现身说法：eVTOL适航审定的政策解析和审查实践

编者注

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。

一

适航审定活动及其原则

ACTIVITIES and PRINCIPLES

“适航/适航性”是指航空产品或零部件符合经批准的设计并处于安全可用状态。

为了确保民用航空产品和零部件在投入使用前具备“适航”状态，需要开展适航审定活动，包括：型号合格审定、生产许可审定和适航合格审定。

01

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。

点击下方链接，了解型号合格审定的三要素：设计、标准和验证：

02

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。

03

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。

04

小结

总的来说，适航活动贯穿民用航空产品和零部件从设计、制造、使用、维修直至退役的全寿命周期，其终极目的是确保民用航空器的适航性，从而保证其安全性。

二

eVTOL航空器的特点

CHARACTERISTIC

VTOL的全称为Vertical Takeoff and Landing，指垂直起降。

VTOL航空器是一种具备垂直起降能力的航空器。其优点之一是不需要长跑道即可直接使用直升机场或垂直起降场地进行垂直起飞和着陆；此外，某些VTOL还可融合类似直升机和固定翼飞机两者的优势，既能垂直起降且对起降环境要求非常低，还能拥有固定翼飞机的航程和速度。

VTOL航空器可能包括多种形式，比如旋翼/多旋翼、倾转旋翼、复合翼（固定翼+旋翼，某些设计特征可能是固定翼机翼与机身的连接机构进行倾转）、固定翼（如推力矢量固定翼飞机）等；一些轻于空气的航空器也有资格成为 VTOL 航空器，因为它们可以悬停、起飞和降落，具有垂直进近/离场剖面。

eVTOL即electric VTOL，电动垂直起降，指采用电力驱动的“电动垂直起降航空器”。

eVTOL的相关技术可能包括：导航技术、自动化技术、通讯技术、算法算力智能软件，以及自动感知、人机交互、飞行性能的飞行包线保护、转换飞行等等。

三

FAA&EASA的eVTOL航空器

适航审定政策

POLICIES-FAA&EASA

01

欧美主要eVTOL厂商及其产品信息

02

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。

Joby

Joby S4的运行场景、设计特征和参数：

• 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

由于Powered-lift（动力升降机）尚无适航标准，美国联邦航空局(FAA)根据21.17(b)条款、按特殊类别对Joby S4（型别JAS4-1）进行TC受理和审定，并于去年公布了审定基础适航准则(Airworthiness Criteria)的征求意见稿，其整体条款结构及内容大量借鉴了23部至64修正案，对电动化及倾转过渡等做了相应要求，具体参考了：FAA 14CFR Part23 至Amdt.23-64（A~G章，整机）、Part33 至Amdt.33-34（H章，电机随机取证）、Part35 至Amdt.35-10（I章，随机取证）；且对原有规章（23部、33部、35部）适用的部分进行了保留，对新颖独特设计的要求在适航准则中以“JS4.xxxx”编排。

PS. 去年，FAA还公布了Archer (M001) 审定基础适航准则的征求意见稿。

对于上述Joby S4（型别JAS4-1）适航准则征求意见稿，总的来看：

• 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

A~G章有一半以上的条款直接引用了Part23 至Amdt.23-64条款原文，且除B分部条款外，其余“JS4.xxxx”的特定要求都是在Part23 至Amdt.23-64相应原文基础上进行的内容修改/增减；部分定义和适航准则要求与欧盟航空安全局(EASA)的SC-VTOL一致。

• 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

FAA提到，未来会制定类似EASA MOC SC-VTOL的指导文件。

PS.Archer（已和FAA签署IP（问题纪要） G-1）的公开信息中提到大量符合性方法(MOC)将参考ASTM。

• 兼具直升机和固定翼的某些特点

尤其在飞行性能要求中，兼顾了直升机和固定翼飞机的不同飞行特征，适航准则仅提出了更粗更顶层的要求，保留了直升机的一些独有特征条款（如侧飞、倒飞速度、悬停等，但未考虑地面共振的要求）。

• 预留了未来的设计更改或型号优化的窗口

Joby S4目前是非增压座舱航空器、参照目视飞行规则(VFR)运行、禁止在已知结冰条件下飞行，但Joby S4（型别JAS4-1）适航准则中保留了增压座舱、仪表飞行规则(IFR)闪电防护和HIRF、结冰条件下飞行的条款要求。

03

EASA的eVTOL航空器适航审定政策

EASA针对VTOL发布了专用条件(SC-VTOL)和符合性方法(MOC SC-VTOL)。

SC-VTOL将审定类型与运行场景相匹配，按运行场景将VTOL的审定类型分为基本类(Basic)和增强类(Enhanced)，不同的审定类型适用不同的条款，也与不同的安全性目标相匹配。

04

小结

• FAA审定政策：

根据其现有规章14 CFR Part 21.17(a)和(b)，针对eVTOL这类非常规航空器，将采用Part 23、25、27、29和33等有关适航规章中的适用要求，以及局方确认适用于该具体的设计和预期用途且具有等效安全水平的其他适航准则来制定审定基础。

FAA所受理的eVTOL项目中，不同制造商（如Archer和Joby）的产品在设计特征方面存在差异，FAA与不同制造商分别签署审定基础有关问题纪要IP G-1（实际上，经对比已发布的Archer M001和Joby JAS4-1的适航准则征求意见稿，针对这两个型号的要求完全一致）和符合性方法有关问题纪要IP G-2，同申请人确定各项审定基础要求和符合性方法。

• EASA审定政策：

EASA首次针对小型（EASA定义里的small-category, 9座级（含）以下，且最大起飞重量不超过3175千克）VTOL航空器的适航审定制订了相关专用条件(SC)，并试图通过颁布一部适用于不同类型VTOL航空器的审定规范来解释所有初始适航问题；EASA颁发了多份MOC SC-VTOL对VTOL航空器的符合性方法(MOC)给出了指导和说明(并不断更新)。此外，EASA还单独发布了《电动/混合推进系统专用条件E-19》及符合性方法，要求按照该专用条件和符合性方法对电推进系统开展审定。

四

CAAC的eVTOL航空器

适航审定政策

POLICIES-CAAC

01

国内相关政策法规要求（无人驾驶eVTOL）

a)《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》，2023年6月28日发布、2024年1月1日起施行。

规定从事中、大型民用无人驾驶航空器系统的设计、生产等活动，均应依法向CAAC申请取得适航许可。

b)《民用无人驾驶航空器运行安全管理规则》(CCAR-92)征求意见稿，意见反馈已截止（至2023年9月3日）。

该草案中，适航审定是其中一部分管理规则：

• 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。

c)《民用无人驾驶航空器系统适航审定管理程序》(AP-21-AA-2022-71)，2022年12月19日下发并生效。

• 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

设计保证系统(DAS) >> 特许飞行证

PS.以上相关管理程序或规范，很可能随着《民用无人驾驶航空器运行安全管理规则》的正式颁发而变化或调整。

• 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。

02

国内相关政策法规要求（有人驾驶eVTOL）

《民用航空产品和零部件合格审定规定》(CCAR-21-R4)，自2017年7月1日起施行。

• 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。

专用条件应当具有与适用的适航规章等效的安全水平。

03

国内相关项目的审定实践

华东审定处目前受理的型号是无人驾驶载货eVTOL：

当前的做法：

• 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。

04

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；

五

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。

@HuangShuoqiao

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转自：适航思维。

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