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eVTOL适航审定探析
eVTOL航空器适航审定探析 (中篇)主要介绍有人驾驶和无人驾驶航空器型号合格审定的分类和相关名词解释,无人驾驶eVTOL型号合格审定流程、各流程所需材料或所做试验以及亿航智能EH216-S这三年取证之路的经历。
有人驾驶和无人驾驶航空器型号合格审定分类
目前民用有人驾驶航空器的型号合格审定参考《民用航空产品和零部件合格审定规定》(CCAR-21-R4)和《型号合格审定程序》(AP-21-AA-2022-11),而民用无人驾驶航空器的型号合格审定参考《民用无人驾驶航空器系统适航审定管理程序》(AP-21-AA-2022-71)根据不同使用场景可以分为运输类、正常类、限用类等。具体分类如下图所示:
上图中“有规章/无规章”是指该类别产品是否有使用适航标准且采用民航规章CCAR的形式颁发适航标准,如果有则称为“有规章”反之称为“无规章”。两者的区别除是否使用适航标准外,还包括安全水平,“有规章”的类别产品要满足国际民用航空组织(ICAO)的最低要求,“无规章”的类别产品只需满足国内要求,但有一个特例——无规章中的特殊类别航空器。虽然它属于“无规章”,但其设计必须达到跟“有规章”类别等效的安全水平。
民用航空器的型号合格审定类别有分类,其对应的适航证也有分类,根据《民用航空器适航批准审定程序》(AP-21-AA-2022-51)目前共分两类:标准适航证、特殊适航证 (各国民航当局关于适航证的具体分类不同,该分类仅代表国内分类)。标准适航证适用于有规章的航空器类别和无规章的特殊类别航空器,它符合ICAO规定的最低标准、满足开展国际航行的条件。而特殊适航证,表示对应航空器未满足ICAO规定的最低标准、不具有自动被其他缔约国承认的效力(除非缔约国特别同意,否则不能开展国际航行,此类适航证通常是国内为那些风险/期望的安全水平较低、主要用于国内飞行/运行的航空器制定的变通政策)。具体分类如下表所示:
以下是民用有人和无人驾驶航空器标准适航证:
民用有人和无人航空器特殊适航证会有不同程度的限制,如下图(见“备注”栏):
由此可见,eVTOL不是简单的属于其中一种型号合格审定类别,需要根据具体设计、具体使用场景和预期用途,按上述类别进行选择:
01
有人驾驶eVTOL航空器且打算进行商业载客的,目前暂无适用的规章,通常按照“无规章的特殊类别航空器”进行型号合格证(TC)取证,但注意其适航证是标准适航证,符合ICAO规定的最低标准、满足开展国际航行的条件,比如时的科技的E20。
02
无人驾驶eVTOL航空器,则需要按是否载人、是否融合飞行、是否在人员密集区域飞行和危害严重性等级等因素综合判断,可分为运输类、正常类或限用类,比如亿航科技的EH216-S,虽然其申请之时无人机新政尚未发布故按照“特殊类别航空器”进行TC审定,但颁证时转成“正常类民用无人驾驶航空器系统”。
无人驾驶eVTOL型号合格审定流程
无人驾驶eVTOL型号合格审定流程参考《民用无人驾驶航空器系统适航审定管理程序》(AP-21-AA-2022-71)第三章的内容,共分为13个小结,如下图所示:
项目申请
这里以限用类民用无人驾驶航空器系统型号合格证申请为例(运输类和正常类民用无人驾驶航空器系统申请取得型号合格证、补充型号合格证需依据《型号合格审定程序》(AP-21-11)和《民用航空产品补充型号合格证和改装设计批准书合格审定程序》(AP-21-14)的适用部分,并结合本程序的适用要求)。
01
按规定格式填写申请书(下图所示)
02
对要求的设计保证系统的符合性说明或建设情况说明(这是对民用无人驾驶航空器系统型号合格证申请新增的要求,它要求申请人建立适当的设计机构并保持一个有效适用的设计保证系统,申请人需向审查组提供一本《设计保证手册》,同时申请人需为设计保证系统配备足够数量和经验的设计保证工作人员)。
03
产品的设计说明、主要技术数据、预期的运行场景及与之对应的风险类别和使用限制,所装发动机的设计特征、工作特性曲线和使用限制说明,所装螺旋桨的设计特征、工作原理和使用限制说明。
04
申请补充型号合格证时,应当提交型号设计更改内容说明。
05
建议的审定基础(是对某一民用航空产品进行型号合格审定所依据的标准,包括适用的适航标准、环境保护要求及专用条件)。
06
建议的审定计划(申请人制定的关于采用何种符合性方法来表明产品符合审定基础的计划)。
项目受理
如申请人的申请材料齐全或补正材料齐全的,局方将受理申请,并书面通知申请人(见下图)。不予受理的,将书面说明理由。申请人收到受理通知书后按要求缴纳相关费用(注意:运输类航空器型号合格证申请书有效期为5年,其他类航空器型号合格证申请书有效期为3年,自申请之日起算,如超过申请有效期则需要延期或重新提交申请)。
熟悉性介绍
如果设计简单、申请材料足够详细或局方已足够熟悉该项目,则不要求申请人进行熟悉性介绍,否则需要对无人航空器系统的总体情况、预期运行场景、使用限制等进行说明。
组建审查组
局方批准成立,由审查组长和若干名审查代表组成审查组,其主要工作是就项目的具体审查工作与申请人沟通、联络和协调,审查设计保证系统,批准设计保证手册;审查批准申请人的审定计划,并针对审定基础相关要求,按计划开展符合性确认等方面的审查工作。
设计保证系统的审查
主要采用文件评审、人员面谈和现场评审三种方式开展审查。
01
文件评审指对申请人提交的《设计保证手册》及其程序文件进行评审。
02
人员面谈指对设计保证系统推荐的各类人员进行面谈(人员面谈情况将直接影响审查组对申请人设计保证系统的具体授权范围)。
03
在完成前两步后,审查组以批准《设计保证手册》的形式,认可申请人的设计保证系统,现场评审指审查组结合民用无人驾驶航空器系统型号合格审定过程,开展申请人设计保证系统的现场审查。
确定审定基础
是对该类民用航空产品进行型号合格审定所依据的标准,包括适用的适航标准、环境保护要求及专用条件。对于限用类民用无人驾驶航空器系统增加了其特有的遥控台(站)、数据链路等方面的要求。审查组使用问题纪要(IP)将其最终确定为项目审定基础。
审定计划和符合性方法
编制审定计划的目的是确保审查组与申请人在对审定资料有相同的基本理解的基础上开展工作。符合性方法有下表的十种,根据审定基础的具体要求,选取其中一种或多种的组合来表明符合性。(不局限于表中的符合性方法,也可提出新的符合性方法,与审查组达成一致后,记录在问题纪要中)。
制造符合性检查
是申请人按《民用航空产品和零部件合格审定规定》(CCAR-21)第 21.33 条和第 21.53 条的要求,对试验产品或试验装置进行100%制造符合性检查,该检查是对申请人制造符合性的确认,具有质量保证和工程双重目的。
符合性验证和确认
该小结是13个小结中最重要、难度最大、耗时最长的,包括各类试验、数据分析、资料审查和审批等,详细内容请参考本程序(AP-21-AA-2022-71)原文。
最终全面评审
对审查状态进行核查、所有文件资料进行确认,起草型号合格证的数据单,编写型号审查报告。
设计批准证书的颁发
审查组向局方提交建议颁发设计批准证书的报告并附上审查报告,经过局方审核同意后在10个工作日内向申请人颁发设计批准证书,如不同意则书面通知申请人并说明理由。
文件归档
审查组在颁证后六个月内,将型号合格审定中产生的各类文件和记录(纸质文件或电子版)交由批准成立审查组的单位归档。
证后管理
主要是民用无人驾驶航空器系统的持续适航以及设计保证系统的持续监督。
亿航智能EH216-S三年取证之路
首先恭喜亿航智能的EH216-S在今年10月12日获得由中国民用航空局(CAAC)颁发的型号合格证,同时也是世界首个无人驾驶电动垂直起降(eVTOL)航空器型号合格认证,其TC类别是“正常类民用无人驾驶航空器系统”,这款无人驾驶航空器未来可以申请颁发“民用无人驾驶航空器标准适航证”。自2020年12月提交TC申请至取证近三年的时间,这还不包括前期的设计和准备时间,接下来由我从头开始介绍亿航EH216-S的取证之路:
01
2013年, EH216-S项目正式立项,开始其概念设计。
02
2014年,研发工程验证机进行验证,并且在之后的整机首次飞行成功。
03
2016年,首次载人飞行测试。
04
2018年,民航局批准亿航智能为中国第一个载人无人机适航审定试点单位。
05
2020年12月,亿航智能正式向中国民航中南地区管理局提交了EH216-S型无人驾驶航空器系统型号合格证申请书。
06
2021年1月,中国民航局适航审定司受理该申请,同年2月授权中南地区管理局局为审查组长单位,同年4月组建型号合格审定组并召开第一次工作会议确定审定原则。
07
2022年2月,民航局正式发布《亿航EH216型无人驾驶航空器系统专用条件》,同年8月确定符合性验证方法,同年9月正式批准专项合格审定计划,同年10月进行整机制造符合性检查,同年12月正式批准全部审定计划。
08
2023年2月召开适航审查工作研讨会,同年3月通过整机制造符合性检查,同年8月完成最后阶段符合性证明和验证阶段所有试飞试验,同年10月获得型号合格证。
可以看到从EH216-S立项到取证共花费10年时间,以下是其型号合格证主证和数据单(TCDS),可以从数据单第四页中看到对EH216-S时间和空间的运行限制,包括禁止在极端天气运行,仅在白昼飞行,仅在隔离空域和人口稀少区上空飞行等。
(本文来源于浙大嘉兴研究院数字安全创新中心,作者金泽宇、赵永望)
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