本文是钱惠德副巡视员于8.28-8.29在宁波举办的AAMIC2023未来空中交通国际论坛和9.16在天津举办的全国航空器安全与适航学术会议上做的主题演讲;是由民航华东局适航审定处徐逸乐、范仁钰等基于审定实践总结的国内外eVTOL适航审定政策及其应用现状;部分素材由华东辖区无人机设计制造企业和咨询机构支持提供。现由“适航思维”整理并发表。在此衷心感谢各位同仁的分享。
适航审定活动及其原则
ACTIVITIES and PRINCIPLES
型号合格审定
是指中国民用航空局(CAAC)对民用航空产品(指民用航空器、航空发动机或者螺旋桨)和零部件进行设计批准的过程。设计批准的形式包括型号合格证(TC)及TC更改,补充型号合格证(STC)、改装设计批准书(MDA),技术标准规定项目批准书(CTSOA)和零部件制造人批准书(PMA)对设计部分的批准等。
生产许可审定
是指CAAC对已经获得民用航空产品和零部件型号设计批准并欲重复生产的制造人所进行的资格性审定, 以保证该产品和零部件符合经批准的设计。生产许可审定的最终批准形式是颁发生产许可证(PC);CTSOA和PMA是零部件级的生产批准。
适航合格审定
是指CAAC对民用航空产品和零部件的适航批准过程,旨在确认产品和零部件符合经批准的设计并处于安全可用状态。适航批准的形式包括适航证、适航批准标签(AAC-038)、出口适航证、外国适航证认可书;特别地,对于尚未取得有效适航证或目前可能不符合有关适航要求,但在一定限制条件下能够安全飞行的航空器可申请特许飞行证。
小结
eVTOL航空器的特点
CHARACTERISTIC
欧美主要eVTOL厂商及其产品信息
FAA的eVTOL航空器适航审定政策(以Joby为例)
2009年,Joby Aviation在美国加州成立,专注于eVTOL研发,历经Joby Monarch、Joby Lotus、Joby S2等多个机型,于2020年公布Joby S4全尺寸原型机。
按目视飞行规则(VFR)运行 非增压座舱,不可在已知结冰条件下飞行 最大起飞重量为480磅(2177 kg) 可搭载一名飞行员和四名乘客 前三点式起落架 六个倾转旋翼固定在V型尾翼和固定机翼及前撑杆 采用分布式电动推进(DEP)系统,五叶片螺旋桨 使用电传飞控,考虑SVO(简化飞行操纵)设计理念 巡航速度320 km/h,航程240 km
适航准则的编制延续了14CFR Part23 至Amdt.23-64的思路,同时借鉴了EASA SC-VTOL的要求
适航准则只作为顶层要求,更详细、定量的要求在符合性方法中
兼具直升机和固定翼的某些特点
预留了未来的设计更改或型号优化的窗口
EASA的eVTOL航空器适航审定政策
小结
FAA审定政策:
EASA审定政策:
CAAC的eVTOL航空器
适航审定政策
POLICIES-CAAC
国内相关政策法规要求(无人驾驶eVTOL)
规定了中型、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。 根据无人驾驶航空器系统运行场景及对应的运行风险,明确基于风险、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。 强化了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(DAS)的要求。 提出了 《条例》生效前已经制造出的中型、大型无人驾驶航空器系统平稳过渡的政策安排。
适用于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; 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:
危害严重性Ⅰ级的、或载客19 人以上的,按运输类民用无人驾驶航空器系统进行型号合格审定; 危害严重性Ⅱ-Ⅳ级的,按正常类民用无人驾驶航空器系统进行型号合格审定
TC (/STC) >> PC >> 标准适航证
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,可按限用类民用无人驾驶航空器系统进行型号合格审定
TC (/STC) >> PC >> 特殊适航证
中型农用民用无人驾驶航空器系统
TC (/STC) >> PC >> 特殊适航证
或
设计保证系统(DAS) >> 特许飞行证
确定型号合格审定基础时:
在局方已颁布了该类别民用无人驾驶航空器系统适航标准的情况下,对于首次TC申请,适用的适航标准和环境保护要求为其申请之日有效的版次; 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颁发适用要求。
国内相关政策法规要求(有人驾驶eVTOL)
CCAR 21.17适用规章的确定,(二)特殊类别航空器指局方指定的尚未颁布适航规章的某些种类航空器,如滑翔机、飞艇、甚轻型飞机和其他非常规航空器。 CCAR21.16专用条件,对提交进行型号合格审定的民用航空产品,由于下述原因之一使得有关的适航规章没有包括适当的或足够的安全要求,由民航局制定并颁发专用条件,必要时应在颁发前征求公众意见:
(1) 民用航空产品具有新颖或独特的设计特点;
(2) 民用航空产品的预期用途是非常规的;
(3) 从使用中的类似民用航空产品或具有类似设计特点的民用航空产品得到的经验表明,可能产生不安全状况。
国内相关项目的审定实践
现在的项目按一事一议原则处理,每个eVTOL项目单独制定专用条件; 专用条件的制定主要参考EASA SC-VTOL,CCAR-23,CCAR-27等要求; 专用条件的要求都比较顶层、比较粗,细化定量的要求体现在符合性方法制定的文件中; 动力电池和电机(还包括相关的电池管理系统、电源分配系统、电机控制系统等)是eVTOL的动力所在,是非常关键的设备,CAAC在尝试对这些设备单独制定相应的规范、标准或要求,后续可能会适时发布技术标准规定(CTSO)、咨询通告(AC)或民航行业标准等以指导相关适航审定工作的开展,以促进标准统一、降低取证成本和负担。
审定过程中的重点和技术难点
目前没有统一的标准,专用条件制定的合理与否至关重要,如何能制订贴合于其设计需要和设计特点的审定标准是一条非常非常难的路,安全性要求是否遗漏,安全性目标是否制定的合适,比如:垂直起降所需的悬停性能、固定翼状态的低速要求、垂直起降期间升力部分丧失等;
如何制定合适的符合性方法并开展验证工作,电池安全性,如热安全管理(热失控)、电机可靠性、过渡态控制(倾转);
安全性分析中功能丧失影响的评定、新系统/设备(比如:升力/推力转换、电池及其管理、电机及其控制)失效模式和失效概率的确定;
电池能量密度的提升、 电机额定功率的确定;
……
总结和展望
SUMMARY and PROSPECT
坚持发展主题:处理好安全与发展、质量与发展的关系。
坚定适航意识:
工业方:从“要我适航”,转变观念为“我要适航,我能适航”;
局方:创新、审慎、包容。
加强能力建设:申请人以及供应商应加强能力建设(设计、验证、制造、质量控制、客户支持等方面的能力,担负主体责任)。
能够抱团取暖:在做好知识产权保护前提下,工业界应多交流,分享研发和验证经验,共享行业资源。
支持专业咨询:鼓励咨询机构以及有关院校、协会开展技术、管理方面的咨询服务,以助推通航产业创新。
做到相互信任:工业界和局方需要坦诚、理解,共同直面技术和管理等各方面的问题。
遵循发展规律:勇于实践,持续迭代,推进发展。
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