無人機飛航安全概述

隨著科技進步,無人機(UAV / Drone)已從軍事用途普及至商業與休閒領域

為了確保天空的有序運行,理解無人機與傳統航空器的差異及其對環境的潛在影響,是建立飛安意識的第一步

一、 無人機與有人機的差異

根據國際民航組織(ICAO)在《遙控駕駛航空器系統手冊》(Doc 10019)中的定義,兩者在操作本質上有顯著的結構性差異。這些差異決定了無人機在面對突發狀況時的反應邏輯。

有人駕駛航空器 (Manned Aircraft)無人機 (Unmanned Aerial Vehicle)
駕駛員位置機載 (On-board):駕駛員位於機艙內。遠端 (Remote):駕駛員位於地面或其他控制站。
情境感知 (Situational Awareness)感官直接感知:駕駛員能透過視覺、聽覺及身體感受(如重力變化、震動)直接判斷機況與氣候。數據間接感知:僅能依賴回傳的數據與影像判斷。缺乏臨場體感,對環境變化的察覺存在延遲。
避讓機制看見與避讓 (See and Avoid):駕駛員不僅依賴儀表,還能透過窗戶目視掃描周遭流量。偵測與避讓 (Detect and Avoid):依賴電子感測器或視距內操作。若無先進感測系統,對周遭航空器的察覺能力較弱。
通訊依賴度中度:即使無線電通訊中斷,駕駛員仍可按標準程序獨立操作飛機降落。極高:高度依賴指揮鏈路(C2 Link)。一旦訊號受干擾或中斷,需依賴自動返航程式,風險不可控性較高。

客觀分析: 無人機最大的挑戰在於「人機分離」。駕駛員無法親身感受氣流不穩或機械異音,往往在數據顯示異常時,問題已相當嚴重,因此反應時間通常長於有人機駕駛。

二、 為什麼無人機需要飛安管理?

無人機的飛安管理並非單純限制飛行,而是為了讓其能安全地融入國家空域系統(NAS)。依據各國航空管理機構(如 EASA, FAA)的觀點,管理需求主要源於以下因素:

  1. 空域資源的共享性與排他性 天空是有限的公共資源。低空空域(Low Altitude)不僅是無人機的活動範圍,也是救援直升機、警用航空器及通用航空的作業空間。若缺乏管理(如高度限制、分流機制),無人機極易干擾緊急救災任務或正常航運。
  2. 物理特性的潛在破壞力 雖然消費級無人機看似輕巧,但現代無人機多具備高硬度機身與高能量密度的鋰電池。根據 FAA 無人機卓越研究中心(ASSURE) 的碰撞測試研究顯示,無人機結構比同等重量的鳥類更堅硬,若與飛機發生碰撞,對飛機結構(如擋風玻璃、引擎葉片)造成的損害遠高於鳥擊。
  3. 技術失效的不可預測性 無人機依賴 GPS 與電子羅盤進行定位。在複雜電磁環境(如城市高樓間、變電站旁)容易發生干擾導致「姿態模式」(ATTI)漂移或「返航失效」(Fly-away)。飛安管理透過劃設禁航區(No-Fly Zones),即是為了物理上隔離這些失控風險。

三、 與空域、地面人員的風險關係

在專業的飛安風險評估模型中(如 JARUS SORA 方法論),無人機的風險被明確劃分為兩大類:空中風險(Air Risk)地面風險(Ground Risk)

1. 對「空域」的風險 (Air Risk)

此風險主要關注無人機與其他航空器發生「空中接近」(Near Mid-Air Collision, NMAC)甚至碰撞的可能性。

  • 關鍵風險點: 機場周邊。飛機在起降階段高度最低、操控餘裕最小。無人機若闖入下滑道或跑道區域,可能導致飛機空中盤旋耗油、轉降甚至發生災難性碰撞。
  • 數據佐證: 2018年英國蓋威克機場(Gatwick Airport)因無人機闖入事件,導致機場關閉 33 小時,影響超過 14 萬名旅客,顯示單一無人機即可對航空系統造成系統性癱瘓。

2. 對「地面」的風險 (Ground Risk)

此風險關注無人機失控墜落時,對地面人員或設施造成的傷害。

Ek=1/2mv2 Ek= 1/2mv^2
  • 動能傷害: 依據物理學公式 ,物體墜落的破壞力取決於質量與速度。即便是一台 1.5 公斤的無人機,從 60 公尺高空墜落,其終端速度產生的衝擊力足以對未受保護的人體造成致命鈍器創傷。
  • 次生災害: 除了直接撞擊,無人機攜帶的鋰電池在撞擊後極易起火燃燒。若墜落於乾燥森林、加油站或化工廠,可能引發嚴重的次生火災或爆炸。

結論

無人機的飛航安全管理,本質上是一門**「風險控管」**的科學。

  • 與有人機的差異決定了無人機需要更嚴格的避讓規範。
  • 對空域的風險要求實施嚴格的機場周邊禁航與高度限制(通常為 400 呎/120 公尺以下)。
  • 對地面的風險則要求操作者應避免在人群上空飛行,並保持適當的安全距離。

透過法規教育與技術輔助(如電子圍籬),才能在享受無人機帶來的便利時,最大程度地降低對公眾安全的威脅。