NATO STANAG 4 70 3《輕型無人機(jī)系統(tǒng)適航性要求》解讀與思考

祁圣君 劉朝君

（中國飛行試驗研究院， 陜西 西安 710089）

NATO STANAG 4 70 3《輕型無人機(jī)系統(tǒng)適航性要求》解讀與思考

祁圣君 劉朝君

（中國飛行試驗研究院， 陜西 西安 710089）

主要介紹了NATO STANAG 4703《輕型無人機(jī)系統(tǒng)適航性要求》的適用范圍、標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容，結(jié)合我國輕型無人機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展現(xiàn)狀，從輕小型無人機(jī)系統(tǒng)特點，借鑒現(xiàn)有適航體系和如何突破無人機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)瓶頸3個方面提出了對我國輕型無人機(jī)適航發(fā)展的建議，對我國無人機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)的研究具有一定的借鑒意義。

輕型無人機(jī)系統(tǒng)；適航要求；思考

隨著無人機(jī)系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)過半個多世紀(jì)的飛速發(fā)展，無人機(jī)已經(jīng)由最初執(zhí)行偵察任務(wù)發(fā)展到執(zhí)行通信中繼、電子對抗、對地打擊等多種軍事任務(wù)。同時無人機(jī)已廣泛用于氣象研究、災(zāi)害預(yù)防、邊境巡邏、交通監(jiān)控、漁業(yè)監(jiān)測等民用領(lǐng)域，其重要性和優(yōu)點已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可。而隨著無人機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的擴(kuò)展，越來越多的無人機(jī)將進(jìn)入國家空域從事航空活動。無人機(jī)產(chǎn)業(yè)作為全球快速增長的產(chǎn)業(yè)，涌現(xiàn)出一大批從事無人機(jī)研發(fā)與制造的公司。根據(jù)國際無人機(jī)系統(tǒng)協(xié)會的估算，全球大約有超過400家企業(yè)從事無人機(jī)生產(chǎn)和設(shè)計，且對民用和商用無人機(jī)市場增長的預(yù)期非常高，尤其是輕型無人機(jī)市場前景更加看好。美國Teal宇航與防務(wù)咨詢公司對無人機(jī)視場的預(yù)測顯示，到2021年全球無人機(jī)市場產(chǎn)值將達(dá)到210億美元。目前美國、北約、國際民航組織、法國、英國、澳大利亞等國家和組織都公開發(fā)布了無人機(jī)適航相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為無人機(jī)系統(tǒng)全面進(jìn)入國家空域鋪平道路，實現(xiàn)載人飛行器與無人機(jī)系統(tǒng)在同一空域飛行，確保航空安全。而北約作為無人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的探索者，在無人機(jī)系統(tǒng)適航性規(guī)范研究上走在前列，已經(jīng)先后發(fā)布了無人機(jī)系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范10余部，本文主要針對北約頒布的NATO STANAG 4703《輕型無人機(jī)系統(tǒng)適航性要求》進(jìn)行簡要介紹，并分析該標(biāo)準(zhǔn)對我國輕型無人機(jī)系統(tǒng)適航標(biāo)準(zhǔn)研究發(fā)展的意義。

1 標(biāo)準(zhǔn)簡介

北大西洋公約組織作為地區(qū)性的軍事性組織，不僅擔(dān)負(fù)著防御任務(wù)，而且還定期進(jìn)行武器裝備的應(yīng)用性研究和標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布工作，暨2007年發(fā)布NATO STANAG 4703《無人機(jī)系統(tǒng)適航性要求》之后，2014年發(fā)布了NATO STANAG 4703《輕型無人機(jī)系統(tǒng)適航性要求》，標(biāo)準(zhǔn)主要針對最大起飛重量在150kg以下或撞擊能量在66J以上的在非隔離空域活動的固定翼無人機(jī)系統(tǒng)，是對北約無人機(jī)系統(tǒng)適航性體系的補(bǔ)充和完善，從而使得北約在輕型和大中型無人機(jī)系統(tǒng)適航方面建立了較為完整的適航要求規(guī)范體系，以提升無人機(jī)系統(tǒng)安全性，促進(jìn)無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展，為無人機(jī)制造設(shè)計商提供相應(yīng)的驗證條款和設(shè)計規(guī)范。

NATO STANAG 4703《輕型無人機(jī)系統(tǒng)適航性要求》沿襲FAR 23《正常類、實用類、特技類和通勤類飛機(jī)適航規(guī)定》的框架結(jié)構(gòu)。綜合考慮輕型無人機(jī)系統(tǒng)研發(fā)和使用操作等特點，參考并引用了包括NATO STANAG 4703《無人機(jī)系統(tǒng)適航性要求》，英國國防部發(fā)布的DEF STAN 00-56部《防御系統(tǒng)安全管理要求》，歐洲航空安全局頒布的CS-22部第一修正案《滑翔機(jī)和帶動力滑翔機(jī)取證規(guī)范》和CS-VLA部《超輕飛行器取證規(guī)范》，美國材料與試驗協(xié)會頒布的ASTM F2245-06《輕型運(yùn)動飛機(jī)設(shè)計與性能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》等規(guī)范中的相關(guān)條款。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整性、組織管理、持續(xù)適航性、系統(tǒng)操作適航性等方面一定程度上沿襲了輕型有人駕駛飛行器適航規(guī)范中的部分條款，同時對無人機(jī)系統(tǒng)控制站/控制盒、任務(wù)載荷、系統(tǒng)軟件、告警與應(yīng)急程序、操作員、安全性等無人機(jī)系統(tǒng)的特殊方面進(jìn)行了增補(bǔ)，最終形成了北約首部輕型無人機(jī)系統(tǒng)適航規(guī)范。在NATO STANAG 4703中仍未給出無人機(jī)系統(tǒng)感知與規(guī)避方面的要求，但明確提出感知與規(guī)避方面的適航要求一旦明確，相應(yīng)的感知規(guī)避系統(tǒng)將作為機(jī)載設(shè)備進(jìn)行適航性方面的考慮與討論。標(biāo)準(zhǔn)的另一個特點是增加了無人機(jī)控制權(quán)限交接條款，作為可選項補(bǔ)充進(jìn)適航規(guī)范中，為后續(xù)多個控制站之間對無人機(jī)權(quán)限的交接，單一控制站控制多架無人機(jī)提供了規(guī)范與指導(dǎo)，可以用于在非隔離空域內(nèi)飛行的輕型無人機(jī)系統(tǒng)適航驗證，為輕型無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計提供了指導(dǎo)依據(jù)。

2 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容

NATO STANAG 4703《輕型無人機(jī)系統(tǒng)適航性要求》全文共112頁，分標(biāo)準(zhǔn)正文和附錄兩大部分，共包含6節(jié)42項適航條款，10個附錄。該標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)清晰，層次分明，適航要求共分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整性，系統(tǒng)操作的適航性，組織管理3個方面，覆蓋了結(jié)構(gòu)、材料、推進(jìn)系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈、設(shè)備、控制站/控制盒、任務(wù)載荷、系統(tǒng)軟件、基本操作特性、告警與應(yīng)急程序、無人機(jī)系統(tǒng)操作員、安全性、申請人、持續(xù)適航等所有與輕型無人機(jī)相關(guān)的適航性驗證內(nèi)容。對比其他北約無人機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)可以發(fā)現(xiàn)，增加了控制權(quán)限交接，申請人管理等方面的條款，同時在安全性方面要求的更加細(xì)致。由于篇幅所限，本文對于具體條款描述不進(jìn)行贅述，僅對該標(biāo)準(zhǔn)中區(qū)別于其他無人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的方面進(jìn)行簡要介紹。表1為標(biāo)準(zhǔn)的主要章節(jié)內(nèi)容。

2.1 控制權(quán)限交接

無人機(jī)控制權(quán)限交接作為無人機(jī)控制中的一項重要功能，是實現(xiàn)連續(xù)操作、異地操作、多機(jī)協(xié)同的基礎(chǔ)功能，無人機(jī)權(quán)限交接作為可選條款被納入到NATO STANAG 4703《輕型無人機(jī)適航性要求》中，該項條款在NATO STANAG 4671相應(yīng)條款的基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)充，從多個角度對控制權(quán)限進(jìn)行規(guī)定，包括兩個控制站對單架無人機(jī)的控制權(quán)限交接，單個控制站對多架無人機(jī)進(jìn)行控制，控制站內(nèi)多個控制席位對無人機(jī)的控制，控制站監(jiān)視多架無人機(jī)共4項要求。權(quán)限交接條款是一項復(fù)雜的綜合性條款，該條款不僅對控制交接過程中的安全性，可控性，功能性做出清晰定義，同時要求控制站的功能必須滿足緊急情況下對系統(tǒng)的控制要求。而在單一控制站控制多架無人機(jī)要求中對告警，最小機(jī)組，信息顯示，防止誤操作方面做出詳細(xì)規(guī)定?？梢钥闯?，該標(biāo)準(zhǔn)不僅僅從基本功能要求方面對輕型無人機(jī)做出規(guī)定，同時考慮到無人機(jī)系統(tǒng)的后續(xù)發(fā)展，為未來新增功能的適航取證奠定基礎(chǔ)。

表1 NATO STANAG 4703《輕型無人機(jī)系統(tǒng)適航性要求》內(nèi)容

2.2 安全性

安全性作為無人機(jī)適航性的一個重要方面，在NATO STANAG 4703協(xié)定得到充分體現(xiàn)。該標(biāo)準(zhǔn)中的安全性目標(biāo)是不能對飛行區(qū)域內(nèi)的人員造成嚴(yán)重傷害，保證地面人員和空中其他飛行器的安全。在操作方面明確規(guī)定輕型無人機(jī)從發(fā)射，控制到回收的全過程必須達(dá)到一定的安全水平等級，在所有可預(yù)期的操作條件下都能夠安全操縱，無人機(jī)具備從飛行包線邊界安全返航的能力，具備在極端環(huán)境條件下應(yīng)急回收的能力。尤其對極端操縱條件下，飛行操作員在人工直連控制模式下可能誘發(fā)的飛機(jī)振蕩進(jìn)行了闡述。同時規(guī)定飛行手冊中必須清晰地給出正常操作程序，故障程序，應(yīng)急處置程序和操作限制條件。在系統(tǒng)方面，規(guī)定系統(tǒng)的功能不能對安全產(chǎn)生影響，系統(tǒng)的操作應(yīng)簡單，系統(tǒng)的告警提示清晰易懂，不能讓操作人員產(chǎn)生誤解或誤操作。相比于NATO STANAG 4671協(xié)定，該標(biāo)準(zhǔn)還增加了系統(tǒng)安全性評估和軟件安全性分析等要求，更體現(xiàn)出對無人機(jī)安全性的重視。

2.3 組織管理

在有人駕駛飛行器適航體系中，設(shè)計機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)機(jī)構(gòu)的適航批準(zhǔn)要求是獨立于飛機(jī)適航要求的，但NATO STANAG 4703參考了民用飛機(jī)適航設(shè)計組織批準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)，針對輕型無人機(jī)系統(tǒng)的特點，提出申請人組織方面的適航性要求。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定組織包括申請適航認(rèn)證的自然人和承擔(dān)設(shè)計、試驗、制造和維護(hù)的組織機(jī)構(gòu)，這也是無人機(jī)適航性發(fā)展的一個有益的嘗試。其中規(guī)定了申請人的能力要求，必須從組織機(jī)構(gòu)、人員職責(zé)、程序、資源等幾大方面對設(shè)計組織的能力進(jìn)行詳細(xì)說明，以證明申請人具備申請適航認(rèn)證的資格。同時規(guī)定申請的組織機(jī)構(gòu)必須建立安全管理系統(tǒng)和事件報告機(jī)制，提升系統(tǒng)的安全性并確保系統(tǒng)持續(xù)改進(jìn)，以確保系統(tǒng)安全。

3 對中國輕型無人機(jī)適航發(fā)展的思考

目前，盡管中國適航當(dāng)局已經(jīng)具備很高的適航審查能力，但在無人機(jī)適航方面與歐美適航當(dāng)局仍存在很大的差距。中國暫時還未頒布輕小型無人機(jī)適航類規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)行GJB 2347-1995《無人機(jī)通用規(guī)范》和GJB 5433-2005《無人機(jī)系統(tǒng)通用要求》中并未對輕型無人機(jī)適航性做出明確規(guī)定。而中國民航總局先后頒布的《民用無人機(jī)空中交通管理辦法》，《民用無人機(jī)適航管理工作會議紀(jì)要》，《民用無人駕駛航空器系統(tǒng)駕駛員管理暫行規(guī)定》，《使用民用無人機(jī)駕駛航空器系統(tǒng)開展通用航空經(jīng)營活動管理暫行辦法》和《民用航空飛行標(biāo)準(zhǔn)管理條例》等多份適航方面的文件，對于小輕型無人機(jī)系統(tǒng)適航的具體要求和適航性驗證方法未提出明確的標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，NATO STANAG 4703《輕型無人機(jī)系統(tǒng)適航性要求》對我國輕小型無人機(jī)系統(tǒng)適航的發(fā)展具有一定的借鑒意義。

3.1 突破標(biāo)準(zhǔn)瓶頸

適航標(biāo)準(zhǔn)是長期積累的經(jīng)驗總結(jié)，是經(jīng)過反復(fù)驗證的規(guī)范準(zhǔn)則?？v觀無人機(jī)適航發(fā)展，北約、美國聯(lián)邦航空管理局和歐洲航空安全局之所以在無人機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)方面處于領(lǐng)先地位，主要源于其具有豐富、完善的有人航空器適航標(biāo)準(zhǔn)，并具有高度的國際化理念，同時吸收各個國家適航文件的精華，結(jié)合無人機(jī)系統(tǒng)特點進(jìn)行研究與標(biāo)準(zhǔn)編制。因此，中國要想發(fā)展無人機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)，就要注重吸收國外無人機(jī)適航發(fā)展的先進(jìn)經(jīng)驗，積極開展與歐美等適航當(dāng)局的交流與合作，跟蹤并掌握國際無人機(jī)適航法規(guī)和無人機(jī)技術(shù)發(fā)展的最新動態(tài)，從而制定出適合我國輕小型無人機(jī)系統(tǒng)適航標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 研究輕小型無人機(jī)系統(tǒng)特點

NATO STANAG 4703《輕型無人機(jī)系統(tǒng)適航性要求》最大起飛重量在150kg以下或撞擊能量在66J以上在非隔離空域活動的固定翼無人機(jī)系統(tǒng)，而對于輕小型旋翼無人機(jī)系統(tǒng)未做出任何規(guī)定，對于輕小型無人機(jī)系統(tǒng)的活動空域、操作員資質(zhì)認(rèn)證與培訓(xùn)、數(shù)據(jù)鏈安全性、環(huán)境適應(yīng)性、空中交通管理、飛行規(guī)則、風(fēng)險管理、無人機(jī)操作等方面并未做出固定。而這些都是無人機(jī)適航的重要組成部分，研究輕小型無人機(jī)的飛行特點，使用環(huán)境特點和操作特點，對于制定適航性要求具有重要意義。因此，在借鑒北約和歐洲輕小型無人機(jī)適航性要求的基礎(chǔ)上，還需要繼續(xù)開展各項研究工作，形成專門的有針對性的適航文件，從而發(fā)展適合于我國輕小型無人機(jī)發(fā)展的適航規(guī)范。

3.3 借鑒現(xiàn)有載人飛行器適航體系

經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，載人飛行器適航規(guī)章體系已日趨完善。以美國民用航空適航標(biāo)準(zhǔn)體系中的聯(lián)邦航空條例為例，其內(nèi)容包括航空器、發(fā)動機(jī)、螺旋槳以及各種機(jī)載設(shè)備，從設(shè)計、制造到使用、維護(hù)等全過程的各種技術(shù)要求和管理規(guī)則，還包括航運(yùn)公司、航空人員、機(jī)場、空中交通管制及維修等各個方面，按2014年最新版本共有13篇計70余部航空條例。同時還有眾多的咨詢通告，專用條件、指令、使用問題報告等文件。無人機(jī)系統(tǒng)雖有其自身的技術(shù)特點，但和載人航空器相比仍具有共同之處，完全可以利用現(xiàn)有的載人航空器適航規(guī)章進(jìn)行裁剪，建立系統(tǒng)完善的標(biāo)準(zhǔn)體系框架，依據(jù)無人機(jī)系統(tǒng)的特點對無人機(jī)系統(tǒng)的特有部分（如感知與規(guī)避、數(shù)據(jù)鏈和地面站）進(jìn)行補(bǔ)充，同時結(jié)合實際飛行活動和應(yīng)用，制定一系列專用條件、咨詢通告和使用報告。我國輕小型無人機(jī)系統(tǒng)適航發(fā)展起步較晚，完全可以學(xué)習(xí)北約的先進(jìn)經(jīng)驗，根據(jù)無人機(jī)類型特點，對民航CCAR-23《正常類、實用類、特技類和通勤類飛機(jī)適航規(guī)定》，CCAR-25《運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)》，國軍標(biāo)中載人航空器標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行裁剪，對缺項進(jìn)行補(bǔ)充，加速輕小型無人機(jī)系統(tǒng)適航標(biāo)準(zhǔn)的制定與驗證。

4 結(jié)束語

輕小型無人機(jī)航空活動的增加和無人機(jī)系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，使得制定輕小型無人機(jī)系統(tǒng)適航標(biāo)準(zhǔn)成為當(dāng)前適航當(dāng)局的一個緊要任務(wù)。本文主要介紹了NATO STANAG 4703《輕型無人機(jī)系統(tǒng)適航性要求》的主要內(nèi)容和使用范圍，并對我國輕小型無人機(jī)系統(tǒng)適航發(fā)展提出幾點建議，對我國輕小型無人機(jī)系統(tǒng)適航規(guī)章的發(fā)展和完善具有一定的參考價值。

[1] Lucintel. Growth Opportunity in Global UAV Market [OL]. http://www.lucintel .com/lucintelbrief / UAVmarketOpportunity.pdf.

V279；T65 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] C [文章編號] 1003-6660（2017）04-0048-04

10.13237/j.cnki.asq.2017.04.012

[收修訂稿日期] 2017-05-05

（編輯：雨晴）