译者导读：当前航空规则体系正面临结构性挑战。传统基于目视飞行规则（VFR）和仪表飞行规则（IFR）的框架，虽在过去数十年有效服务于人类驾驶的常规航空器，却难以适应高度自动化、无人化和多元化的未来航空生态。随着无人机、电动垂直起降飞行器（eVTOL）和高空平台系统等新型航空器的涌现，其在飞行性能、机载装备及运行模式上的多样性，暴露出当前空域管理在三个核心维度的局限性：静态间隔标准无法匹配动态运行环境、以人中心化的责任体系难以适配机器决策场景、传统通信导航监视（CNS）基础设施不足以支撑数字协同需求。
面对这些挑战，需要构建数字化赋能的新一代航空规则框架。该框架应具备以下特征：采用基于性能的间隔管理替代固定标准，建立人机协同的责任分配机制，构建模块化服务的空域架构。同时需建立以真北航向、大地水准面高度和统一时标为基础的统一参考系，确保全球互操作性，并通过战略级冲突解脱层降低战术运行负担。
实现这一转型需要重点推进六大行动：开展责任分配模型的定向研究，启动跨国示范项目，制定全球转型路线图，加强国际民航组织（ICAO）标准协同，建设网络韧性数字基础设施，构建包容性生态系统。最终目标是实现《CATS未来空域概念》提出的"无缝空域"愿景——在信任、透明与责任共担的基础上，实现有人驾驶、无人驾驶和高度自动化系统在共享空域中的安全高效集成。这场变革不仅是技术升级，更是航空治理体系的范式转移。
引言
全球空域一体化系统（CATS）委员会致力于构建全球协调、无缝衔接的空域体系，安全高效地整合载人航空、无人航空及高度自动化飞行操作。随着航空领域进入由自动化、数字化及新型航空器加入所驱动的空前变革时期，一个紧迫的问题随之浮现：
当今的飞行规则和空域结构是否适应航空业的未来发展，抑或需要进行根本性改革？
本文通过审视传统目视飞行规则（VFR）与仪表飞行规则（IFR）框架能否持续支撑日益多元化的航空活动来探讨这一问题。这些为人类驾驶航空器在相对可预测环境中运行而开发的传统架构，数十年来一直为传统航空业提供着良好服务。
然而，随着无人驾驶航空系统（UAS）、高空平台系统（HAPS）、电动垂直起降飞行器（eVTOL）以及高度自动化操作的兴起，在运行性能、通信联络、冲突管理和协同协调等方面带来了全新挑战。当航空生态系统变得日趋复杂时，我们必须审慎评估：当前的空域间隔保障方式及既有飞行规则界定的责任分配机制，是否能够扩展延伸以维持安全、效率与空域使用的公平性——抑或我们需要基于自动化技术、性能数据和航迹意图的新一代互补性规则体系。
本文旨在探讨：
（1）识别当前飞行规则与空域结构在日益多元化和自动化的航空运营背景下存在的主要缺陷与挑战
（2）就支持一体化、动态化及可扩展空域的新型或适应性飞行规则提出重点研究领域;
（3）推动监管部门、行业界与学术界就飞行规则如何演进以支撑航空业数字化与运营转型展开对话;
本文呼吁全球航空界超越探索阶段，通过协同行动积极塑造未来——制定切实可行的路线图、试点新运行概念、共同推进新一代空域管理体系建设。航空业的未来需要大胆的构想、共同的责任担当以及全球协同发展的承诺——这不仅是为了应对挑战，更是为了释放变革性机遇。
变革必要性：驱动飞行规则演进的核心挑战？
随着航空业进入以自动化、无人驾驶运营和日益多元的性能特征为标志的时代，空域管理的基础结构——即飞行规则与空域分类体系——正逐渐显现其局限性。这些传统框架原为人类驾驶员、常规航空器及可预测飞行模式的世界而设计，如今却面临三大压力：
• 海量自动化与异构化运营的容纳需求
• 差异化态势感知能力与机载装备水平的协调难题
• 突破传统VFR/IFR范式假设的新型运营理念
这些新兴的挑战与体系错位使得演进不再是可选项，而是必然选择。为确保未来空域具备可扩展性、互操作性、包容性及自动化就绪特性，变革势在必行。
1、重新定义空域管理中的角色与责任
空管系统（ATM）长期依赖明确界定的人类角色。传统飞行规则建立在飞行员、管制员和空中交通服务（ATS）的既定角色基础上——其假定飞行员将通过目视监控周围环境维持安全（尤其在VFR条件下）；在IFR条件下，管制员则通过结构化程序及语音/数据链通信提供战术间隔保障并保持广域态势感知。这些假设依赖于机上飞行员的存在、实时决策能力以及人与人之间的协同。
高度自动化航空器系统（HAAS）等新兴概念——即由系统管理机构而非个体飞行员管理大规模机队的模式——进一步加速了重新定义责任、权限与问责机制的需求。在HAAS模型中，许多传统角色可能分配给数字主体，人类仅保留监督职能而非直接控制。
核心挑战：当航空器、程序与空域均处于高度自动化状态时，间隔责任应由谁承担？
• 随着无人驾驶及高度自动化航空器进入空域，传统角色体系开始瓦解。许多新型运营依赖远程驾驶员、地面操作员或全自动化系统，这引发了根本性追问：间隔保持、态势感知和运行控制的责任应如何界定与分配？
• 这并非细微调整，而是需要对角色定义与责任分配方式进行根本性重构。未来框架必须支持将间隔保持与决策权安全地委托给自动化系统、远程监督员或系统管理机构，同时不损害公众信任、运行可追溯性或监管清晰度。
研究需求：如何构建高度自动化空域中的责任移交机制？
• 在新型主体与服务模式下重新评估责任（行动义务）、权限（法定或运营授权）与问责（结果追责）的对应关系
• 在保障公平与安全的前提下为数字主体分配角色
• 确定间隔责任移交人类监督员、自动化系统或服务提供商的时机与方式
• 厘清各主体的操作角色（包括降级处置与异常管理）
• 研究如何推进人机协同并定义人类在高度自动化空管中的演进角色
• 确保委托框架保持透明度、问责制与运行安全，同时承认公平性并非意味着所有用户享有统一或持续的空域准入权，而是与各运行场景的性能要求和预期相匹配
• 识别潜在非预期后果（如对环境绩效的影响）
2、 实现基于性能的间隔与冲突解除
当前的间隔标准本质上是静态的，基于对冲突风险、航空器能力和固定空域结构的广义假设。虽然这种"一刀切"规则在传统航空中有效，但无法适应多样化性能特征、超长任务周期和以自动化运行为核心的新时代。
高空长航时无人机、高速电动垂直起降飞行器（eVTOL）、超音速飞行器及持久驻空HAPS等航空器，对统一标准构成挑战。它们在速度、机动性、装备配置和意图共享能力方面存在显著差异。未来框架必须超越传统间隔裕度，转向定制化、情境感知的解决方案。
（1）核心挑战：
• 未来需要基于航空器实际行为、自动化能力和运行风险情境（而非仅按空域类别）来定义动态的、基于性能的间隔标准。
• 传统模式根据飞行员或管制员角色分配间隔责任，其基础是对通信、监视和人类判断的定性假设。而自动化需要可量化、可扩展的适配框架来确保大规模运行的可靠性。
（2）研究需求：
• 开发基于性能的间隔框架，反映航空器的运行意图行为而非传统分类
• 确定哪些机载系统可安全实现自主间隔保持及其适用条件
• 验证混合系统：将自动化间隔（适用于具备能力的机队）与战略冲突解脱服务（适用于混合装备环境）相结合
• 研究间隔管理三层架构——战略层（规划与流量管理）、战术层（短期冲突解脱）和防撞层（最后应急机动）——如何通过空服提供商（ANSP）、第三方服务机构、自动化系统及机间（V2V）逻辑的混合模式实现
• 评估不同类别航空器（自主驾驶、有人驾驶、远程操控）在同一空域安全共存的实现途径，并确定各类运营适用的冲突解脱规则或间隔标准
• 探索具备自主间隔能力的航空器如何在特情或紧急状态下保持对空管干预的及时响应，包括制定确保其能为异常状态航空器安全让出空域的协议
（3）混合模式可能包含：
• 分布式能力：经认证的自动化自主间隔系统、协同机间通信（V2V）及集成传感器融合，在可行空域实现自动化自主间隔
• 集中式服务：战略冲突检测、预测性流量管理和基于意图的协同，特别适用于装备水平或自动化程度不一的空域环境
• 联盟化服务：经认证的第三方服务供应商在协同空域提供特定间隔服务
关键在于这些系统必须以可测量、可预测的方式运行，使监管机构、运营人和公众确信：自动化系统能可靠公平地管理间隔，并能对自动化失效或突发事件做出有效响应。
核心问题并非间隔标准是否必须改变，而是如何通过新机制实现等效或更优的安全性能——同时统筹传统运行的准入权益与互操作性。这包括探索《CATS运行概念》中提出的定制化间隔标准的角色定位。
3、基础设施现代化：从系统到无缝服务
传统通信、导航与监视（CNS）基础设施旨在支持传统的航空模式，高度依赖语音通信、地基导航设施和雷达监视。这种传统架构虽对常规航空稳定可靠，却日益难以应对未来运行的多样化与自动化需求——从低空eVTOL走廊到持久平流层飞行。
新兴运行不仅性能特征迥异，其空域服务接入与交互方式也截然不同：城市空运可能依赖本地化云服务与传感器网络；高空运行需要广域持续态势感知；传统航空则仍需认证级保障基础设施。未来系统必须在统一互操作的基础框架内满足所有这些需求，避免碎片化或重复建设。
核心挑战：基础设施如何演进以支持动态可扩展、按任务适配的服务交付？
现有系统多采用中心化架构和平台专用设计，围绕预定义运行类别构建。这限制了支持新服务模式所需的灵活性，以及空管（ATM）、无人驾驶交通管理（UTM）、先进空中机动（AAM）和太空运行之间的实时互操作性。
需从单一技术专用基础设施转向模块化数字服务架构，将间隔管理、航迹协商、气象集成等功能转化为可接入的互操作服务。互操作性必须内置于基础设施底层，实现跨域、跨主体、跨运行类型的协同整合，而非强制推行"一刀切"的技术方案。
基础设施演进应支持按航空器性能、自动化等级和任务复杂度提供定制服务。通过开放数字接口（如API）接入服务，使各方能动态融入系统，而非受限于静态基础设施或固定程序路径。若所有运营者接入共享网络，基于实时意图、航迹和航空器特性的性能化间隔管理将大幅提升协同效率，同时减少基础设施体量并增强空域用户互操作性。
研究需求：
• 定义面向服务的架构体系，实现与具体平台或航空器类型解耦的可扩展基础设施供给。探索如何通过通用数字层接入模块化服务（如冲突检测、航迹协商、咨询管理），无需强制统一技术标准。该架构应支持从集中式、分布式或联盟化等多源获取战略、战术及防撞服务。
• 明确自主间隔运行的服务需求。此类运营者或无需传统间隔服务，但需高质量信息服务（如实时交通、空域限制、气象等）。研究应确保在共享空域内可靠公平地提供这些服务，实现无碎片化的互操作。
• 制定接口标准，支持服务提供者与空域用户间安全、高度集成、实时协调的跨域服务（如冲突检测、航迹管理和系统级信息共享）。
• 基于实际服务需求（而非仅按高度或运行类型）评估基础设施要求，为低空城市运行、超远程飞行和高空持久任务提供适用方案。
• 支持混合运行环境，实现传统驾驶航空器与数字化协同航空器的并行运行。
3.4 高度自动化运行的术语演进
当今航空术语体系——如目视飞行规则、仪表飞行规则或机长责任——深深植根于传统范式。这些术语隐含着关于控制主体、决策方式和责任分配的固有假设。
随着我们向高度自动化和无人化运行时代转型，亟需建立反映新兴运行模式、数字主体作用及机器主导决策现实的新术语体系。
（1）核心挑战：当运行协调由系统而非人类完成时，"责任""指挥"或"目视间隔"等术语可能失去意义甚至产生误导。这在法律问责和运行协同中造成歧义，尤其在人类与机器共存的混合运行环境中更为凸显。
（2）人为因素关联：清晰无歧义的术语对于建立信任、确保可预测性和实现协同至关重要——特别是在人机交接节点（如远程监督员与自主航空器交互，或管制员管理混合空域时）。
（3）研究需求：
• 定义能准确反映机器主导、服务化和数字化协同环境角色的新术语体系
• 厘清"驾驶员""操作员""服务提供者""系统管理者""航班"等术语在虚拟化或分布式角色场景下的适用边界
• 规范自动化系统与人类之间的通信协议和交互模型
• 界定"人机协同"等先进概念，明确空管演进不仅需实现自动化突破，更需重构高度自动化人机协同模式下的人类角色与工作方法
这并非表面或语言层面的更新，而是安全赋能的基础。清晰、一致且全球公认的定义、角色和责任，是可认证程序、自动化验证、监管框架和公众理解的基石。
数字化空域运行框架
由自动化、新型航空器和任务多样性驱动的航空复杂性提升，需要的不仅是渐进式改革。下一代飞行运行要求建立数字化赋能、基于性能的体系，以支持人类与机器在共享动态空域中的协同航迹管理。
以语音通信和人类决策为核心的传统规则与基础设施已不足够。面向未来的框架必须在不同装备水平、自主状态和运行环境下提供可预测、可扩展和可互操作的服务。
该框架应同时兼容传统飞行规则（如VFR和IFR）与依赖计算机自动化的新兴数字化运行模式，必须实现有人驾驶、无人驾驶和高度自动化系统之间的无缝集成与互操作，允许多种运行模式在共享或相邻空域共存。在保障安全的同时支持航空器能力创新与多样化，灵活性将成为关键要素。
1、核心特征
（1) 统一且灵活的结构
未来框架必须兼容传统飞行规则（如VFR与IFR），同时支持自动化驱动的数字化协同运行。需通过建立统一数字化运行模式避免碎片化解决方案，该模式可灵活适配不同环境与用例。统一结构在确保兼容性与互操作性的同时，能有效规避因独立开发而随时间推移显现兼容性问题的低效孤岛式方案。
通过根据任务剖面、空域环境或航空器能力分配定制化性能要求与运行参数，可实现结构内部的灵活性扩展。这种设计在保持系统凝聚力与安全性的前提下支持可扩展适配。
该结构应支撑：
• 有人/无人驾驶与高度自动化系统间的协同集成与交互
• 共享或相邻空域中的多模式并行运行
• 按性能与任务需求定制的灵活空域接入策略
（2）自动化战略冲突解脱核心
航空器性能、自动化等级及运行概念的日益多样化使兼容性成为关键考量。例如：当低速持久驻空航空器与高速敏捷航空器混合运行时，现行IFR/VFR结构可能无法确保有效间隔；若航空器能力不兼容或存在代际差异，战术级自主间隔同样可能失效。
需要构建战略级自动化冲突解脱层，通过协调飞行意图降低对静态隔离的依赖。该核心机制将确保战术自主间隔仅应用于参与者经证明具备互操作能力的场景。
2、 转型战略：从概念到能力
构建数字化空域系统既是技术变革，也是监管挑战。成功取决于全球协同行动、共享验证流程和公平的实施策略。
（1）关键优先事项：
• 制定可扩展自动化协议：实现预测性自协同运行，支撑有人/无人系统大规模融合集成
• 加强全球监管协同：强化国际民航组织（ICAO）、地区监管机构与行业合作，建立反映现代技术与运营模式的共享标准
• 投资下一代能力：发展基于人工智能的间隔模型、先进CNS体系及网络安全基础设施，确保运行安全与韧性
• 建立方位-高度-时间统一参考系：所有航空器使用真北航向/航迹、大地水准面参考高度和统一时间标准进行无缝冲突协商。依赖差异化的磁模型、气压高度或不一致时间源将破坏目标间冲突解脱并损害互操作性
• 支持研究与扩大学产研合作：验证新兴技术，设计数字空域运行的风险型性能框架，研究未来人机协同模式下人类角色与能力的演进
• 确保不同装备水平的公平接入：自动化最大挑战在于兼容最低配置航空器（尤其在尚未实现全流量可视的环境）。系统设计需优雅管理混合装备生态，平衡创新与包容性
• 定义未来间隔管理框架：明确战略、战术和防撞层级，评估多元运行场景的间隔管理架构方案
（2）未来愿景
未来空域必须建立在信任、透明、问责与责任共担——而非仅是技术之上。数字化空域框架必须满足所有利益相关方需求，具备韧性且全球互操作。通过监管前瞻与创新对齐，航空界可确保自动化效益兼具可扩展性与普惠性。此愿景非为取代过去，而是向着明确目标的演进。
最终思考与后续行动
航空系统正处在历史转折点。由自动化进步、人类角色演进、数字互联及新型航空器驱动的新兴运行模式，正在挑战为不同时代设计的空域框架极限。
仅适应当前规则远远不够，我们必须面向正在进入的——而非正在告别的新世界进行设计。这个世界由数字协同驱动、以性能为基础、实现全球整合——片由人类与机器和谐共治的天空。
后续行动
（1）开展定向研究
推进专项研究评估支持下一代飞行规则所需的运行概念、赋能技术与系统架构。包括研究人类与数字主体间的责任、权限与问责分配机制；明确降级处置程序；制定支持高度自动化环境下安全、公平、透明角色分配的法律与操作框架。
（2）启动协同示范项目
推动监管部门、空服提供商、行业及研究机构将现有及计划中的演示活动与本文研究重点对齐。实境试验应验证机器辅助间隔、数字飞行规则及不同性能/自动化水平的互操作运行等概念。国际协同将确保成果具备可扩展性、一致性与全球适用性。
（3）制定全球转型路线图
制定获得全球支持的路线图，指导当前空管系统向数字化协同空域环境转型。该路线图应优先部署自动化间隔试验、数字飞行规则原型开发及混合装备集成模式等基础项目。
（4）强化全球监管协同
通过ICAO及区域框架加强合作，推动建立反映自动化现实、新空域主体与管理责任的协调标准。
（5）投资数字基础设施与网络韧性
随着系统互联度提升，网络安全与数字完整性须视为关键基础设施。未来解决方案必须嵌入安全设计原则，支撑应对演进威胁的韧性体系。
（6）构建包容可扩展的生态系统
平衡创新与准入。最持久的挑战将是在不阻滞创新前提下确保传统航空器安全集成。研究应聚焦全域可视解决方案、公平接入模式及实用转型策略。
（全文完）
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