新型垂直起降（VTOL）航空器适航审定规则研究及建议

□ 孙 滨 付双检 牟浩蕾/文

近年来，小型电动多旋翼垂直起降（vertical take-off and landing， VTOL）载人航空器逐渐成为航空器发展的新热点。VTOL航空器作为一种新型的中短途空中交通工具，与传统的直升机和固定翼飞机相比，具有灵活性好、安全性高、噪音小、运营成本低、环保等优势，能在城市空中交通（UAM）广泛应用，进行人员或物资在低空城市内或短距城际间的运送。据不完全统计，目前世界范围内已有超过300家企业投身于小型VTOL航空器的研发，仅欧洲航空安全局（EASA）公布的数据就已超过150个相关型号。

目前，各国民航局还未针对VTOL航空器发布成熟的规章层面的标准，面对VTOL航空器全球井喷式的发展现状以及我国VTOL航空器发展现实，开展VTOL航空器适航审定规则研究具有重要现实意义——能够解决国内VTOL航空器的适航审定中遇到的实际问题，拉动国内VTOL航空器产业发展和技术创新。

VTOL航空器的定义和分类

为便于开展针对性研究，综合全球VTOL航空器产品的发展动态、技术特点及民航业规律，初步对VOTL航空器进行定义及分类。本文研究的VTOL航空器是指非中国民用航空规章第23部飞机和第27部直升机传统设计布局的航空器，能够垂直起降、有人驾驶、乘客数0-9人、最大起飞重量等于或小于3180kg，与23部飞机和27部直升机具有相当的安全水平，能够兼顾两者的运行场景。

美国垂直飞行协会从2016年起对全球的VTOL制造商和机型信息进行收集、整理、分类，在其发布的全球VTOL航空器名录中对VTOL机型进行了分类。保时捷咨询在2018年也对VTOL构型进行了分类，其中未有超出垂直飞行协会定义的部分。综合国内外VTOL航空器构型、动力等特征，总结了典型VTOL航空器类型，主要分为矢量推力构型、复合翼构型、多旋翼构型，如表1和图1所示。

图1 ：典型VTOL航空器构型

VTOL航空器最大优点是可以垂直起降，对起降场地的要求低，在满足一定适航安全水平时，适合在城市内运行。此外，VTOL航空器还具有灵活性高、成本低、安全性高、噪声低等优点。美国Joby公司曾发布一项不同机型巡航阶段的噪声测试对比，如图2所示。图中可以明显对比出采用分布式电推进技术的VTOL航空器在噪声方面具有巨大优势。

图2 ：不同航空器噪声测试对比

国内外VTOL航空器适航审定动态

（一）美国适航审定动态

Joby公司从2015年开始和FAA讨论Joby S4取证相关工作，从2018年开始正式提出取证申请，在2020年第一个完成了G-1审定基础的工作，预计在2022年完成G-2符合性方法的制定工作，根据目前的审定进度，Joby S4预计2023年将获得FAA型号合格证，该机型申请的是FAR-23部正常类飞机，审定基础同时参考了27、33、35部中适用条款。

2021年9月，美国电动飞机初创企业Archer公司宣布，FAA已签发了该公司正在研制的Archer Maker五座VTOL航空器的G-1审定基础文件，这是该机型按照FAR-23部适航审定的第一个重要文件。后续Archer公司将与FAA共同制定下一步所需的更重要的G-2文件，该文件将建立满足G-1所列要求的具体的符合性方法。Archer公司的目标是2024年获得FAA的型号合格证，开始商业运营。截至目前，Archer公司是第二个获得FAA G-1文件的VTOL企业。

按照FAA的现有规章要求，VTOL航空器可以通过FAR-23部飞机、FAR-27部正常类旋翼航空器以及FAR-21.17（b）特殊类航空器进行适航审定。大多数飞机制造商倾向于按照FAR-23部结合相应的专用条件来解决其适航审定问题，利用FAR-23部重组后的灵活性来满足VTOL航空器的行业发展，而不需要制定新的规章。

（二）欧洲适航审定动态

德国Lillium公司的Lilium Jet航空器最早从2017年开始适航申请流程，2020年EASA签发了CRI-A01审定基础文件，计划于2024年取得型号合格证并投入运营。

德国的Volocopter公司于2020年12月同步向FAA申请了VoloCity航空器的型号合格审定，其计划在2023年前开始商业飞行，目前，EASA已经签发了CRI-A01审定基础文件。

在适航审定规章和标准建立方面，EASA于2018年率先发布针对VTOL航空器专用条件建议稿，并在2019年正式发布了VTOL航空器适航审定的专用条件，并分别于2020年5月和2021年6月分两批发布了该专用条件的符合性方法。该专用条件是在CS-23部正常类飞机适航规章基础上发展而成，将CS-27部小型旋翼航空器适航规章中的适用条款整合在一起。图3给出了EASA VTOL航空器适航审定标准等相关文件发布历程。

图3 ：EASA VTOL航空器适航审定标准等相关文件发布历程

（三）我国适航审定动态

我国目前还没有发布新的法规或专用条件等文件用于VTOL航空器的适航审定。但目前国内正在开展的适航审定的载人无人机系统与本文研究的VTOL航空器的研究范围具有极大的相似性，从构型上属于VTOL航空器中的多旋翼（无机翼）构型，目前国内还没出现有人驾驶VTOL航空器适航审定的先例。亿航在无人机载人系统领域已经走在世界前列，目前亿航已在全球多地完成无人自动驾驶载人飞行，亿航是我国首个无人机载人系统适航审定试点单位。亿航公司于2020年12月向民航局适航司正式递交了EH216-S载人无人机系统型号合格证（TC）申请，并获得受理。这是中国首个载人无人驾驶航空器型号合格审定项目。民航局适航司授权民航中南地区管理局作为审查组长单位，负责组织开展型号审查工作，目前已完成了审定工作组的组建，2021年4月在广州组织召开了型号合格审定首次会，同年12月民航局针对该型号合格审定项目专用条件公开征求意见。

峰飞公司自主研发的自动驾驶VTOL载人航空器V1500M成功完成首飞测试，其采用的垂直起降固定翼构型，兼具直升机与固定翼飞机的优势，既可垂直起飞又可快速巡航。2021年6月28日，民航局正式受理峰飞航空科技关于V400货运型的适航审定申请。

时的公司正在研发的E20电动垂直起降载人航空器是倾转旋翼构型，相较于多旋翼或复合翼构型可以挖掘更多的有效载荷和航程。时的官方网站显示，2021年11月，民航华东地区管理局到时的公司考察指导，对空中出行领域的探索予以肯定，并对时的科技自主研发的纯电动倾转旋翼VTOL产品E20的创新表示支持并寄予厚望，同时宣贯讲解了目前VTOL航空器的审定路径和审定资源以及飞行员资质与培训、超视距运行、空域管理和公共安全等方面的要求。但目前时的公司还未针对其E20提交型号合格证申请。

图4 ：亿航公司EH216-S载人无人机系统

国内目前主要是在载人无人机系统领域开展了适航审定活动，并积极部署低空民用航空产业。基于VTOL航空器的UAM已成为美国、欧盟等国家航空运输发展的重要方向，国外的重视和支持力度空前，我国工业方应投入更多精力在有人驾驶VTOL航空器领域加快研发投入与科技创新，民航局方应在该领域尽快开展预先研究，梳理有人驾驶VTOL航空器与载人无人机系统之间的关联关系，根据国内VTOL航空器发展现状和趋势适时出台适航审定相关政策文件促进行业发展。

（四）VTOL航空器适航审定标准制定思路

目前中国民航适航规章体系中还不能够涵盖VTOL航空器的类别，比较接近的是23部正常类飞机和27部正常类旋翼航空器，目前VTOL航空器在国内处于萌芽状态，还没有正式申请的型号，现阶段可以按照技术成熟度分阶段推进VTOL航空器适航规章和标准的建立工作。现阶段可以采用“21.17适用规章的确定”中制定专用条件通过申请特殊类航空器的方式开展适航审定，借鉴欧美目前的做法，现阶段如有VTOL航空器申请取证，可以按照21.17特殊类航空器建立专用条件的方式开展适航审定工作，可以依据新23部基于性能和安全要求的适航规章以及27部正常类直升机中适用的条款建立专用条件。

VTOL航空器适航标准建立的方式可以参考近年23部规章重组的思路开展。VTOL航空器适航标准的建立，应该充分参考23部和27部适航规章。目前，FAA和EASA已经在2017年完成了23部适航规章的重组，我国民航局在2019年启动了23部重组工作，目前已完成重组后的23部规章初稿，并向工业界和公众征求了两轮意见。新的23部规章重组的思路是只保留对安全性要求的内容，具体的设计指标要求全部被转移到作为新规章普遍接受的工业标准中，形成了规章与工业标准相结合的形式，能够更好地接纳新技术在23部飞机中的应用，以便适应新技术发展并降低审定成本。VTOL航空器适航标准的建立应充分借鉴23部规章重组的思路，可考虑将VTOL航空器纳入到23部规章体系进行适航管理，现有的23部规章具有拓展适用范围包含VTOL航空器适航要求的可能性。

总结及建议

本文梳理了国内外的VTOL航空器发展现状，总结了VTOL航空器技术特点，研究了FAA、EASA和我国民航局关于VTOL航空器适航审定动态并提出国内VTOL航空器适航标准建立思路。建议国内制定VTOL航空器技术和政策发展路线和远景规划，主要包括适航审定、运行规则、配套保障等方面的规划。全面落实民航局“五个融合”的理念，建议适航审定部门、工业部门、科研院校、运营机构等相关单位共同组建VTOL航空器适航审定标准研究小组，以适航审定部门政策指导、工业部门产业实现、科研院校技术支持、运营机构使用预判的多方联动形式开展研究，共同推进国内VTOL航空器的适航审定发展。此外，建议在适坠性、电推进系统、能量储存系统、先进飞控（电传飞控/自动飞行/无人驾驶）、安全性、人为因素、噪声等关键技术领域开展深入研究，促进国内VTOL航空器的快速发展。