基于风险分类的中型无人驾驶航空器适航管理研究

□ 李剑峰 汪发亮 梅亚楠/文

近年来，我国无人驾驶航空器规模不断增加。根据民用无人驾驶航空器综合管理平台数据，截至2023 年6 月，民用无人驾驶航空器登记总数量大于100 万架，其中，中型无人驾驶航空器型号1979 个，中型无人驾驶航空器数量大于10万架。对于规模如此庞大的无人驾驶航空器，如何开展高效适航管理，是一个重要话题。本文针对限用类中型无人驾驶航空器，从设计特征、运行使用、制造厂商三个方面识别出风险要素；采用定量分析和定性统计相结合的方法，建立风险量化表单，根据风险程度提出相应的减缓措施；并基于风险评估结果，提出一套精简的适用于中型无人驾驶航空器的审定流程，为局方后续高效开展中型无人驾驶航空器的适航管理提供一定的参考。

相关定义

按照《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》第六十二条规定：中型无人驾驶航空器，是指最大起飞重量不超过 150 千克的无人驾驶航空器，但不包括微型、轻型、小型无人驾驶航空器。小型无人驾驶航空器，是指空机重量不超过 15 千克且最大起飞重量不超过 25 千克的无人驾驶航空器，但不包括微型、轻型无人驾驶航空器。

按照《民用无人驾驶航空器系统适航审定管理程序》相关规定：中型民用无人驾驶航空器是指最大起飞重量大于 25 千克但不超过 150 千克的民用无人驾驶航空器。

根据上述定义，中型无人驾驶航空器所覆盖的重量范围在 25 千克至 150 千克之间。

当前面临的问题

（一）监督管理方面

从现有规定中可以明确看出，对中型无人驾驶航空器进行适航许可是一项必要的举措，但是具体的许可形式尚未详细阐明。对于机型众多、用途各异、数量庞大的中型无人驾驶航空器，要求每个机型、每架单机都需要通过设计、生产、单机的审定并获得相应适航证件的要求可能过于严苛。

因此，需要对中型无人驾驶航空器做进一步的细分，按照风险分类的原则提出对应的监管方式及对应证件类型。

（二）风险评估方面

按照目前已发布文件中对于系统安全性分析的指导，参考特定运行风险评估（SORA）分析方法，由于中型无人驾驶航空器的型号设计特征、使用场景、预期用途相对多样，可能存在风险定义较为抽象、评估指标相对主观的情况。

因此，需要对中型无人驾驶航空器的风险要素作出较为具体的识别，以定量和定性相结合的方法，开展风险评估。

（三）审定流程方面

目前仅针对技术相对成熟、风险相对较低的植保类中型无人驾驶航空器作了简化，是否可以参考此种做法，将经过评估后风险等级相当的同类无人驾驶航空器照此管理？此外，即使风险相对较高的中型无人驾驶航空器，在传统的申请—受理—审查—颁证的流程中，是否可以做相应的简化？

因此，需要在保证安全的前提下，在风险评估的基础上，建议对现有的审定流程作适当的优化。

风险要素评估

本文选用的方法主要是风险指数模型和概率—后果模型。整体层级上，采用风险指数模型，从设计特征、运行使用和研发制造三个方面开展评估，分值权重上，设计特征为 40%，运行使用部分为 40%，研发制造部分为 20%。

细分科目上，设计特征方面，主要选用概率—后果模型，考虑事件发生的概率和引发后果，采取定量的方式评估风险；运行使用方面，对预期的使用环境和运行场景，以定性和定量相结合的方式评估风险；研发制造方面，从设计、制造、取证经验、交付量等不同要素以定性和定量相结合的方式评估风险。

（一）与设计特征相关

通过对大量无人驾驶航空器的统计数据，按照概率—后果模型，得到与设计特征相关的风险值计算经验公式如下：

R＝P×S

其中，R表示风险值，P表示事故率，S表示严重程度。

（二）与运行使用相关

考虑到中型无人驾驶航空器具有多种用途，大致分为以下使用场景：

1.对于巡检巡线用途，由于其运行线路较为固定、飞行高度较低、飞跃区域人员稀疏，因此赋予较低的风险值。

2.对于科研试验用途，由于其承担科研试验任务，系统功能和可靠性不健全，存在一定程度风险，风险值略高。

3.对于低空探测用途，风险相对均衡，赋予中等的风险值。

4.对于物流货运用途，由于需要搭载货物，其运行风险增加货物的风险可能，因此赋予次高的风险值。

5.对于高空探测用途，由于其飞行高度较高、飞行范围更广，具有更高的动能和势能，因此赋予最高的风险值。

（三）与研发制造相关

与研发制造相关的风险评估，主要侧重于对组织机构和人员、设施设备、研发过程控制、文件控制、内审及与局方接口、产品研发制造能力六个方面展开。对六个方面的要求进行具体细化并赋予相应风险值。

风险减缓措施

采用 Bowtie 分析方法，考虑到无人驾驶航空器运行失控是实际运行中需要特别关注的危险事件，因此这里将无人驾驶航空器运行失控作为顶事件，具体Bowtie 模型如图所示。

Bowtie 分析模型

结合前述风险评估要素，开展风险预防及缓解措施分析，满足相应风险减缓措施，即可降低风险评估分值。

（一）与设计特征相关

1. 与无人驾驶航空器设计特性相关的风险预防措施包括但不限于：

（1）无人机是基于权威认可的设计标准而研发。

（2）无人机设计时考虑了系统安全性和可靠性。

（3）C3 链路性能适合于运行。

（4）人为因素评估已经完成，人机界面适应于待执行任务。

（5）无人机的设计考虑了能够满足预期的恶劣运行环境条件。

2. 与无人驾驶航空器设计特性相关的风险缓解措施包括但不限于：

（1）无人驾驶航空器设计时考虑配备降落伞，从而减缓失控撞击地面时的危害。

（2）无人驾驶航空器设计时考虑配备感知和避让系统（D&A），从而减缓失控对空中其他航空器的危害。

（二）与运行使用相关

1. 与无人驾驶航空器运行条件相关的风险预防措施包括但不限于：

（1）检查无人驾驶航空器（产品检查），确保符合运行要求。

（2）制定的无人驾驶航空器运行程序已经过验证，并能够严格执行。

（3）自动保护飞行包线免受人为错误的影响。

（4）已制定了可量化并得到严格执行的确保安全运行的环境条件。

（5）支持无人驾驶航空器系统运行的外部服务足以支持该运行。

2. 与无人驾驶航空器运行条件相关的风险缓解措施包括但不限于：

（1）减少无人驾驶航空器运行时运行区域的地面无关人员。

（2）限制无人驾驶航空器运行的空域和时间。

（三）与研发制造相关

1. 与无人驾驶航空器设计制造企业能力相关的风险预防措施包括但不限于：

（1）无人驾驶航空器由有能力或经过认证的企业制造。

（2）无人驾驶航空器由有能力或经过认证的企业维护。

（3）操作员具有胜任力并通过验证。

（4）操作员训练有素，能够控制异常情况。

2. 与无人驾驶航空器设计制造企业能力相关的风险缓解措施包括但不限于：企业制定相关应急响应预案。

管理要求建议

对于本文研究目标范围内的中型无人驾驶航空器，在经过上述风险及减缓措施评估后，将分为高、低两种风险类别，对于低风险类别，采用“放管结合、以放为主”的原则，用特许飞行证进行管理，并对证件流程和限制进行简化；对于高风险类别，仍采用TC-PC-AC 的证件管理方式，但可以对审定流程进行简化。

（一）低风险管理思路

1. 申请环节

（1）参照低风险的中型农用无人驾驶航空器的管理规定提交资料。

（2）取消“按照局方要求完成试飞，提交试飞报告”。

2. 适航检查环节

（1）原则上基于申请人完成的工作开展评估，核实申请人所做检查和试验工作已正确记录，无特殊原因不开展现场审查。

（2）参考同类型号设计特征、同类预期使用环境和用途的无人驾驶航空器，评估申请人提出的使用限制建议是否准确全面。

3. 颁发证件环节

（1）考虑在信息管理平台系统里，当确认所需文件资料齐全且符合要求后，自动颁发证件。

（2）在所颁发的证件中明确限用类“三不”原则，即不能用于载人飞行、进行融合飞行或在人口密集区域上方飞行。

（二）高风险管理思路

1. 申请环节

申请人提交有关预期的典型运行场景、运行条件和相关限制的详细说明。根据针对运行场景做出有代表性的 SORA 分析，采取风险预防和减缓措施，得到最终地面风险等级、空中风险等级和 SAIL 值。

需要说明的是，在这个环节由申请人提供相关资料，并不会因此带来过重的负担，反而将有利于明确适航管理重点。

2. 审查环节

（1）优化符合性方法，可根据设计特征对传统的十种符合性方法进行归类汇总，特别是对于系统级和设备级的符合性验证活动，可通过合理安排，将试验室试验（MC4）、地面试验（MC5）、飞行试验（MC6）进行优化组合。

（2）精简现场审查活动，原则上以文件审查为主，在保证安全的前提下，减少制造符合性检查、试验目击等活动。

（3）突出对风险预防和减缓措施的符合性验证，在审查环节中，注意设置典型运行场景和条件，对涉及风险预防和减缓措施的系统和设备功能进行验证，以验证可以有效控制风险，提高安全水平。

（4）对于在同类型号设计特征、同类预期使用环境和用途的无人驾驶航空器上已经使用的系统、设备，可相应减少符合性验证活动。

总结与展望

本文将中型无人驾驶航空器进一步细分，考虑到正常类、运输类的中型无人驾驶航空器存在风险较高，不适宜对适航管理进行简化。

对于限用类的中型无人驾驶航空器，在设计特征、运行使用、研发制造三个方面开展风险评估，将其分为低风险和高风险类别，并对高风险类别采取风险预防和减缓措施，予以再次评定。

对低风险的限用类中型无人驾驶航空器，建议参考植保用途的管理方式，在申请、适航检查、颁发证件环节提出优化管理措施；对于高风险的限用类中型无人驾驶航空器，在设计批准过程中，重点针对运行场景和使用限制予以关注，突出对风险预防和减缓措施的符合性验证。

针对中型无人驾驶航空器，在制定未来的相关适航管理政策时，可以考虑：

一是数据共享。鼓励中型无人驾驶航空器制造商和运营者共享相关数据，包括飞行数据、故障数据和维修记录等。这些数据可以用于风险评估、设计改进，最终为简化审定政策提供依据。

二是统计分类。鼓励中型无人驾驶航空器制造商和运营者从实际运行出发，按照典型场景和常见用途，分门别类对风险点进行细致梳理，更好地为开展风险评估工作提供依据。

三是智慧审定。基于共享数据，利用大数据分析、人工智能等方式建立智慧审定平台。通过自动化和智能化的方式，识别具有同类设计特征、相似使用功能的无人驾驶航空器的风险点，提高适航管理的针对性。

四是体系管理。强化从对无人驾驶航空器的产品管理转向体系管理，由盯产品向盯体系转变。鼓励中型无人驾驶航空器制造商通过自身体系建设培养适航能力，强化适航主体责任。