城市空中交通(UAM)是一种复杂且技术先进的系统，可实现按需、高度自动化的客运或货运航空运输服务，确保人员和货物的无缝运输，减轻城市地区当前和未来的挑战。它有可能彻底改变城市内部和城市之间的人员和货物运输方式，为传统的地面运输提供一种更快、更有效的选择。城市空中交通的采用归结为五个关键驱动因素:

• 城市交通对替代交通方式的需求日益增长
• 需要方便、高效、最后一英里的送货服务
• 零排放和无噪音的规定
• 技术进步(储能、自主、互联、电力电子)
• 安全

天气情况对UAM的影响

随着UAM作为未来城市交通的潜在解决方案越来越受欢迎，了解天气对UAM运营的影响及其与UAM运营的相互作用变得至关重要。从电动垂直起降(eVTOL)飞机到自动驾驶无人机，天气会在业务和技术可行性方面显著影响UAM运营的安全性、效率和可行性。

与传统的天气预报不同，UAM业务需要一种天气预报技术，可以为特定地点提供非常详细和准确的短期天气预报。临近预报是一种适合UAM的技术，它结合了地面气象传感器、卫星图像和数值天气预报模型的数据，提供最新的天气信息。临近预报技术可以提供一系列天气现象的详细信息，包括雷暴、大雨和雾，用于飞行路线规划。

同样，我们可以利用短期和微观尺度的风力预测进行UAM操作。短期风力预报通常涵盖几个小时到一两天的时间范围，可用于预测风速、风向和阵风。另一方面，微尺度风力预报提供更详细的风力信息，覆盖更小的地理区域和更短的时间范围。这些预测对UAM运营商特别有用，因为它们可以预测城市环境中高度可变和不可预测的风型。这有助于运营商根据不断变化的风况实时规划飞行路线和调整操作。

此外，还有一些未满足的天气需求，如阵风实时数据、闪电探测和预测、降水强度和类型、能见度信息、湍流探测和预测、结冰情况、恶劣天气警报和警告，需要使用适当的监测和测量技术来解决。这些问题可以通过结合来自多个传感器和来源的数据来解决，如气象雷达、卫星图像、激光雷达、红外传感器、地面气象站和机载气象传感器。因此，UAM操作员可以提高天气预报的准确性，并在飞行路线规划和操作方面做出明智的决策。

大多数潜在的UAM运营商设想的场景是，在从地面延伸到5000英尺的高度块内，在距离地面1000 - 2000英尺的标称巡航高度(AGL)内，在一个大城市区域内同时进行数千次飞行操作。因此，飞行条件可以在很短的时间和空间尺度上频繁而剧烈地变化。不幸的是,UAM车辆较低的质量和惯性矩，以及有限的推力和速度，增加了它们对这些环境大气条件的敏感性。值得关注的气象灾害(见下表)，包括风和乱流、温度、天花板和能见度、降水和结冰，以及风切变或摩天大楼隧道效应的相互作用，可能导致飞机安全或不必要的停飞，延误货物和服务的交付，最终影响运营效率、收入和责任。

由气象机场定义的影响评分

管理和尽量减少风险的建议干预措施

除了确保载客飞行器的安全和舒适以及货运飞机的性能外，可靠的天气信息还需要用于飞行计划、飞行授权、实时自适应轨迹规划、管理动态空域边界以及应急计划。因此，需要来自多个来源的适当的实时天气数据及其融合来规划和管理低空城市空域，这对于释放UAM的全部潜力尤为重要。

1. 沟通协调能力强:在UAM运营商、飞行员和相关气象部门之间建立强有力的沟通和协调渠道至关重要。这有助于交换实时天气信息、更新天气变化情况，以及根据天气预报及时作出决策。清晰有效的沟通可以帮助操作员和飞行员了解情况，并相应地调整他们的操作。
2. 强大的天气监测和传感器技术:未来，为自动驾驶车辆、无人驾驶飞机系统(即无人机)和eVTOLs配备气象传感器和城市环境中的传感器，如垂直机场、建筑物、地面站和空中交通管制中心，通过5G网络连接，可以提供更好的实时天气数据。这种改进的实时天气数据，加上人工智能和机器学习，可以增强天气预报和预测能力，从而减少航班取消和旅客延误。先进的飞机技术，如电传飞行系统，也可以帮助提高飞机在恶劣天气条件下的稳定性和性能。
3. 先进的飞机和预报:UAM服务提供商可以考虑不同性能的飞机混合机队，以最大限度地提高不同天气条件下的作战能力。或者，他们也可以推出混合机队，优化不同地区的飞行性能，利用临近预报和短期和微观尺度风预报等技术收集及时和可操作的天气指导，以支持城市环境中的eVTOL飞行操作。
4. 应急计划:利用天气预报和准备应急计划，在旅客开始旅行之前预先安排他们乘坐非空中的城市交通工具，可以减少航班延误和取消对旅客造成的干扰。这可能包括备用路线、备用着陆点或应急措施，以应对意外的天气变化。应急计划可以帮助减少恶劣天气条件对UAM运营的影响，并确保在尽量减少中断的情况下继续运营。
5. 精确预测的强大技术:气象观测和预报必须升级，以支持eVTOLs和UAM在大多数天气条件下可靠地运行。

积极的方法

减轻UAM运营中与天气相关的问题需要一种积极和全面的方法，包括强大的天气监测、天气响应操作、传感器、数据融合和人工智能等先进技术、培训和教育、沟通和协调以及应急计划。通过实施这些措施，UAM运营商可以提高其运营的安全性、效率和可靠性，使UAM成为城市地区更可行的交通方式。此外，准确预测UAM天气并提供可靠的消费者体验的能力将成为UAM行业的关键推动因素。此外，大数据和强大的预测天气分析机制将为UAM服务提供商提供管理需求、减少延误、提高旅客安全和体验的机会。

作者简介

Keerthi在工程业务方面带来了重要的专业知识，他领导了涉及全球市场、行业和技术的增长和多样化的计划。此外，他还与航空航天、汽车、工业、医疗保健和高科技行业的领先公司合作，并建立了全球工程中心，如庞巴迪航空航天、通用电气消费产品等。

Keerthi在Tech Mahindra, Boeing, Mahindra and Mahindra, Force Motor和NAL/HAL拥有27年以上的经验，是一名经过认证的项目管理专家(PMP)，可靠性从业者和六西格玛黑带大师。他拥有班加罗尔理工学院(Bangalore Institute of Technology)的机械工程学位，并在新德里的IIFT完成了国际商务高管管理课程。