我国无人驾驶航空器系统适航管理现状浅析

王泽玉，蒋太宇，方毅，石磊

中国直升机技术研究所

近年无人机技术逐步成熟，市场效益也逐步扩大，但相应的无人机系统适航管理尚处于起步阶段，构建完善的无人机系统适航管理体系是当务之急。本文对无人机系统适航管理的特点及难点进行分析；并综述国内外无人机系统适航研究现状，对我国基于运行风险的无人机系统适航管理进行探讨。

随着无人机技术快速发展，无人驾驶航空器（下称无人机）在民用领域的应用潜力逐步突显，人们对低空开放的呼声日渐高涨，无人驾驶航空系统（下称无人机系统）适航管理成为当前空中交通管理的重要课题。无人机系统作为空中交通系统的组成部分，其运行也应遵循空中交通管理规则。无人机系统适航审定和管理不仅对其质量进行把控，还要维护整个空域的交通安全，其重要性不言而喻。

近年，我国民航部门接连颁发多部无人机系统适航管理文件及政策，标志我国无人机系统的设计、生产和运行管理正逐步走向规范化，也给无人机产业和市场带来信心。

无人机系统适航管理特点及难点

适航管理是以保障民用航空器安全性为目标的技术管理，是民航部门以制定的各种最低安全标准，对民用航空器的设计、制造、使用和维修等环节进行审查、鉴定、监督和规范化管理。同时，还需兼顾环境保护要求。

适航是一套体系工程，我国民用航空器适航管理是以法律作为基础，其管理框架如图1所示。顶层分别是法律和行政法规。《中华人民共和国民用航空法》，《中华人民共和国民用航空器适航管理条例》为执行适航管理提供法律保障。其次是规章，包括《中国民用航空规章》、适航指令和技术标准规定，这是适航管理的依据。

图1 适航体系示意图。

无人机系统适航管理为何不直接套用现有成熟的民用有人驾驶航空器系统的适航管理？

图2 民用有人驾驶航空器系统适航流程图。

首先，两者适航管理对象不同。民用有人驾驶航空器系统适航主要考虑保证机上人员安全。无人机系统适航则需要考虑其失控后，可能对地面人员、重要设施及空中其他航空器的威胁。虽然无人机一般不载运人员，但是无人机的安全性不能低于有人驾驶航空器类似标准。

其次，民用无人机发展扩充了传统民用航空器适航体系范畴。无人机适航管理和有人驾驶航空器适航管理属于并列关系，同属于民用航空器适航体系。由于无人机独有的运行特点，使民用有人驾驶航空器部分适航管理并不适用无人机。

最后，由于无人机的任务、功能和技术等方面的异构性，使无人机融入国家空域变得更加具有挑战性。无人机种类众多，用途广泛，运行场景不同，风险多样。构型分为固定翼，多旋翼，倾转旋翼，单旋翼带尾桨，扑翼等种类；按最大起飞重量分类，有微型、轻型、小型、中型、大型无人机。例如，无人机谱系中的小型无人机“纳米蜂鸟”（Nano Hummingbird）和大型无人机RQ-4“全球鹰”，它们的翼展从16cm到35.4m不等，最大起飞重量从19g到11.6t不等，续航时间从11min到28h不等。其中，轻小型无人机造价低廉，数量可观，技术门槛低。这些低空低速飞行的轻小型无人机，往往是空管部门监管的盲点和难点。另外，我国无人机研发企业众多，不同企业的标准也不尽相同，无人机行业尚未达成统一标准。因此，必须根据无人机特点，建立相应的适航标准及管理体系。

国外无人机适航研究

目前，各个国家在民用无人机领域尚未正式出台的适航管理政策。开展无人机适航标准制定的主要组织有无人机系统研究小组（UASSG）、美国联邦航空管理局（FAA）、欧洲航空安全局（EASA）、中国民用航空局（CAAC）、无人系统规章制定联合体（JARUS）、北大西洋公约组织（NATO）、美国国际试验与材料协会（ASTM International）、美国航空无线电技术委员会（RTCA）、欧洲民航设备组织（EUROCAE）等单位。

无人机系统研究小组（UASSG）于2007年成立，隶属于国际民航组织（ICAO），主要工作是协助处理无人机相关事务。该小组主要从顶层设计出发，开发空中导航服务程序（PANS）、制定国际民航标准和建议措施（SARP）。另外，在无人机设计批准、生产批准和审定原则等方面提出相关指导建议。

美国联邦航空管理局于2005年组建无人机系统项目办，其主要工作是开展无人机系统适航政策制定和标准化工作。

美国联邦航空管理局无人机监管特点是坚持无危害原则，旨在保障无人机不会降低当前民用航空活动的安全水平，该局已出台部分轻型民用无人机适航文件。2012年美国国会通过《2012年美国联邦航空管理局现代化和改革法案》，该法案B部分专门适用无人机系统。2016年《小型民用无人机的监管规则》（FAR-107)正式生效，该文件包括小型无人机、驾驶员资质认证和职责、使用限制的规定。美国联邦航空管理局还对无人机系统适用有人驾驶航空器系统的适航规章进行了分析，为无人机的适航管理提供了一定参考价值。

由美国引导的北大西洋公约组织于2007年发布了《无人机系统适航性要求》，2014年发布了《轻型无人机系统适航性要求》。这两个文件构建了北大西洋公约组织中大型（最大起飞重量150～20000kg）和轻型无人机系统适航规范体系。这个体系沿用了现有有人驾驶航空器适航规范的框架结构，增加了无人机系统控制、任务载荷、系统软件、告警与应急程序、操控员、安全性等无人机系统特有的内容，同时对风险等级，安全性要求，风险概率进行了说明。此外，美国也在主导亚太合作伙伴框架下的无人机审定工作组（UCWG）。

欧洲航空安全局成立于2002年7月，取代欧洲联合航空局（JAA），该局隶属于欧盟，负责统一管理欧盟的航空空域，其颁布的航空器使用规则对欧盟成员国具有法律效力。目前，欧洲航空安全局与美国联邦航空管理局是世界上主要的民用航空器适航证颁发机构。

欧洲航空安全局从无人机运行风险和设计风险两方面考虑无人机适航管理。2015年该局颁布了《无人机运行规章框架说明》，将无人机系统运行分为三类，即开放类（Open）、特许类（Specific）和审定类（Certified）。其中，欧洲航空安全局对开放类运行和审定类运行的无人机系统进行了明确的定义，特许类定义为排除开放类和审定类之外的无人机系统运行状况。

无人机系统运行风险是一个较新的概念，其中的风险由两个关键点组成，一是事情或状况发生后产生的危害程度；二是该事情或状况的发生概率。因此，评估无人机系统运行风险时，需要从事情或状况危害程度和发生概率两方面考虑。运行风险主要指在无人机使用或运行过程中，可能遇到的突发事件对无人机和飞行区域内第三方造成的影响。

（1）开放类运行的无人机系统要求

1)最大起飞重量 25kg；

2）无人机与人员保持安全距离，并且不会飞越人群集会（人群集会是指由于在场人员的密度而使得人员无法移动的集会）；

3）无人机必须在视距内运行；

4）在飞行期间，无人机不携带危险物品且不投放任何物质。

根据轻小型无人机的最大起飞重量，开放类运行的无人机系统细分为5个等级，如表1所示。针对轻小型无人机，欧洲航空安全局制定了严格的分类管控措施，对相关无人机制造商，厂家，进口商进行体系认证。

表1 开放类运行的无人机系统等级。

（2）审定类运行的无人机系统要求

1)无人机最大尺寸3m，可以飞越人群上空;

2）用于运输人员的无人机系统；

3）用于运输危险物品的无人机系统。

审定类运行的无人机系统，需要按照民用有人驾驶航空器适航标准CS-23等执行初始适航认证。同时要建立应对无人机运行风险的解决措施，应对可能出现的意外情况。针对这三类无人机运行监管，欧洲航空安全局提出了授权操作的管理理念。

开放类无人驾驶航空器系统运行无需事先获得运行授权，运行前无人驾驶航空器系统运营人也无需进行运行声明，但要求无人机系统在运行期间只能在规定的空域飞行；

特许类无人驾驶航空器系统运行前需要进行风险评估，同时需要考虑应对运行风险的解决措施，以获得在特定限制条件下的运行授权；

审定类无人驾驶航空器系统具有较高运行风险，运行应根据相关条例对无人驾驶航空器系统审定和运营人进行审定，以及在适用的情况下对遥控驾驶员颁发执照。对于审定类，欧洲航空安全局的思路实际上吸收了国际民航组织的远程遥控航空器（RPAS）监管体系的内容，构建了类似有人驾驶航空器的适航管理体系。

无人系统规章制定联合体由欧洲航空安全局牵头，以及世界其他国家的民航局（NAA）和地区的航空安全组织组成的专家组。目前有61个国家的民航局参加，包括美国联邦航空管理局和中国民用航空局。该组织旨在讨论和协调轻型无人航空器系统合格审定、运行要求及使用限制，以评估一套满足适航、运行和空域要求草案，满足大多数国家相关机构需求，并避免重复工作。无人系统规章制定联合体由秘书组和若干工作组（WG）组成，表2是无人系统规章制定联合体各工作组的职责。

表2 无人系统规章制定联合体工作组概况。

我国无人机适航管理现状

根据中国民用航空局统计，截至2019年底，我国全行业无人机拥有者注册用户达37.1万个，其中个人用户32.4万个，企业、事业、机关法人单位用户4.7万个。全行业注册无人机共39.2万架。而民航有人驾驶飞机在册架数仅为6000多架。2019年全行业无人机有效驾驶员执照67218本，参与中国民用航空局无人机云交换系统的无人机飞行小时共有125万h。随着大量无人机进入空域中，空中交通管理将面临巨大挑战。

关于无人机系统适航研究，我国起步较晚，但发展迅速，相关研究正在逐步完善。2009年中国民用航空局颁发《关于民用无人机管理有关问题的暂行规定》，对无人机空域管理、空中交通管理和无线电频率使用提出明确要求，2019年发布的《基于运行风险的无人机适航审定指导意见》，建立了我国无人机适航管理体系框架，后续颁布的适航标准进一步完善了基于运行风险的无人机系统适航体系。此外，我国也在积极推动无人机系统适航审定试点工作。表3是我国近年颁布的民用无人机管理文件。

表3 我国民用无人机管理文件汇总表。

图3 无人机系统适航审定和管理不仅管控产品质量，还要维护空中交通安全。

我国目前已经初步构建无人机系统适航标准框架，《中华人民共和国民用航空法》和《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例（征求意见稿）》将无人机系统纳入管理范畴；无人机系统适航标准也再陆续颁发，如《高风险货运固定翼无人机系统适航标准（试行）》、《中高风险无人直升机系统适航标准（试行）》；无人机系统适航规范性文件和相关审定管理程序的发布，不断完善我国适航管理体系。

此外，我国低空空域开放逐步由管制向服务转变，低空空域改革已由研究层面逐步转向实施层面，相关政策均已起草且不断有新政策出台。2010年国务院印发《关于深化我国低空空域管理改革的意见》，明确低空空域管理改革目标任务，并进行改革试点工作。2015年，《低空空域使用管理规定（试行）》的颁布，明确了低空空域的划分和管理办法。2016年，国务院颁发《关于促进通用航空业发展的指导意见》，标志通用航空业已成为国家战略性新兴产业，这些举措推动了无人机市场和我国无人机系统适航管理体系的发展。

我国无人机系统适航审定政策

根据《民用无人驾驶航空器系统适航审定管理程序（征求意见稿）》，我国民用无人机系统适航审定的初始适航采取基于风险的原则，从无人机设计、生产和安全运行考虑，建立风险评估方法，划分风险等级，实施风险分级管理。

根据无人机系统设计生产企业适航管理体系的成熟度和产品复杂度及运行影响，我国将无人机系统适航审定风险分为低风险，中风险和高风险。无人机系统适航审定需要从设计生产企业的产品风险和体系风险两个方面综合评估。

产品风险

产品风险由无人机系统固有属性和运行场景决定。基于预期的运行场景，从能量等级和碰撞可能等级两个维度对无人机系统运行风险进行综合评估。

能量等级根据无人机系统动能确定，分为4个等级，由最大起飞重量和巡航速度计算动能。

碰撞可能等级根据无人机系统运行中要飞越的人口密度（如远离人群，人口稀少，人口密集）区域和空域（如隔离空区，融合空区等）要求来确定。人口密度区域按照胡焕庸线划分，即“黑河-腾冲”线，这条线以东是人口密集区，以西是人口稀少区。在人口密集区域飞行，在相同概率下，无人机失控对地面的影响比人口稀少区域大，碰撞可能等级比人口稀少区域高。飞行空域划分按照飞行高度、管制空域和隔离空域确定。其中，有人驾驶航空器正常巡航飞行高度一般在150～18000m范围内，在此空域内，无人机与有人驾驶航空器相遇几率明显较高，碰撞可能等级高于其他飞行空域。

企业体系风险

企业是产品质量安全的根本，对企业适航体系监管可以从源头把控无人机系统适航性；另一方面可以减少监管部门介入市场。中国民用航空局引导企业建立并完善适航体系，通过管控企业适航体系，使无人机企业主动承担其适当主体责任，保证每一架无人机都符合适航标准。

企业体系风险分为低、中、高3个等级。中国民用航空局主要对企业设计生产过程进行控制；对机构职能、人员职责、设施设备和内部审查机制进行考核和风险评估。

其中《民用无人驾驶航空器系统适航审定项目风险评估指南（征求意见稿）》部分内容值得商榷。关于产品风险的能量等级划分，除按照动能分级，还应考虑无人机系统尺寸的影响，无人机携带燃油、电池、螺旋桨及运输物资，其中运输物资是否有危险品等物资，是否会造成地面人员和设施二次伤害。人口密度是按照胡焕庸线划分，虽然贴切我国人口宏观分布情况，但是考虑人口稀少区的大型城镇建筑就不适用，因此应对人口密度做出具体定义。除了考核无人机系统垂向空域运行情况，还应考虑其是否执行跨区域飞行任务。

当前无人机系统的部分技术尚未成熟，如感知与规避、自主控制和智能化技术。但随着技术进步，无人机向前发展是大势所趋。我国应紧跟无人机发展趋势，积极推动我国无人机系统适航管理体系发展，完善相关适航标准，同时促进无人机相关企业规范化发展。■