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民用无人驾驶航空器系统适航政策及取证路径研究

2023-03-13姜超史校川王春生郭浩博

无人机 2023年12期
关键词:局方航空器民用

姜超 史校川 王春生 郭浩博

近年,随着无人驾驶航空器系统的迅速发展,国际上也在加快无人驾驶航空器系统法规标准体系的完善。国际民航组织于2022年7月发布第十三版附件8《航空器适航性》,对遥控驾驶飞机、遥控驾驶航空器、遥控驾驶站适航管理及合格审定进行了规定,并明确从2026年11月26日起实施。在无人机适航标准方面,美国联邦航空局(FAA)目前已发布十余个低风险物流无人机型号的专用条件,欧洲航空局(EASA)也已建立了系统的无人机法规体系和统一的无人机管理规则,并以运行为中心、以风险为基础,按照开放、特许、审定进行分类监管。

自2019年起,中国民用航空局在国内无人机企业设立适航审定试点,总结实践经验和成果,并于2019年发布了《基于运行风险的无人机适航审定指导意见》(民航适发〔2019〕3号)。2020年11月27日,民航局适航司向四川省天域航通科技有限公司颁发全国首个民用无人机系统设计生产批准函,2020年12月21日,适航司向大疆創新科技有限公司颁发国内首张植保无人机系统设计生产批准函。我国通过审定实践为民用无人驾驶适航管理法规和标准的制定完善积累了经验。

2022年8月,民航局就《民用无人驾驶航空发展路线图V1.0》向公众征求意见,路线图旨在进一步明确民用无人驾驶航空发展定位、目标与路径,促进我国无人驾驶航空高质量发展。2022年起,民航局先后发布无人驾驶航空器相关的规章、程序和咨询通告等,逐步规范无人驾驶航空器的适航管理工作。本文将对目前我国无人驾驶航空器相关的政策文件进行解读分析,以期对无人驾驶航空器适航取证工作有所启发。

法律法规体系

《中华人民共和国民用航空法》于2018年12月29日第十三届全国人民代表大会常务委员会第七次会议进行了修订。其中第二百一十四条指出,国务院、中央军事委员会对无人驾驶航空器的管理另有规定的,从其规定。自此民用无人驾驶航空器系统的适航管理拥有顶层法律依据。

为进一步规范无人驾驶航空器飞行以及有关活动,国务院、中央军事委员会制定了《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》(以下简称《条例》)。根据《条例》要求,从事中型、大型民用(除军用、警察、海关、应急管理部门外)无人驾驶航空器系统的设计(包括“重大设计更改”)、生产、进口、飞行和维修活动,均应依法向民航局申请取得适航许可。

民航局根据《条例》相关要求,制定了CCAR-92部《民用无人驾驶航空器运行安全管理规则》(以下简称《规章》)。《规章》从“总则、操控员安全操控要求、登记管理、适航管理、空中交通管理、运行与经营管理、法律责任、附则”等8个方面进行了规定。相当于“有人机”的《民用航空产品和零部件合格审定规定》(CCAR-21部)、《民用航空器国籍登记规定》(CCAR-45部)、《民用航空器驾驶员合格审定规则》(CCAR-61部)、《一般运行和飞行规则》(CCAR-91部)、《中国民用航空空中交通管理规则》(CCAR-93TM部)、《航空运输承运人运行合格审定规则》(CCAR-121部)、《小型航空器商业运输运营人运行合格审定规则》(CCAR-135部)、《特殊运营人运行合格审定规则》(CCAR-136部)、《民用航空器驾驶员学校合格审定规则》(CCAR-141部)等管理规章的集成。

《规章》主要对以下4个方面进行了适航管理规定:一是确定了中型、大型民用无人驾驶航空系统的适航管理方式,包括设计批准、生产批准和适航批准;二是明确了基于风险、分级分类审定的无人驾驶航空器系统适航管理原则,给出了无人驾驶航空器系统的分类和适用的证件类别;三是强化无人驾驶航空器系统设计批准申请人和持证人建立设计保证系统的要求;四是提出《条例》生效前已经制造出的中型、大型无人驾驶航空器系统,如果用于民用航空活动且不进行设计更改的,在2026年11月26号前可以经过局方接受的安全评定,在局方规定的使用限制下通过取得特殊适航证。

民航局各部门按照职责分工,组织制定相应的行政规范性文件,主要包括管理程序(AP)、咨询通告(AC)等。在管理程序(AP)方面,适航司制定了《民用无人驾驶航空器系统适航审定管理程序》(AP-21-AA-2022-71,以下简称71程序)、《民用无人驾驶航空器实名登记管理规定》(AP-45-AA-2017-03)和《民用无人驾驶航空器国籍登记管理程序》(AP-45-AA-2023-04)。其中,71程序用于指导和规范中型和大型民用无人驾驶航空器系统的设计批准、生产批准和适航批准有关活动。

《规章》指出发动机、螺旋桨、遥控台(站)等可单独进行取证,但由于71程序发布时间早于《规章》,当前暂未制定以上产品的单独取证程序,仍采用整机型号合格审定的方式进行设计批准。

在咨询通告(AC)方面,适航司制定了《民用无人驾驶航空器系统适航审定分级分类和系统安全性分析指南》(AC-21-AA-2022-40,以下简称AC-21-40),针对中型和大型民用无人驾驶航空器系统的设计批准审定过程,提供面向适航审定的运行风险等级划分方法和系统安全性分析指导,是一种局方接受的符合性方法。

此外,适航司于2020年以民航适发的文件形式发布了《高风险货运固定翼无人机系统适航标准(试行)》和《中高风险无人直升机系统适航标准(试行)》。但后来在实际项目审定实践中发现这两个标准中存在一些不适用的条款。因此,自2021年下半年开始,依据CCAR-21-R4“第21.16条 专用条件”有关要求,各在审的无人驾驶航空器系统开始制定项目专用条件作为审定基础,待专用条件要求相对固化、成熟后,可转化为无人驾驶航空器系统适航标准。

无人机驾驶航空器系统适航审定相关的法律法规体系框架如图1所示。

适航审定政策

适航管理分类

中大型民用无人驾驶航空器产品的合格审定工作采用基于风险的原则,实施分类管理,针对不同运行风险等级的产品,设定与之匹配的安全性目标和审定基础,并考虑申请人能力和表现等因素,确定适当的局方介入程度。

AC-21-40依据航空器的最大审定起飞重量和动能建立了潜在危害的四个级别,并根据场景差异划分了A-G 7个运行风险等级。

其中危害的严重性,以其航空器的最大审定起飞重量作为基准,并结合最大使用限制速度计算出的动能,划分为如下4个级别:

(1)Ⅰ级:5700公斤(固定翼)或3180公斤(旋翼类)以上。

(2)Ⅱ级:750公斤~5700公斤(固定翼)或3180公斤(旋翼类);150~750公斤且动能大于1084千焦。

(3)Ⅲ级:150~750公斤且动能不大于1084千焦;25~150公斤且动能大于100千焦。

(4)Ⅳ级:25~150公斤,且动能不大于100千焦。

71程序将民用无人驾驶航空器系统分为以下三类,分别规定了不同的管理要求:

(1)运输类:用于载人飞行、进行融合飞行或在人口密集区域上方飞行的中型和大型民用无人驾驶航空器系统,属于AC-21-40中危害严重性Ⅰ级的、或载客19人以上的;

(2)正常类:用于载人飞行、进行融合飞行或在人口密集区域上方飞行的中型和大型民用无人驾驶航空器系统,属于AC-21-40中危害严重性Ⅱ-Ⅳ级的;

(3)限用类:不用于载人飞行、不进行融合飞行且不在人口密集区域上方飞行的中型和大型民用无人驾驶航空器系统。

同时对满足以下条件的中型农用民用无人驾驶航空器系统,按限用类管理:

(a)最大起飞重量不超过150千克;

(b)最大飞行真高不超过30米;

(c)最大平飞速度不超过50千米/小时;

(d)最大飞行半径不超过2000米;

(e)具备空域保持能力和可靠被监视能力,专门用于植保、播种、投饵等农林牧渔作业,作业过程中可以随时人工介入操控的。

审定流程

民用无人驾驶航空器型号合格审定流程如图2所示。

(1)申请。71程序已明确限用类航空器应向所在地区管理局提交申请,主要通过适航审定运行系统(AMOS)提交申请,预计待民用无人驾驶航空器综合管理平台(UOM)适航管理模块建成后,将通过UOM平台提交。

(2)受理。局方在收到申请人提交的申请书后5个工作日内,组织完成对申请材料的评审。

(3)熟悉性介绍。根据项目复杂程度,局方可要求申请人对项目做熟悉性介绍,包括民用无人驾驶航空器系统的总体情况、预期的运行场景及与之对应的风险类别和使用限制,特殊的产品特性、申请人设计保证系统的建设情况和项目的进度计划等。

(4)组建审查组。

(5)设计保证系统的审查。审查组综合使用文件评审、人员面谈和现场评审三种方式开展设计保证系统审查。

(6)確定审定基础。在局方已颁布该类别民用无人驾驶航空器系统适航标准的情况下,结合其运行场景,识别出与之对应的运行风险,在此基础上,对局方已颁布的适航标准进行适用性评估,同时增加针对民用无人驾驶航空器系统特有的遥控台(站)、数据链路等方面的要求,构成项目的审定基础。在局方尚未颁布针对该类别民用无人驾驶航空器系统适航标准的情况下,局方以项目专用条件的形式固化上述适用要求,审查组使用问题纪要将其最终确定为项目审定基础。目前各在审项目基本都是先颁发型号专用条件的形式,待成熟后再转化为适航标准。

(7)审定计划和符合性方法。申请人要提交的审定计划中需包括:建议的局方审查范围、深度,以及对申请人设计保证系统的授权范围和限制,并给出建议的说明。审定计划是一份动态文件,随着项目进展细化完善。申请人可以根据该系统的设计特征和运行风险的类别,提出新的符合性方法,在与审查组达成一致后,使用问题纪要予以记录。

(8)制造符合性检查。

(9)符合性验证和确认。

(10)最终全面评审。

(11)设计批准证书的颁发。

(12)证后管理。设计保证系统的持续监督活动可以以文件评审和现场监督两种方式进行。原则上至少每两年进行一次现场监督,持续监督活动应在三年内覆盖整个设计保证系统。

无人驾驶航空器系统取证路径分析

随着规章、程序和咨询通告的发布,民用无人驾驶航空器系统的适航取证工作有了顶层的法律依据和规范性文件的指导,取证流程也变得相对清晰。申请人根据相关文件要求,确认取证航空器产品类别,递交取证申请,建立设计保证系统,基于风险原则确定审定基础、审定计划和符合性方法等。在取证工作中,评估运行风险确认相应产品的类别、建立设计保证系统是适航取证过程的重要环节。

无人驾驶航空器取证类别

根据无人驾驶航空器管理要求,对于中/大型无人驾驶航空器可分为两大类:运输/正常类和限用类。两类航空器需取得的适航类证件如图3所示。运输类/正常类型号合格证需向民航局提交申请;限用类型号合格证、所有生产许可证以及适航类批准向地区管理局提交申请。

从目前国内无人驾驶航空器的级别看,I级产品暂无;II级产品较少,已知有中航无人机公司翼龙Ⅱ基本型和气象型,和航空工业一飞院TP500货运无人机。II级产品尚未形成规模化应用,但研发过程已考虑了适航要求,或已纳入研发机构的职能中,所以对于II级产品开发的企业,“适航”工作是难点,但有一定的基础。受影响较大的是已经规模应用的IV级产品及少量的III级航空器。在eVTOL应用于城市交通和物流运输的背景下,融合空域、人口密集区都有真实运行,鉴于适航审定是航空器安全运行的前置条件,这类产品的设计制造企业尤其需要重视适航取证能力的培养和提升。

设计保证系统的建立

通过对适航政策的分析,对于有取证需求的企业来说,71程序规定只要开展型号合格证或补充型号合格证取证活动的,不限类别均强制要求建立并保持设计保证系统(DAS)。

CCAR-92部指出,建立了局方可接受的设计保证系统的设计机构,根据其设计保证系统的能力清单和设计保证系统的相关程序,享有如下权益:(1)确认设计更改是否为“重大设计更改”;(2)根据局方授权开展设计符合性判定。由此可见,DAS是无人驾驶航空器系统取证能力的重要体现。

71程序给出了DAS的人员要求,包括管理人员:责任经理、适航经理和符合性核查工程师,同时还规定了一类授权人员“制造符合性检查人员”。在71程序中,不再提委任工程代表(DER)和委任制造检查代表(DMIR),体现出局方希望突出申请人的体系发挥作用,但具有一定数量的DER、DMIR,有利于DAS的审查工作。

在审查流程方面,71程序有所创新,增加了一个DAS“试运行”的环节,规定了在完成文件审查和人员面谈、确认申请人满足相关要求后即可批准其设计保证手册、同意DAS试运行等要求,然后再结合具体的型号合格审定过程开展DAS的现场审查。与“有人机”的《航空器型号合格审定程序》(AP-21-AA-2022-11)相比,71程序更加强调DAS在无人驾驶航空器审定过程中发挥作用,审查组在审定过程的初期就批准DAS试运行。71程序在審查流程相较于AP-21-11程序有所简化,同时申请人改进DAS也更加灵活。

无人驾驶航空器系统取证路径

当前,无人驾驶航空器系统取证路径主要分为两类。第一类是正向申请,2024年1月1日后开展的设计和生产的民用无人驾驶航空器系统,需要按照CCAR-92部获得局方的设计批准、生产批准和适航批准。第二类是存量无人机的安全评定,针对2024年1月1日以前已经设计定型且不进行设计更改的民用中型和大型无人驾驶航空器系统,如果相关运营人按照《民用无人驾驶航空器运行安全管理规则》(CCAR-92)第92.603(a)条需要申请运营合格证从事特定类运行,该民用无人驾驶航空器系统可在2026年11月26日前进行安全评定,通过取得民用无人驾驶航空器特殊适航证获得适航批准。安全评定方法参照《民用无人驾驶航空器适航安全评定指南》施行。

对于民用无人驾驶航空器系统上安装的发动机、螺旋桨、零部件,局方根据《民用航空产品和零部件合格审定规定》(CCAR-21)规定,颁发型号合格证、补充型号合格证、零部件制造人批准书、技术标准规定项目批准书。发动机、螺旋桨、遥控台(站)也可随民用无人驾驶航空器系统的型号合格审定或者补充型号合格审定一起批准。后续无人机系统中的其他重要部分也可能会单独取型号合格证。

总结

本文结合当前民航管理规章及程序,对无人驾驶航空器的适航审定政策和取证路径进行了分析。除了解政策和路径外,建议企业在开展无人驾驶航空器系统适航工作时考虑以下四点:

一是做好顶层规划,即在产品开始设计之前做好产品定位、评估取证难度,而不是设计完成后探究取证路径。

二是进行运行场景分析。基于运行场景充分识别产品的安全风险。从国际政策发展趋势看,适航管理要求与产品运行风险评估的结合将愈发紧密,在更准确理解和评估产品运行风险的基础上才能更好地选取适航取证路径。

三是加强设计保证体系和生产质量系统的能力建设。局方逐渐重视设计保证系统在产品型号审定过程中发挥的作用,独立地产品设计能力、设计更改控制、符合性核查、供应商管理管理和自我监督能力变得愈发重要。要强化企业安全主体责任意识,增加局方对体系能力的信任度,促进局方加大对体系能力的授权,缩短局方开展设计批准、生产批准和适航批准的时间,从而为企业创造更大的效益。

四是强化取证经验总结与支撑标准完善工作。目前我国无人驾驶航空器适航标准有待完善,各研制企业在配合局方完成项目专用条件颁发的基础上,应积极参与局方的无人驾驶航空器系统适航标准体系框架的建立完善工作,并及时主动总结项目研制经验和成果,支撑适航标准持续完善。

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