量、航空重力测量和航空电磁测量等技术,能够在大面积区域上快速、精确地进行地质结构勘测,帮助探寻潜在的石油和天然气资源;

(二)空中遥感与监控技术(赋能机载设备)
利用航空遥感设备进行热成像和多光谱成像,监测油田区域的环境变化、油泄漏等问题,提供实时的图像数据和分析;

(三)卫星导航与定位技术(赋能机载设备)
利用 GPS、北斗等卫星导航系统,在石油勘探和开发过程中提供精确的定位和导航支持,帮助进行油田开发设备的部署、管道铺设和运输调度;

(四)海上石油平台直升机起降系统(赋能海上平台基建设施)
专门针对海上平台设计的直升机起降系统,确保海上石油平台上的直升机安全起降,为人员和物资运输提供安全支持和稳定保障。

二、实现上述技术的低空作业装备


机载勘探设备(航空磁力计、重力仪、电磁探测仪)、巡检设备(高分辨率摄像机与热成像设备、激光雷达)、光电吊舱、应急救援设备、气体传感器设备、导航系统等。
目前,低空+海上平台在石油服务应用领域已实现的功能有:
·高效勘探,缩短勘探周期;
·提供油田空中巡检服务,减少人工巡检风险;
·海上平台支持,提供稳定的人员和物资运输。


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三、直升机水上平台的技术标准


Tips



附:直升机水上平台技术规章要求(摘录自《民用直升机场飞行场地技术标准MH 5013—2023》)


(一)直升机水上平台应设置FATO,并应符合下列要求:

1、FATO的尺寸和形状应能包含一个直径不小于1.0D的圆。D应采用预计使用该直升机水上平台的直升机中的最大值。

2、直升机水上平台与下方建筑物之间应保持通畅的间隙,宜不小于3m;当建筑物为3层及以下时,间隙可小于3m。

3、FATO的位置宜避开可能产生湍流等不利环境效应的区域。

【条文说明】本条第2款中,将直升机水上平台设置在适当高度,并与下方建筑物之间保持适当的间隙,有利于扰动气流从起降平台下方通过,从而在平台上方产生相对平顺的水平气流。

(二)直升机水上平台应设置TLOF,TLOF应位于FATO之内或与FATO重合,并应符合下列要求,其中D应采用预计使用该直升机水上平台的直升机中的最大值:

1、TLOF的尺寸和形状应能包含一个圆:
①当直升机最大起飞质量大于3175kg时(CCAR-25部飞行器),圆的直径应不小于1.0D;
②当直升机最大起飞质量小于等于3175kg时(CCAR-23部飞行器),圆的直径宜不小于1.0D,应不小于0.83D。

2、FATO和TLOF的关系:
①当直升机水上平台的面积大于等于FATO时,TLOF应与FATO重合并具有相同的承载特性;
②当直升机水上平台的面积小于FATO时,TLOF应位于FATO之内且具有承载特性,FATO位于TLOF边线以外的部分可以不具有承载能力。

3、TLOF应能承受直升机动力荷载。

4、TLOF应能提供地面效应。

5、在TLOF边线附近不应有固定的物体,但因功能要求而必须设置于此处的易折物体除外。
因功能要求而必须设置于TLOF边线附近无障碍物扇形面内的易折物体:
①当TLOF尺寸大于等于1.0D且D值大于16.0m时,其高度宜不超过15cm,应不超过25cm;
②当TLOF尺寸小于1.0D或D值小于等于16.0m时,该物体的最大高度应不超过5cm。

6、因功能要求必须位于TLOF内的物体的高度应不超过2.5cm,且这些物体只有不对直升机运行产生危害时方可存在。

7、TLOF表面应满足直升机和人员的防滑要求,并应有适当的坡度排除积水或其他液体。

【条文说明】本条第5款中,对于TLOF尺寸大于等于1.0D且D值大于16.0m的水上平台,TLOF周边的物体可能会对以低高度和低空速飞越TLOF边线的直升机起落架和尾桨系统构成威胁,故考虑对TLOF周围的物体实施更为严格的高度限制,宜将必要物体的高度限制在不超过水上平台标高平面以上15cm。
本条第6款中,水上平台上存在潜在危害的物体包括网索、突出的装置等,可导致撬式直升机发生瞬间动态翻滚。

直升机水上平台应设置安全网或安全架。安全网或安全架应安装在直升机水上平台周边,但不应高出TLOF表面。安全网或安全架的宽度应不小于1.5m。除自身及附加设施的荷载外,安全网或安全架的任何部位宜具有额外承受125kg荷载的承载能力。安全网或安全架的材质及安装方式应确保落入的人或物不致被弹出该区域。

【条文说明】125kg的荷载相当于一个人从直升机场掉落到安全网/安全架上。安全架可以用网覆盖以提高防护能力。

当各类新型垂直起降飞行器能以更加经济实惠的使用成本、更加简单方便的操作性等优势,能部分替代传统直升机时,低空+海上平台的未来发展就更值得展望了。



低空+海上平台未来发展展望


在2025年两会期间,全国人大代表、中航工业特种所研究员、中航工业特级卓越工程师田俊霞指出,低空经济产业链长、科技含量高、创新要素集中,是新时期重要的战略性新兴产业。“低空装备是低空经济的物质载体,无人化、电动化、智能化是其发展核心突破口。”她建议,一方面要加速攻克复杂环境自主飞行、智能集群作业等低空装备关键技术,另一方面需规范低空装备设计、制造、运行等全方位适航要求,加快推进低空装备适航标准发展。针对应用场景拓展,田俊霞特别提到:“k8凯发国际应积极开展无人机城际物流运输和末端配送应用示范,建设‘水、陆、空’全空间无人体系等示范应用项目,培育商务出行、空中摆渡、私人包机等载人空中交通新业态。”

低空+海上平台应用场景涉及“水、陆、空”全空间运行,低空装备技术应用的发展对低空+海上平台应用场景的拓展有巨大的促进作用。


一、适航要求更低、适用性更强、改造空间更大的中大型eVTOL有效赋能低空+海上平台应用场景。


目前主要的中大型eVTOL包含有人驾驶eVTOL(峰飞盛世龙 V2000EM、沃兰特VE25-100、时的科技E20等)与无人驾驶eVTOL(峰飞凯瑞鸥 V2000CG),其中:

(一)有人驾驶eVTOL
适航审定:民航局将参考CCAR-23、CCAR-27等传统适航标准,结合国际标准(如EASA的SC-VTOL),对每一个项目进行个案讨论。
运营法规:目前参照传统135部(通用航空商业运输)进行管理,相关运营资质要求与直升机类似。

(二)无人驾驶eVTOL
适航审定:依据CCAR-92部(参考CCAR-21)进行特殊适航审定。无人驾驶的eVTOL可以申请“特殊适航证”或“标准适航证”,具体取决于其用途。
运营管理:无人驾驶eVTOL的运营目前主要参考92部法规,相关细则尚在完善中。

当eVTOL取得TC(型号合格证)、PC(生产许可证)、AC(适航证)后,便可按规定投入使用。

以峰飞V2000为例(2024年3月2日,中国民用航空局(CAAC)向峰飞航空科技V2000CG型号产品颁发了型号合格证 (即TC证),这是全球首个通过型号合格认证的吨级以上的可载人的eVTOL航空器,也是全球第二张eVTOL机型的TC证),其最大起飞重量2000千克,续航时间约1.5小时,航程250公里,巡航速度最大200千米/小时,V2000EM乘员为 1名驾驶员+ 4名乘客,V2000CG最大商载400千克,可以很好地满足临近陆地海上平台相关人员的出行、物资补给工作;较大的载重则允许加装各种机载设备,通过加装机载勘探设备可完成临近海域石油勘探工作,加装光电吊舱设备、气体传感器设备、声呐探测器设备、应急救援设备、导航系统设备等则可以完成海上平台设施设备低空巡检、海洋监测、事故救援、eVTOL引航等工作。


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二、借助汇聚通导监气实时数据的智慧管理平台更自主、高效、针对性地完成低空巡检、应急消防等任务。


海上平台空中巡查和管道巡检主要选取直升机、影像作业无人机完成作业,借助红外热像技术、遥感气体检测技术、导航与定位系统(GPS、INS)、高分辨率成像与摄像技术实现燃气泄漏检测、管道和设施检查、环境监测与评估、应急响应支持、公众安全警报与信息发布等功能。

海上平台应急消防主要选取直升机、载重作业无人机、消防配置eVTOL完成作业,借助火灾探测与监测技术、水源与灭火系统、导航与定位系统、烟雾与气象适应系统实现火灾现场快速部署、火灾现场实时信息(如火势、烟雾浓度)快速同步指挥中心、从空中进行灭火作业或进行水源、灭火弹补给。
在以上场景中,各类执行作业的垂直起降飞行器是左膀右臂,获取信息参数的监测设备是五官,实时同步信息的传输设备是神经元,而纵览全局、协调各方的智慧管理平台则是运筹帷幄、调兵遣将、‌指挥若定‌的大脑。
低空经济产业链与相关软件信息交互技术相互促进、共同发展。借助5G-A等数智技术,实现低空巡检、应急消防各板块加强协同,完善通感一体能力,突破网络能力边界,并由此打造适宜海上平台需求的新型基础设施布局,建立低空技术标准体系,构建汇聚通导监气实时数据的海上平台起降场智慧管理平台。


该智慧管理平台将具备以下功能:
(一)海上平台所属垂直起降飞行器的直接调控与机载人员、设备获取的信息汇总;
(二)该海上平台所有垂直起降场、应急物资储备仓库/补给点的数据联网及自身安全状况监测与网络化管控;
(三)基于各种途径获取的气象、视频、状态、位置等各类信息,调度可用飞行器,并为飞行器提供安全飞行数据、航线信息(或直接操纵飞行器),实现最短路线、最短时间作业。


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三、配套设备齐全、自重轻、寿命长、耐腐蚀、载重大、信息化水平高的新型起降场在低空+海上平台场景更好地适应环境、满足需求。


(一)海上平台相较于地面,会面临更多的恶劣天气系统:
1、波浪会对平台产生巨大的冲击力,导致平台结构损坏,甚至倾覆。洋流会使平台发生位移,偏离原定位置,影响平台的正常作业;
2、强风会使平台产生严重的振动,导致平台结构疲劳,甚至倒塌。风力还会影响平台的作业效率,使海上作业变得困难;
3、海冰会阻碍平台的航行,使平台无法正常作业。海冰还会对平台结构造成冰蚀导致平台结构损坏。

(二)新型起降场能在低空+海上平台场景更好地适应环境、满足需求:
1、配置集成控制、北斗导航、消防喷淋、恒温融雪等智能化配套系统能有效应对积冰、火灾等海上平台常见的突发情况;
2、自重轻的特点可以减小海上平台的加装难度,降低因压迫造成结构损坏的可能;
3、寿命长的特点可以实现建成后长时间服务海上平台;
4、耐腐蚀的特点可以很好地适应高盐分、强风力的海面环境;
5、载重大的特点可以允许更多种类的垂直起降飞行器起降;
6、信息化水平高的特点可以更好地协助垂直起降飞行器完成起降,并与海上平台智慧管理平台高效连接,为低空巡检,应急消防等低空+海上平台应用场景任务高效赋能。


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低空+海上平台场景未来一定会有更多更广泛的运用,而这一切离不开eVTOL飞行器的性能跃飞、智慧管理平台的逐步升级以及新型起降场的持续迭代。


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