我國無人駕駛航空器系統適航管理現狀淺析

王澤玉，蔣太宇，方毅，石磊

中國直升機技術研究所

近年無人機技術逐步成熟，市場效益也逐步擴大，但相應的無人機系統適航管理尚處于起步階段，構建完善的無人機系統適航管理體系是當務之急。本文對無人機系統適航管理的特點及難點進行分析；并綜述國內外無人機系統適航研究現狀，對我國基于運行風險的無人機系統適航管理進行探討。

隨著無人機技術快速發展，無人駕駛航空器（下稱無人機）在民用領域的應用潛力逐步突顯，人們對低空開放的呼聲日漸高漲，無人駕駛航空系統（下稱無人機系統）適航管理成為當前空中交通管理的重要課題。無人機系統作為空中交通系統的組成部分，其運行也應遵循空中交通管理規則。無人機系統適航審定和管理不僅對其質量進行把控，還要維護整個空域的交通安全，其重要性不言而喻。

近年，我國民航部門接連頒發多部無人機系統適航管理文件及政策，標志我國無人機系統的設計、生產和運行管理正逐步走向規范化，也給無人機產業和市場帶來信心。

無人機系統適航管理特點及難點

適航管理是以保障民用航空器安全性為目標的技術管理，是民航部門以制定的各種最低安全標準，對民用航空器的設計、制造、使用和維修等環節進行審查、鑒定、監督和規范化管理。同時，還需兼顧環境保護要求。

適航是一套體系工程，我國民用航空器適航管理是以法律作為基礎，其管理框架如圖1所示。頂層分別是法律和行政法規。《中華人民共和國民用航空法》，《中華人民共和國民用航空器適航管理條例》為執行適航管理提供法律保障。其次是規章，包括《中國民用航空規章》、適航指令和技術標準規定，這是適航管理的依據。

圖1 適航體系示意圖。

無人機系統適航管理為何不直接套用現有成熟的民用有人駕駛航空器系統的適航管理？

圖2 民用有人駕駛航空器系統適航流程圖。

首先，兩者適航管理對象不同。民用有人駕駛航空器系統適航主要考慮保證機上人員安全。無人機系統適航則需要考慮其失控后，可能對地面人員、重要設施及空中其他航空器的威脅。雖然無人機一般不載運人員，但是無人機的安全性不能低于有人駕駛航空器類似標準。

其次，民用無人機發展擴充了傳統民用航空器適航體系范疇。無人機適航管理和有人駕駛航空器適航管理屬于并列關系，同屬于民用航空器適航體系。由于無人機獨有的運行特點，使民用有人駕駛航空器部分適航管理并不適用無人機。

最后，由于無人機的任務、功能和技術等方面的異構性，使無人機融入國家空域變得更加具有挑戰性。無人機種類眾多，用途廣泛，運行場景不同，風險多樣。構型分為固定翼，多旋翼，傾轉旋翼，單旋翼帶尾槳，撲翼等種類；按最大起飛重量分類，有微型、輕型、小型、中型、大型無人機。例如，無人機譜系中的小型無人機“納米蜂鳥”（Nano Hummingbird）和大型無人機RQ-4“全球鷹”，它們的翼展從16cm到35.4m不等，最大起飛重量從19g到11.6t不等，續航時間從11min到28h不等。其中，輕小型無人機造價低廉，數量可觀，技術門檻低。這些低空低速飛行的輕小型無人機，往往是空管部門監管的盲點和難點。另外，我國無人機研發企業眾多，不同企業的標準也不盡相同，無人機行業尚未達成統一標準。因此，必須根據無人機特點，建立相應的適航標準及管理體系。

國外無人機適航研究

目前，各個國家在民用無人機領域尚未正式出臺的適航管理政策。開展無人機適航標準制定的主要組織有無人機系統研究小組（UASSG）、美國聯邦航空管理局（FAA）、歐洲航空安全局（EASA）、中國民用航空局（CAAC）、無人系統規章制定聯合體（JARUS）、北大西洋公約組織（NATO）、美國國際試驗與材料協會（ASTM International）、美國航空無線電技術委員會（RTCA）、歐洲民航設備組織（EUROCAE）等單位。

無人機系統研究小組（UASSG）于2007年成立，隸屬于國際民航組織（ICAO），主要工作是協助處理無人機相關事務。該小組主要從頂層設計出發，開發空中導航服務程序（PANS）、制定國際民航標準和建議措施（SARP）。另外，在無人機設計批準、生產批準和審定原則等方面提出相關指導建議。

美國聯邦航空管理局于2005年組建無人機系統項目辦，其主要工作是開展無人機系統適航政策制定和標準化工作。

美國聯邦航空管理局無人機監管特點是堅持無危害原則，旨在保障無人機不會降低當前民用航空活動的安全水平，該局已出臺部分輕型民用無人機適航文件。2012年美國國會通過《2012年美國聯邦航空管理局現代化和改革法案》，該法案B部分專門適用無人機系統。2016年《小型民用無人機的監管規則》（FAR-107)正式生效，該文件包括小型無人機、駕駛員資質認證和職責、使用限制的規定。美國聯邦航空管理局還對無人機系統適用有人駕駛航空器系統的適航規章進行了分析，為無人機的適航管理提供了一定參考價值。

由美國引導的北大西洋公約組織于2007年發布了《無人機系統適航性要求》，2014年發布了《輕型無人機系統適航性要求》。這兩個文件構建了北大西洋公約組織中大型（最大起飛重量150～20000kg）和輕型無人機系統適航規范體系。這個體系沿用了現有有人駕駛航空器適航規范的框架結構，增加了無人機系統控制、任務載荷、系統軟件、告警與應急程序、操控員、安全性等無人機系統特有的內容，同時對風險等級，安全性要求，風險概率進行了說明。此外，美國也在主導亞太合作伙伴框架下的無人機審定工作組（UCWG）。

歐洲航空安全局成立于2002年7月，取代歐洲聯合航空局（JAA），該局隸屬于歐盟，負責統一管理歐盟的航空空域，其頒布的航空器使用規則對歐盟成員國具有法律效力。目前，歐洲航空安全局與美國聯邦航空管理局是世界上主要的民用航空器適航證頒發機構。

歐洲航空安全局從無人機運行風險和設計風險兩方面考慮無人機適航管理。2015年該局頒布了《無人機運行規章框架說明》，將無人機系統運行分為三類，即開放類（Open）、特許類（Specific）和審定類（Certified）。其中，歐洲航空安全局對開放類運行和審定類運行的無人機系統進行了明確的定義，特許類定義為排除開放類和審定類之外的無人機系統運行狀況。

無人機系統運行風險是一個較新的概念，其中的風險由兩個關鍵點組成，一是事情或狀況發生后產生的危害程度；二是該事情或狀況的發生概率。因此，評估無人機系統運行風險時，需要從事情或狀況危害程度和發生概率兩方面考慮。運行風險主要指在無人機使用或運行過程中，可能遇到的突發事件對無人機和飛行區域內第三方造成的影響。

（1）開放類運行的無人機系統要求

1)最大起飛重量 25kg；

2）無人機與人員保持安全距離，并且不會飛越人群集會（人群集會是指由于在場人員的密度而使得人員無法移動的集會）；

3）無人機必須在視距內運行；

4）在飛行期間，無人機不攜帶危險物品且不投放任何物質。

根據輕小型無人機的最大起飛重量，開放類運行的無人機系統細分為5個等級，如表1所示。針對輕小型無人機，歐洲航空安全局制定了嚴格的分類管控措施，對相關無人機制造商，廠家，進口商進行體系認證。

表1 開放類運行的無人機系統等級。

（2）審定類運行的無人機系統要求

1)無人機最大尺寸3m，可以飛越人群上空;

2）用于運輸人員的無人機系統；

3）用于運輸危險物品的無人機系統。

審定類運行的無人機系統，需要按照民用有人駕駛航空器適航標準CS-23等執行初始適航認證。同時要建立應對無人機運行風險的解決措施，應對可能出現的意外情況。針對這三類無人機運行監管，歐洲航空安全局提出了授權操作的管理理念。

開放類無人駕駛航空器系統運行無需事先獲得運行授權，運行前無人駕駛航空器系統運營人也無需進行運行聲明，但要求無人機系統在運行期間只能在規定的空域飛行；

特許類無人駕駛航空器系統運行前需要進行風險評估，同時需要考慮應對運行風險的解決措施，以獲得在特定限制條件下的運行授權；

審定類無人駕駛航空器系統具有較高運行風險，運行應根據相關條例對無人駕駛航空器系統審定和運營人進行審定，以及在適用的情況下對遙控駕駛員頒發執照。對于審定類，歐洲航空安全局的思路實際上吸收了國際民航組織的遠程遙控航空器（RPAS）監管體系的內容，構建了類似有人駕駛航空器的適航管理體系。

無人系統規章制定聯合體由歐洲航空安全局牽頭，以及世界其他國家的民航局（NAA）和地區的航空安全組織組成的專家組。目前有61個國家的民航局參加，包括美國聯邦航空管理局和中國民用航空局。該組織旨在討論和協調輕型無人航空器系統合格審定、運行要求及使用限制，以評估一套滿足適航、運行和空域要求草案，滿足大多數國家相關機構需求，并避免重復工作。無人系統規章制定聯合體由秘書組和若干工作組（WG）組成，表2是無人系統規章制定聯合體各工作組的職責。

表2 無人系統規章制定聯合體工作組概況。

我國無人機適航管理現狀

根據中國民用航空局統計，截至2019年底，我國全行業無人機擁有者注冊用戶達37.1萬個，其中個人用戶32.4萬個，企業、事業、機關法人單位用戶4.7萬個。全行業注冊無人機共39.2萬架。而民航有人駕駛飛機在冊架數僅為6000多架。2019年全行業無人機有效駕駛員執照67218本，參與中國民用航空局無人機云交換系統的無人機飛行小時共有125萬h。隨著大量無人機進入空域中，空中交通管理將面臨巨大挑戰。

關于無人機系統適航研究，我國起步較晚，但發展迅速，相關研究正在逐步完善。2009年中國民用航空局頒發《關于民用無人機管理有關問題的暫行規定》，對無人機空域管理、空中交通管理和無線電頻率使用提出明確要求，2019年發布的《基于運行風險的無人機適航審定指導意見》，建立了我國無人機適航管理體系框架，后續頒布的適航標準進一步完善了基于運行風險的無人機系統適航體系。此外，我國也在積極推動無人機系統適航審定試點工作。表3是我國近年頒布的民用無人機管理文件。

表3 我國民用無人機管理文件匯總表。

圖3 無人機系統適航審定和管理不僅管控產品質量，還要維護空中交通安全。

我國目前已經初步構建無人機系統適航標準框架，《中華人民共和國民用航空法》和《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例（征求意見稿）》將無人機系統納入管理范疇；無人機系統適航標準也再陸續頒發，如《高風險貨運固定翼無人機系統適航標準（試行）》、《中高風險無人直升機系統適航標準（試行）》；無人機系統適航規范性文件和相關審定管理程序的發布，不斷完善我國適航管理體系。

此外，我國低空空域開放逐步由管制向服務轉變，低空空域改革已由研究層面逐步轉向實施層面，相關政策均已起草且不斷有新政策出臺。2010年國務院印發《關于深化我國低空空域管理改革的意見》，明確低空空域管理改革目標任務，并進行改革試點工作。2015年，《低空空域使用管理規定（試行）》的頒布，明確了低空空域的劃分和管理辦法。2016年，國務院頒發《關于促進通用航空業發展的指導意見》，標志通用航空業已成為國家戰略性新興產業，這些舉措推動了無人機市場和我國無人機系統適航管理體系的發展。

我國無人機系統適航審定政策

根據《民用無人駕駛航空器系統適航審定管理程序（征求意見稿）》，我國民用無人機系統適航審定的初始適航采取基于風險的原則，從無人機設計、生產和安全運行考慮，建立風險評估方法，劃分風險等級，實施風險分級管理。

根據無人機系統設計生產企業適航管理體系的成熟度和產品復雜度及運行影響，我國將無人機系統適航審定風險分為低風險，中風險和高風險。無人機系統適航審定需要從設計生產企業的產品風險和體系風險兩個方面綜合評估。

產品風險

產品風險由無人機系統固有屬性和運行場景決定。基于預期的運行場景，從能量等級和碰撞可能等級兩個維度對無人機系統運行風險進行綜合評估。

能量等級根據無人機系統動能確定，分為4個等級，由最大起飛重量和巡航速度計算動能。

碰撞可能等級根據無人機系統運行中要飛越的人口密度（如遠離人群，人口稀少，人口密集）區域和空域（如隔離空區，融合空區等）要求來確定。人口密度區域按照胡煥庸線劃分，即“黑河-騰沖”線，這條線以東是人口密集區，以西是人口稀少區。在人口密集區域飛行，在相同概率下，無人機失控對地面的影響比人口稀少區域大，碰撞可能等級比人口稀少區域高。飛行空域劃分按照飛行高度、管制空域和隔離空域確定。其中，有人駕駛航空器正常巡航飛行高度一般在150～18000m范圍內，在此空域內，無人機與有人駕駛航空器相遇幾率明顯較高，碰撞可能等級高于其他飛行空域。

企業體系風險

企業是產品質量安全的根本，對企業適航體系監管可以從源頭把控無人機系統適航性；另一方面可以減少監管部門介入市場。中國民用航空局引導企業建立并完善適航體系，通過管控企業適航體系，使無人機企業主動承擔其適當主體責任，保證每一架無人機都符合適航標準。

企業體系風險分為低、中、高3個等級。中國民用航空局主要對企業設計生產過程進行控制；對機構職能、人員職責、設施設備和內部審查機制進行考核和風險評估。

其中《民用無人駕駛航空器系統適航審定項目風險評估指南（征求意見稿）》部分內容值得商榷。關于產品風險的能量等級劃分，除按照動能分級，還應考慮無人機系統尺寸的影響，無人機攜帶燃油、電池、螺旋槳及運輸物資，其中運輸物資是否有危險品等物資，是否會造成地面人員和設施二次傷害。人口密度是按照胡煥庸線劃分，雖然貼切我國人口宏觀分布情況，但是考慮人口稀少區的大型城鎮建筑就不適用，因此應對人口密度做出具體定義。除了考核無人機系統垂向空域運行情況，還應考慮其是否執行跨區域飛行任務。

當前無人機系統的部分技術尚未成熟，如感知與規避、自主控制和智能化技術。但隨著技術進步，無人機向前發展是大勢所趨。我國應緊跟無人機發展趨勢，積極推動我國無人機系統適航管理體系發展，完善相關適航標準，同時促進無人機相關企業規范化發展。■