基于風(fēng)險分類的中型無人駕駛航空器適航管理研究

□ 李劍峰 汪發(fā)亮 梅亞楠/文

近年來，我國無人駕駛航空器規(guī)模不斷增加。根據(jù)民用無人駕駛航空器綜合管理平臺數(shù)據(jù)，截至2023 年6 月，民用無人駕駛航空器登記總數(shù)量大于100 萬架，其中，中型無人駕駛航空器型號1979 個，中型無人駕駛航空器數(shù)量大于10萬架。對于規(guī)模如此龐大的無人駕駛航空器，如何開展高效適航管理，是一個重要話題。本文針對限用類中型無人駕駛航空器，從設(shè)計特征、運行使用、制造廠商三個方面識別出風(fēng)險要素；采用定量分析和定性統(tǒng)計相結(jié)合的方法，建立風(fēng)險量化表單，根據(jù)風(fēng)險程度提出相應(yīng)的減緩措施；并基于風(fēng)險評估結(jié)果，提出一套精簡的適用于中型無人駕駛航空器的審定流程，為局方后續(xù)高效開展中型無人駕駛航空器的適航管理提供一定的參考。

相關(guān)定義

按照《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》第六十二條規(guī)定：中型無人駕駛航空器，是指最大起飛重量不超過 150 千克的無人駕駛航空器，但不包括微型、輕型、小型無人駕駛航空器。小型無人駕駛航空器，是指空機重量不超過 15 千克且最大起飛重量不超過 25 千克的無人駕駛航空器，但不包括微型、輕型無人駕駛航空器。

按照《民用無人駕駛航空器系統(tǒng)適航審定管理程序》相關(guān)規(guī)定：中型民用無人駕駛航空器是指最大起飛重量大于 25 千克但不超過 150 千克的民用無人駕駛航空器。

根據(jù)上述定義，中型無人駕駛航空器所覆蓋的重量范圍在 25 千克至 150 千克之間。

當(dāng)前面臨的問題

（一）監(jiān)督管理方面

從現(xiàn)有規(guī)定中可以明確看出，對中型無人駕駛航空器進行適航許可是一項必要的舉措，但是具體的許可形式尚未詳細(xì)闡明。對于機型眾多、用途各異、數(shù)量龐大的中型無人駕駛航空器，要求每個機型、每架單機都需要通過設(shè)計、生產(chǎn)、單機的審定并獲得相應(yīng)適航證件的要求可能過于嚴(yán)苛。

因此，需要對中型無人駕駛航空器做進一步的細(xì)分，按照風(fēng)險分類的原則提出對應(yīng)的監(jiān)管方式及對應(yīng)證件類型。

（二）風(fēng)險評估方面

按照目前已發(fā)布文件中對于系統(tǒng)安全性分析的指導(dǎo)，參考特定運行風(fēng)險評估（SORA）分析方法，由于中型無人駕駛航空器的型號設(shè)計特征、使用場景、預(yù)期用途相對多樣，可能存在風(fēng)險定義較為抽象、評估指標(biāo)相對主觀的情況。

因此，需要對中型無人駕駛航空器的風(fēng)險要素作出較為具體的識別，以定量和定性相結(jié)合的方法，開展風(fēng)險評估。

（三）審定流程方面

目前僅針對技術(shù)相對成熟、風(fēng)險相對較低的植保類中型無人駕駛航空器作了簡化，是否可以參考此種做法，將經(jīng)過評估后風(fēng)險等級相當(dāng)?shù)耐悷o人駕駛航空器照此管理？此外，即使風(fēng)險相對較高的中型無人駕駛航空器，在傳統(tǒng)的申請—受理—審查—頒證的流程中，是否可以做相應(yīng)的簡化？

因此，需要在保證安全的前提下，在風(fēng)險評估的基礎(chǔ)上，建議對現(xiàn)有的審定流程作適當(dāng)?shù)膬?yōu)化。

風(fēng)險要素評估

本文選用的方法主要是風(fēng)險指數(shù)模型和概率—后果模型。整體層級上，采用風(fēng)險指數(shù)模型，從設(shè)計特征、運行使用和研發(fā)制造三個方面開展評估，分值權(quán)重上，設(shè)計特征為 40%，運行使用部分為 40%，研發(fā)制造部分為 20%。

細(xì)分科目上，設(shè)計特征方面，主要選用概率—后果模型，考慮事件發(fā)生的概率和引發(fā)后果，采取定量的方式評估風(fēng)險；運行使用方面，對預(yù)期的使用環(huán)境和運行場景，以定性和定量相結(jié)合的方式評估風(fēng)險；研發(fā)制造方面，從設(shè)計、制造、取證經(jīng)驗、交付量等不同要素以定性和定量相結(jié)合的方式評估風(fēng)險。

（一）與設(shè)計特征相關(guān)

通過對大量無人駕駛航空器的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，按照概率—后果模型，得到與設(shè)計特征相關(guān)的風(fēng)險值計算經(jīng)驗公式如下：

R＝P×S

其中，R表示風(fēng)險值，P表示事故率，S表示嚴(yán)重程度。

（二）與運行使用相關(guān)

考慮到中型無人駕駛航空器具有多種用途，大致分為以下使用場景：

1.對于巡檢巡線用途，由于其運行線路較為固定、飛行高度較低、飛躍區(qū)域人員稀疏，因此賦予較低的風(fēng)險值。

2.對于科研試驗用途，由于其承擔(dān)科研試驗任務(wù)，系統(tǒng)功能和可靠性不健全，存在一定程度風(fēng)險，風(fēng)險值略高。

3.對于低空探測用途，風(fēng)險相對均衡，賦予中等的風(fēng)險值。

4.對于物流貨運用途，由于需要搭載貨物，其運行風(fēng)險增加貨物的風(fēng)險可能，因此賦予次高的風(fēng)險值。

5.對于高空探測用途，由于其飛行高度較高、飛行范圍更廣，具有更高的動能和勢能，因此賦予最高的風(fēng)險值。

（三）與研發(fā)制造相關(guān)

與研發(fā)制造相關(guān)的風(fēng)險評估，主要側(cè)重于對組織機構(gòu)和人員、設(shè)施設(shè)備、研發(fā)過程控制、文件控制、內(nèi)審及與局方接口、產(chǎn)品研發(fā)制造能力六個方面展開。對六個方面的要求進行具體細(xì)化并賦予相應(yīng)風(fēng)險值。

風(fēng)險減緩措施

采用 Bowtie 分析方法，考慮到無人駕駛航空器運行失控是實際運行中需要特別關(guān)注的危險事件，因此這里將無人駕駛航空器運行失控作為頂事件，具體Bowtie 模型如圖所示。

Bowtie 分析模型

結(jié)合前述風(fēng)險評估要素，開展風(fēng)險預(yù)防及緩解措施分析，滿足相應(yīng)風(fēng)險減緩措施，即可降低風(fēng)險評估分值。

（一）與設(shè)計特征相關(guān)

1. 與無人駕駛航空器設(shè)計特性相關(guān)的風(fēng)險預(yù)防措施包括但不限于：

（1）無人機是基于權(quán)威認(rèn)可的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)而研發(fā)。

（2）無人機設(shè)計時考慮了系統(tǒng)安全性和可靠性。

（3）C3 鏈路性能適合于運行。

（4）人為因素評估已經(jīng)完成，人機界面適應(yīng)于待執(zhí)行任務(wù)。

（5）無人機的設(shè)計考慮了能夠滿足預(yù)期的惡劣運行環(huán)境條件。

2. 與無人駕駛航空器設(shè)計特性相關(guān)的風(fēng)險緩解措施包括但不限于：

（1）無人駕駛航空器設(shè)計時考慮配備降落傘，從而減緩失控撞擊地面時的危害。

（2）無人駕駛航空器設(shè)計時考慮配備感知和避讓系統(tǒng)（D&A），從而減緩失控對空中其他航空器的危害。

（二）與運行使用相關(guān)

1. 與無人駕駛航空器運行條件相關(guān)的風(fēng)險預(yù)防措施包括但不限于：

（1）檢查無人駕駛航空器（產(chǎn)品檢查），確保符合運行要求。

（2）制定的無人駕駛航空器運行程序已經(jīng)過驗證，并能夠嚴(yán)格執(zhí)行。

（3）自動保護飛行包線免受人為錯誤的影響。

（4）已制定了可量化并得到嚴(yán)格執(zhí)行的確保安全運行的環(huán)境條件。

（5）支持無人駕駛航空器系統(tǒng)運行的外部服務(wù)足以支持該運行。

2. 與無人駕駛航空器運行條件相關(guān)的風(fēng)險緩解措施包括但不限于：

（1）減少無人駕駛航空器運行時運行區(qū)域的地面無關(guān)人員。

（2）限制無人駕駛航空器運行的空域和時間。

（三）與研發(fā)制造相關(guān)

1. 與無人駕駛航空器設(shè)計制造企業(yè)能力相關(guān)的風(fēng)險預(yù)防措施包括但不限于：

（1）無人駕駛航空器由有能力或經(jīng)過認(rèn)證的企業(yè)制造。

（2）無人駕駛航空器由有能力或經(jīng)過認(rèn)證的企業(yè)維護。

（3）操作員具有勝任力并通過驗證。

（4）操作員訓(xùn)練有素，能夠控制異常情況。

2. 與無人駕駛航空器設(shè)計制造企業(yè)能力相關(guān)的風(fēng)險緩解措施包括但不限于：企業(yè)制定相關(guān)應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案。

管理要求建議

對于本文研究目標(biāo)范圍內(nèi)的中型無人駕駛航空器，在經(jīng)過上述風(fēng)險及減緩措施評估后，將分為高、低兩種風(fēng)險類別，對于低風(fēng)險類別，采用“放管結(jié)合、以放為主”的原則，用特許飛行證進行管理，并對證件流程和限制進行簡化；對于高風(fēng)險類別，仍采用TC-PC-AC 的證件管理方式，但可以對審定流程進行簡化。

（一）低風(fēng)險管理思路

1. 申請環(huán)節(jié)

（1）參照低風(fēng)險的中型農(nóng)用無人駕駛航空器的管理規(guī)定提交資料。

（2）取消“按照局方要求完成試飛，提交試飛報告”。

2. 適航檢查環(huán)節(jié)

（1）原則上基于申請人完成的工作開展評估，核實申請人所做檢查和試驗工作已正確記錄，無特殊原因不開展現(xiàn)場審查。

（2）參考同類型號設(shè)計特征、同類預(yù)期使用環(huán)境和用途的無人駕駛航空器，評估申請人提出的使用限制建議是否準(zhǔn)確全面。

3. 頒發(fā)證件環(huán)節(jié)

（1）考慮在信息管理平臺系統(tǒng)里，當(dāng)確認(rèn)所需文件資料齊全且符合要求后，自動頒發(fā)證件。

（2）在所頒發(fā)的證件中明確限用類“三不”原則，即不能用于載人飛行、進行融合飛行或在人口密集區(qū)域上方飛行。

（二）高風(fēng)險管理思路

1. 申請環(huán)節(jié)

申請人提交有關(guān)預(yù)期的典型運行場景、運行條件和相關(guān)限制的詳細(xì)說明。根據(jù)針對運行場景做出有代表性的 SORA 分析，采取風(fēng)險預(yù)防和減緩措施，得到最終地面風(fēng)險等級、空中風(fēng)險等級和 SAIL 值。

需要說明的是，在這個環(huán)節(jié)由申請人提供相關(guān)資料，并不會因此帶來過重的負(fù)擔(dān)，反而將有利于明確適航管理重點。

2. 審查環(huán)節(jié)

（1）優(yōu)化符合性方法，可根據(jù)設(shè)計特征對傳統(tǒng)的十種符合性方法進行歸類匯總，特別是對于系統(tǒng)級和設(shè)備級的符合性驗證活動，可通過合理安排，將試驗室試驗（MC4）、地面試驗（MC5）、飛行試驗（MC6）進行優(yōu)化組合。

（2）精簡現(xiàn)場審查活動，原則上以文件審查為主，在保證安全的前提下，減少制造符合性檢查、試驗?zāi)繐舻然顒印?/p>

（3）突出對風(fēng)險預(yù)防和減緩措施的符合性驗證，在審查環(huán)節(jié)中，注意設(shè)置典型運行場景和條件，對涉及風(fēng)險預(yù)防和減緩措施的系統(tǒng)和設(shè)備功能進行驗證，以驗證可以有效控制風(fēng)險，提高安全水平。

（4）對于在同類型號設(shè)計特征、同類預(yù)期使用環(huán)境和用途的無人駕駛航空器上已經(jīng)使用的系統(tǒng)、設(shè)備，可相應(yīng)減少符合性驗證活動。

總結(jié)與展望

本文將中型無人駕駛航空器進一步細(xì)分，考慮到正常類、運輸類的中型無人駕駛航空器存在風(fēng)險較高，不適宜對適航管理進行簡化。

對于限用類的中型無人駕駛航空器，在設(shè)計特征、運行使用、研發(fā)制造三個方面開展風(fēng)險評估，將其分為低風(fēng)險和高風(fēng)險類別，并對高風(fēng)險類別采取風(fēng)險預(yù)防和減緩措施，予以再次評定。

對低風(fēng)險的限用類中型無人駕駛航空器，建議參考植保用途的管理方式，在申請、適航檢查、頒發(fā)證件環(huán)節(jié)提出優(yōu)化管理措施；對于高風(fēng)險的限用類中型無人駕駛航空器，在設(shè)計批準(zhǔn)過程中，重點針對運行場景和使用限制予以關(guān)注，突出對風(fēng)險預(yù)防和減緩措施的符合性驗證。

針對中型無人駕駛航空器，在制定未來的相關(guān)適航管理政策時，可以考慮：

一是數(shù)據(jù)共享。鼓勵中型無人駕駛航空器制造商和運營者共享相關(guān)數(shù)據(jù)，包括飛行數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)和維修記錄等。這些數(shù)據(jù)可以用于風(fēng)險評估、設(shè)計改進，最終為簡化審定政策提供依據(jù)。

二是統(tǒng)計分類。鼓勵中型無人駕駛航空器制造商和運營者從實際運行出發(fā)，按照典型場景和常見用途，分門別類對風(fēng)險點進行細(xì)致梳理，更好地為開展風(fēng)險評估工作提供依據(jù)。

三是智慧審定。基于共享數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)分析、人工智能等方式建立智慧審定平臺。通過自動化和智能化的方式，識別具有同類設(shè)計特征、相似使用功能的無人駕駛航空器的風(fēng)險點，提高適航管理的針對性。

四是體系管理。強化從對無人駕駛航空器的產(chǎn)品管理轉(zhuǎn)向體系管理，由盯產(chǎn)品向盯體系轉(zhuǎn)變。鼓勵中型無人駕駛航空器制造商通過自身體系建設(shè)培養(yǎng)適航能力，強化適航主體責(zé)任。