机场跑道净空管理

保护进近走廊、跑道净空区和终端区空域,防范危及航班运行的未经授权无人机闯入。

机场跑道净空管理

机场是全球经济重要性和安全敏感度最高的基础设施之一。即便是飞行爱好者一次完全无意的无人机闯入,也可能迫使跑道关闭、运行中断数小时,并给航空公司和机场造成数百万美元的延误、备降、转机衔接失败和监管处罚损失。对于日旅客吞吐量超过 10 万人次的大型国际枢纽机场,风险更为极端——两小时的关闭,其经济影响将沿整个国家航空运输网络持续扩散。

全球性且持续增长的问题

从 2014 年至今,全球各大洲主要枢纽机场均有无人机扰航事件记录。2018 年盖特威克机场停摆事件——超过 1,000 架次航班受影响、14 万名旅客滞留——成为无人机闯入所带来的灾难性运行风险的标志性案例。此后,巴黎戴高乐机场、迪拜机场、新加坡樟宜机场以及全球数十座二线机场相继发生类似事件。中国民航管理部门每年记录的国内机场"黑飞"事件数以百计,其中多起造成航班紧急备降和危险接近事件。

风险并不止于运行层面。无人机在进近阶段被吸入喷气发动机将构成适航性灾难。即便是一架仅重 250 g 的小型消费级无人机,与以 250 节速度处于五边进近的飞机相撞,其动能相当于一次大型鸟击——足以造成压气机叶片损伤、发动机停车或风挡击穿。

机场环境下的探测挑战

机场是雷达工作环境最复杂的场景之一。航站楼、地面车辆、发动机尾流扰动和滑行飞机都会产生高强度杂波回波,给常规监视雷达带来严重的信号干扰。与此同时,目标本身——小型消费级无人机——的雷达散射截面积(RCS)低至 0.001–0.01 m²,比机场现有一次监视雷达设计探测的航空器目标低几个数量级。

大多数机场场面监视雷达和进近管制雷达的最小可探测目标为 0.1–1.0 m² RCS,这意味着它们对消费级无人机尺寸的目标实际上处于"失明"状态,必须部署专门的低空、低 RCS 雷达。

机场跑道鸟瞰图
跑道进近走廊自跑道入口向外延伸 7–10 km。有效的无人机探测必须覆盖这一完整的走廊纵深,而不仅仅是机场围界周边,才能为空管和安保团队提供足够的响应时间。

Cyrentis CR 系列的机场部署能力

Cyrentis CR 雷达系列在设计之初即明确面向机场环境。其机场部署的关键能力包括:

微小型无人机目标探测: 0.01 m² 的 RCS 探测灵敏度,可在 1 km 以上距离探测 250 g 以下无人机,并根据型号不同,在 2–5 km 距离上探测常规消费级无人机(250 g–2 kg)。

高数据更新率: 边扫描边跟踪(TAS)模式可实现 0.5 秒更新间隔,适用于高速或机动目标,为后续移交反制系统提供平滑的航迹外推。

杂波抑制: 地面杂波对消和动目标显示(MTI)处理可滤除固定建筑和低速地面车辆的回波,向操作人员呈现干净的空域航迹。

多目标容量: 可同时跟踪 200 个以上目标,支撑繁忙机场多航空器、多无人机并存的复杂场景,不发生航迹丢失。

俯仰覆盖: ±40° 至 80° 的俯仰覆盖范围,可捕获低于标准 ILS 下滑道的垂直跃升进近,以及飞越航站楼上方的高进近航迹。

部署架构

ILS 进近走廊: 一套 CR-PX08 或 CR-PX11 部署于跑道延长线方向,通常距跑道入口 3–5 km,对从机场边界外进入进近走廊的无人机提供早期预警。

跑道周边区域: 两至四套 CR-PX15 部署于跑道周边,对机动区及周边 3 km 半径空域形成重叠 360° 覆盖。该配置适用于 D 类和 E 类机场。

航站楼区域与停机坪: CR-PX10 或 CR-PK13 近程雷达覆盖停机坪、航站楼屋顶和登机口区域——这些区域存在燃油、货运和地面保障作业,其无人机威胁来源不限于跑道侵入。

机场塔台与运行保障
雷达航迹同步发送至空中交通管制中心和机场安保指挥中心,形成协调的双通道响应:空管可发布地面停飞指令,安保团队则同步部署拦截力量。

型号选择与量化覆盖

选择合适的机型组合本质上是一个几何学问题:进近走廊需要探测距离,机动区需要持续 360° 覆盖,停机坪需要近距离分辨能力。下表将各部署角色映射至相应的 Cyrentis CR 型号及其关键指标:

部署角色 型号 无人机探测距离(RCS 0.01 m²) 单站覆盖范围 说明
进近走廊 CR-PX08 / CR-PX11 ≥8 km / ≥10 km 约 200–310 km² 搜索空域 0.5 s TAS 更新,便于向反制设备移交
固定周界节点 CR-PX15C ≥3 km 约 28 km²,瞬时 360° 四面阵,无运动部件,≤1100 W
航站楼与停机坪 CR-PX10C / CR-PK13C ≥1.5 km / ≥3 km 约 7–28 km²,瞬时 360° 免值守近程节点
低辐射方案 CR-FX10 ≥5 km(仪表测量 10 km) 360° 扫描,200 目标 FMCW 体制:在旅客和机组附近辐射功率极低

两个规划用参考算例:

  • E 类枢纽机场(单跑道): 一套 CR-PX08 部署于跑道延长线,加两套 CR-PX15C 周界节点,即可覆盖 8 km 进近漏斗区和全部机动区,仅需三处市电站点,总装机功率低于 3 kW。
  • 支线机场: 在跑道中段部署一套 CR-PX15B 转台式雷达,可选配一套 CR-FX10,即以远低于枢纽配置的成本和基础设施投入,实现起落航线区域 3–5 km 的全向覆盖。

所有脉冲体制型号共用同一雷达处理机和航迹格式,混合编队可呈现统一态势画面;随着客流增长,可逐步增配雷达单元。

参考部署:沿海国际枢纽机场

在东亚某沿海国际机场——该机场兼具鸟类活动密集、常年多雾和 4 km 海侧进近的复杂条件——机场安保团队开展了试点部署:在跑道中线延长线部署一套 X 频段远程雷达,在跑道两侧部署两套固定四面阵节点。面向海侧的几何布局意味着多数闯入预计来自海岸方向,那里的飞行爱好者常在公共海滩起飞无人机。

在评估期内,系统对机场进近雷达从未捕获的轻型无人机保持了连续跟踪;安保指挥中心利用 9–10 分钟的预警窗口,将巡逻力量派往可能的起飞点,而不是被动地守在围界线上。机场方对试点的总结强调了两项实际成效:未发生因鸟群误触发跑道暂停的情况;处置模式从被动关闭跑道转向主动拦截地面操作人员。

空管集成与法规符合性

Cyrentis CR 雷达输出 ASTERIX CAT-48 标准格式航迹,这是符合 EUROCONTROL 规范的空中交通管理系统所使用的标准格式。无人机航迹可直接叠加到现有空管显示系统,无需定制开发。告警可配置为当无人机航迹在设定高度层内进入进近走廊时自动通知空管,支持快速跑道暂停决策。

系统符合 ICAO Doc 9854(全球空中交通管理运行概念)以及中国民航局关于民用机场反无人机探测的相关指导意见。Cyrentis CR 雷达在核准频段内运行,并保持与机场频率管理要求的协调能力。

投资回报

大型枢纽机场一次无人机导致的跑道关闭,直接运行成本可达 100–500 万美元。一套完整的 Cyrentis CR 机场防护系统——包括硬件、安装和集成——成本仅为这一数额的一小部分,却能提供 7×24×365 的持续防护。对于日益将反无人机能力纳入机场合格审定要求的机场运营方和民航监管机构而言,Cyrentis CR 系列提供了技术成熟、符合标准且总体拥有成本极具竞争力的解决方案。

雷达建立航迹后,光电/红外传感器可提供可见光或热成像确认,并为操作人员保留图像证据。

常见问题

反无人机雷达会干扰机场空管和导航雷达吗?

不会。Cyrentis CR 系列雷达工作在经协调的 X 频段(9.2–9.8 GHz)和 Ku 频段(15.7–16.7 GHz),安装前会与机场频率管理部门共同完成频率规划。像 CR-FX10 这样的 FMCW 型号,其峰值辐射功率远低于脉冲体制雷达,更有利于与敏感导航设备共存。

系统能在无人机到达跑道前提供多长的预警时间?

以 CR-PX08 或 CR-PX11 覆盖进近走廊计算,一架以 15 m/s 速度飞行的消费级无人机可在 8–10 km 外即被稳定跟踪,为空管和安保团队提供约 9–11 分钟的预警时间——足以做出跑道暂停起降决策,而无需关闭整个机场。

雷达能在机场附近区分无人机与鸟类吗?

可以。基于微多普勒和航迹特征的 AI 分类算法可将旋翼无人机与鸟类区分开,这在鸟类活动频繁的机场至关重要。航迹以 ASTERIX CAT-48 格式输出,经确认的无人机航迹可直接叠加到空管显示终端上。

一套典型的机场部署运行成本如何?

中型枢纽机场配置(一套远程雷达加两至四套周界雷达)总功耗约为 1–3 kW,与几根泛光灯杆的耗电相当,正常运行时无需专人值守,操作人员仅在触发告警时介入处置。

需要针对具体场地做雷达规划?

工程师可结合场地几何、目标假设、接口需求和处置流程,推荐合适的雷达配置。