一文读懂美国无人机适航审定（合集）

本文章由深圳市大疆创新科技有限公司陈萍萍、王亚琼提供，其内容仅代表个人观点。转载自无人机适航审定。

   近年来，我国工业、农业无人机产品出口需求日益增加，无人机设计制造商对于广袤的美国市场也日益关注。然而美国对于无人机适航审定规则、运行规则的内容相对复杂，很多中国企业无法准确识别，且美国联邦航空管理局（FAA）对无人机的适航审定有着极其严格的设计要求和审查流程，那么美国针对无人机的适航审定规则究竟是什么？本期，我们将就美国无人机适航审定政策进行解读。

    2022年7月20日，FAA发布了无人机在美国的合法飞行途径（如图1），所需遵守的规则分别为Part 107、 44807及适航审定规则。

图1 美国无人机飞行规则路线图

一

Part 107 概述

    2008年FAA针对小型无人机系统成立了航空规则制定委员会（Aviation Rulemaking Committee），制定小型无人机系统在美国国家空域系统（NAS）中使用与运行规则提案，并定义小型无人机系统的运行、维护、认证要求，以及运行、维护和操控人员的认证要求。

早在2016年6月， FAA就发布了专门针对非娱乐用途的小型无人机系统的管理规则 Part 107，主要适用于美国境内民用小型无人机系统的注册、运行及操控人员执照等规则。这里，小型无人机是指起飞时重量小于55磅（约25kg）的无人机（包括机载或以其他方式连接到机上的所有物品）。符合Part 107部规定运行的小型无人机系统无需获得FAA的适航证。

    Part 107要求小型无人机飞行全程必须：

• 保持在G类空域运行；

• 保持目视飞行（即VLOS运行）；

• 飞行真高小于等于400ft（约122m）；

• 一般必须昼间飞行。自2021年4月开始，对于已完成操控员初始知识测试或在线培训、且已装备3法定英里（ 约5km ）可见的频闪防撞灯的小型无人机，允许夜间运行； 

• 飞行速度不超过160公里/小时；

• 不得飞越人群，除非小型无人机相对地面人员的运行风险等级满足FAA对飞越人群运行的要求；

• 不得在移动车辆或飞机上操控无人机；

• 一个操控员不得同时操控多台无人机等。

二

44807运行豁免

    运行豁免（waiver or exemption）是FAA针对特殊类别或限用类航空器运行合格审定中所采用的一种特殊的临时性批准方式，并非正常的运行合格审定，主要对运行合格审定过程中偏离运行规章要求部分的运行风险进行审查而授予的局部豁免。通常在批准的同时会伴随一定的条件与运行限制。

    FAA在2005年8月针对通用原子航空系统公司(General Atomics Aeronautical Systems, Inc)运行无人机时申请豁免随机携带适航证与登记文件给予批准，这是目前可查的FAA所发出的最早的无人机运行豁免。

图2 FAA 2005年颁发给通用原子航空系统公司的运行豁免

    2014年2月，《2012年FAA现代化与改革法案》通过美国国会批准正式生效，其中第333节（Section 333）允许无人机运营人在有限制、受控且低风险的环境下所运行的特定无人机获得一定的适航方面豁免。这成为FAA对小型商用无人机授予运行豁免的重要依据，也就是无人机界著名的“333豁免”。

    基于此，在2016年FAA出台Part 107部之后，运营人如需超出Part 107规定进行的无人机运行，可根据333节申请运行豁免。《2018年FAA再授权法案》废除第 333 节，取而代之的是美国法典第49编第44807条“特定无人机系统的特别授权”，也即业界俗称“44807豁免”，以承继原“333豁免”。

    根据第44807条，FAA采用基于风险的方法，通过评估无人机的尺寸、重量、速度、运行能力、视距内运行或超视距运行、是否靠近机场和人口稠密地区、是否在人员上方运行、白天或夜间运行、是否对国家空域系统的用户或公众造成危害，以及是否需要第44703条要求的操控员证书或第44704条所需的型号合格证、生产合格证、适航证、设计生产单位合格证等，针对无法按照正常审定程序获得以上证书的无人机运行需求，将综合考虑以确定这些无人机系统是否可在美国国家空域系统（NAS）中安全运行，并决定是否授予运行豁免。

    根据美国法典，44807运行豁免将于2023年9月30日终止。这也意味着44807运行豁免是FAA在保障美国国家空域系统（NAS）安全运行的前提下，对无人机运营人（如用户）所采取的一种临时性运行监管方式。44807豁免终止后，如果没有相应的豁免条款对其进行承袭，那么第44703条和第44704条所要求的操控员证书、型号合格证、生产合格证和适航证等将必须按照FAA规定获取。

    必须注意的是，豁免只是针对运行的一种特殊批准，是既不符合part107，又无法完成适航时的特殊管理方式。FAA在进行豁免的授予时会明确写出“考虑到某无人机没有获得适航批准，又符合某些可被接受的豁免条件，因此在一定的运行限制条件下授予豁免。”（如图3）

图3 FAA所颁发的44807运行豁免示例

三

适航与型号设计审定

（一） 适航定义 

★

    “适航/适航性 ( Airworthy / Airworthiness ) ”，根据国际民航组织ICAO公约附件8《航空器适航性》（第13版，2022年7月），是指“航空器、发动机、螺旋桨或部件符合其批准的设计并处于安全运行状态的状况（适用至2026 年11 月25 日）”或“航空器、遥控台（站）、发动机、螺旋桨或部件符合其批准的设计并处于安全运行状态的状况（自2026 年11 月26 日起适用）”，第二种定义中的“航空器”一词，包含遥控驾驶航空器，即无人机。

（二）适航管理的历史与无人机适航管理基本模式

★

    1926年美国商务部航空分部出台第7号航空通报、并于次年针对Buhl Airster CA-3型单舱双翼飞机颁发世界上首个型号合格证（No.AT-1）。自此，各国政府开始对民用航空器开展适航管理。

图4 Buhl Airster CA-3型单舱双翼飞机（左）与FAA首个型号合格证AT-1（右）

    适航管理是为了保证民用航空安全、维护公众利益、促进航空事业的发展。如下图所示，“广义的”适航管理手段一般包括型号合格审定（Type Certification）、生产许可审定（Production Certification）、单机适航审定（Airworthiness Certification）、运行合格审定（Operation Certification / Authorization）、维修许可审定（Certification of Maintenance）等环节，而“狭义的”适航管理一般指初始适航管理，即前三项。本文为与运行合格审定阶段的运行豁免相区分，以下均采用“狭义的”适航管理范畴。

图5 广义与狭义的适航管理范畴

     一般地，型号合格审定、生产许可审定和单机适航审定的申请主体应为无人机型号设计人、无人机制造人、无人机运营人（如用户或代理商等）。无人机单机适航证书的获取途径有两种：

    (1) 标准适航审定：标准适航证书（Standard Airworthiness Certificate）是FAA的官方授权，允许型号合格的飞机（包括无人机）运行。标准适航证书允许飞机（包括无人机）在最低限度的限制下运行和使用，并可用于获取报酬和租用。型号合格审定是获得标准适航证的先决条件，通过型号合格审定和生产许可审定的无人机可向FAA申请标准适航证。目前，除下节中所述的ScanEagle X200、PUMA AE、Model M2三个型号的无人机之外，其他无人机均不符合标准适航证的申请要求。

    (2) 特殊适航审定：用于研发验证、向局方表明对法规的符合性、机组训练、市场调查或展览的无人机，可向FAA申请实验类适航证( Experimental Airworthiness Certificate ) 。

图6 FAA型号合格证（TC）样例

（三）美国现阶段无人机适航管理思路的衍化

★

    虽然在2013年美国FAA颁发了2个限用类无人机型号合格证，但由于型号较少、当时无人机应用有限，FAA并没有形成明确的无人机适航标准和管理思路。在2018年FAA UAS SYMPOSIUM上，FAA宣讲其初步无人机适航管理思路，即按照特殊类别航空器将无人机安全地纳入美国国家空域系统（NAS）中，并在NAS系统中将采用与有人机同样的安全性评价准则。

图7 2018年FAA UAS SYMPOSIUM无人机适航管理初步思路

    2020年12月，FAA综合考虑10个无人机型号合格证申请项目的无人机运行特点与基本参数（如表1所示），根据运行风险，初步制定了“耐久性和可靠性”（D&R）简化审定流程，依据Part 21的21.17(b)采用“特殊类别”为以上10个无人机型号开展型号合格审定，并推出针对低风险无人机的适航专用条件《特殊类别无人机系统适航标准》，作为10个无人机型号合格审定项目拟议的适航专用条件向公众公开征集意见。

    经过又一年的研讨，2021年7月，FAA初步形成了针对无人机（UA）、无人机系统（UAS）和无人机运营人的管理思路，发布了《特殊类别无人机及其附属部件审定政策的备忘录》（AIR600-21-AIR-600-PM01）：

• FAA将采用“耐久性和可靠性”（D&R）方法制定特殊类别无人机适航专用条件，仅针对无人机进行型号合格审定，并颁发型号合格证（Type Certificate， TC）。

• 除无人机本体之外的其他非机载或直接附着于无人机上的相关系统设备或部件统称为附属部件（Associated Elements，AE），如通信链路、遥控台（站）、发射回收装置等。在型号合格审定中FAA将通过运行限制来定义无人机与AE之间的接口，并将其列入无人机型号合格证数据单（TCDS）和飞行手册中。

• FAA将采用免除或豁免的方式对无人机系统进行运行批准，并依其用途按照Part 135、Part 137或特殊用途进行运营人运行合格审定。

图8 FAA 无人机型号合格审定边界

图9 FAA针对UA、UAS和运营人的管理思路

    简言之，虽然AE不在无人机型号设计与适航审定范围内，但TC申请人必须在其申请过程中给出所有影响无人机适航性的AE规格参数，包括完整明确的定义及其与无人机之间的接口，并在审定过程中全面展示无人机相关方面的适航性。基于此，FAA航空器审定办公室（ACOs）可批准使用该规格的AE作为运行限制，并将其纳入所批准的TCDS和飞行手册中；而包含AE在内的无人机系统及其运行限制将在运行批准和运营人合格审定阶段进行批准。

    基于这一政策，2022年春季，FAA针对以上10个低风险无人机审定项目，正式发布了根据美国法典第49编第44701(a)和44704条制定的特殊类无人机适航专用条件，该专用条件提供了低风险无人机型号合格审定的审定基础。

三

适航与型号设计审定

（四）美国特殊类无人机适航专用条件

★

    FAA针对低风险无人机审定项目指定的特殊类无人机适航专用条件适用范围如下：

    a. UAS 必须有 C2 Link ，使操控员能够采取应急行动。

    b. UA 动能必须≤25,000 ft-lbs 。

    c. UA必须在≤400ft AGL 下运行。

    d.禁止在露天集会上空运行（可接受在人上空运行）。

    e.不得飞入已知结冰情况。

    f.“一控多机”时机人比最大不超过 20:1。

    g. UA 必须是电动的，且不使用涡轮发动机和燃料电池。

    该标准采用具有无人机典型运行状态代表性的测试科目，在无人机系统所有运行限制和整个飞行包线范围内积累一定数量的飞行小时，来表明无人机在整个运行范围内能够安全飞行、达到所有运行限制，并适用于飞行的所有阶段和所有构型。通过 D&R 简化适航审定过程，无人机设计/制造人可证明他们的UAS是可靠的、可控的和安全的，并能够向FAA提供无人机将按预期运行的基本保证。

图10 特殊类无人机适航专用条件内容组成

（五）美国特殊类无人机D&R简化适航审定体系

★

    在该标准制修订过程中，FAA同步制定了符合性指导材料《Means of Compliance for Unmanned Aircraft Utilizing Durability and Reliability》，并指导ASTM F38工作组制定了ASTM F3478-20《Standard Practice for Development of a Durability and Reliability Flight Demonstration Program for Low-Risk Unmanned Aircraft Systems (UAS) under FAA Oversight》，从局方接受的符合性方法到飞行测试演示要求等多方面完善了D&R简化适航审定体系。

图11 D&R简化适航审定体系构成

    例如，对于D&R 简化适航审定过程最为重要的耐久性与可靠性（D&R）测试（D&R.300），2019年11月FAA基于人口密度提出了基本的D&R测试时长要求，如图12所示；2022年FAA优化该分级标准，提出基于运行概念CONOPS中运行环境划分可靠性类别，如图13所示。因此，对于最低的RC-A类来说，无人机基线构型应至少完成375飞行小时的D&R飞行测试积累。

图12 基于人口密度的D&R测试时长要求

图13 基于运行概念CONOPS的D&R测试时长要求

（六） 美国无人机型号合格证颁发情况 

★

    迄今为止，美国FAA仅颁发了3个无人机系统型号合格证，其中两个是针对军用无人机改型用于特殊用途的ScanEagle X200和PUMA AE无人机系统，FAA于2013年按照限用类航空器颁发型号合格证；第三个是3.3节表1中所提到的Matternet公司Model M2 无人机，这是FAA按照低风险特殊类无人机D&R简化适航审定颁发的第一个无人机型号合格证书。

    1）ScanEagle X200 无人机系统（TC编号：Q00017LA）

    波音全资子公司 Insitu公司于2011年制造的ScanEagle X200型号无人机系统，主要应用于阿拉斯加北部北极地区浮冰监测任务和美国新墨西哥州铁路区域铁轨检查，由无人机和便携式地面控制站组成，其最大起飞重量为19.96kg、翼展3.11m、机身长1.37m、采用Northwest UAV公司的3W两冲程28cc风冷单缸直驱活塞发动机、最大飞行高度为2000ft AGL（北极地区）&1199 ft AGL（新墨西哥铁路地区）、最大巡航速度为157km/hr、航时18.5Hrs。2013年07月19日，ScanEagle X200成为美国第一个获得FAA颁发限用类别型号合格证（TC编号：Q00017LA）的无人机系统，其型号合格证数据单如右图所示。

图14 ScanEagle X200型无人机系统（左）及其型号合格证（Q00017LA）数据单（右）

    2）PUMA AE 无人机系统（TC编号：Q00018LA）

    除Q00017LA之外，2013年7月19日FAA颁发的另一TC编号为Q00018LA，其TC持有人为AeroVironment公司，对应无人机系统型号为PUMA AE。该无人机采用25V锂电池供电和直流电机驱动，手抛式起飞，其最大起飞重量为5.9kg、翼展2.8m、机身长1.4m、最大飞行高度为500ft AGL、最大巡航速度为21m/s、搭载21.7AH锂电池可在0℃以上飞行200min，主要应用于北极地区溢油监测和海洋调查等商业任务和美国偏远及/或农村地区视距内运行。作为军用无人机，PUMA AE还可执行情报、监视、侦察和目标获取 (ISRT)、战损评估、海上巡逻、搜救以及水上或陆上的毒品拦截任务。

图15 PUMA AE型无人机系统（左）及其型号合格证（Q00018LA）数据单（右）

     3）Model M2 无人机（TC编号：R00030LA）

    2022年9月7日FAA颁发的第三个TC编号为R00030LA，也是FAA按照低风险特殊类无人机D&R简化适航审定颁发的第一个无人机型号合格证书。该TC持有人为Matternet公司，对应无人机型号为Model M2 UA，采用四旋翼构型，由机体、任务载荷箱和电池组成。该型号无人机采用智能锂电池供电和直流无刷电机驱动，可垂直起降，其最大起飞重量为13.2kg、含桨尺寸为1.28m x 1.28m x 0.26m、最大飞行高度为400ft AGL（在最大重量下不超过8900 ft海拔高度时）、最大巡航速度为15.95m/s、最大航程20km，主要用于医疗材料运输。该型无人机可靠性类别被判定为RC-B，FAA在该TC证书中仅授权该型号无人机按照Part 91、Part107和Part135运行，未授权其在人员上空运行，且在实际运行批准时要求FAA飞行标准办公室基于在型号合格审定中展示的CONOPS和可靠性类别进行最终授权。

图16 Model M2型无人机（左）及其型号合格证（R00030LA）数据单（右）

四

常见问题

（一）无人机运行豁免等于适航认证吗？

★

答：不等于。区别如下：

    1.申请主体：当前的无人机运行豁免，也即44807豁免，申请人应为实际进行无人机运行的人员或机构，局方一般称之为operator，即运营人（如用户）；而狭义的适航认证（也即适航审定）三个阶段：型号合格审定（Type Certification）、生产许可审定（Production Certification）和单机适航审定（Airworthiness Certification），申请主体一般应分别为无人机型号设计人、无人机制造人、无人机运营人。

    2. 审定深度：无人机运行豁免并非正常的运行合格审定，而是针对运行合格审定过程中偏离运行规章要求部分的运行风险进行审查豁免。在授予豁免时，FAA要确保即使有所偏离，也能够达到局方同等规章所要求的等效运行安全水平或最低安全水平。如针对最大起飞重量高于55磅（即25kg）的农用无人机，FAA要求其根据Part 91运行，并申请豁免Part 61、Part 91和Part 137的一些规定。而适航审定是一种正式的局方管理过程，其三个阶段分别确保该型号无人机设计是否符合适航和环境规章（或适航标准及噪声标准）的要求、生产过程是否符合经批准的设计且具备良好的一致性、单机是否符合经批准的设计且处于安全可用状态。因此适航审定是对无人机型号从设计、生产到单机的全面适航管理过程。

    3. 审定周期：从现有可查数据来看，无人机运行豁免从提出申请到获得授权的一般周期是3日历月至1.5日历年；而适航审定中第一个采用D&R简化适航审定方式审定颁发的TC从申请到获颁TC的周期是4.3日历年。             

    4. 获取授权证书种类：无人机运行豁免完成后无人机运营人将获得局方颁发的豁免许可文件，如文中图2和图3所示。而适航审定三个阶段完成后，无人机设计人、制造人、运营人将分别获得型号合格证（TC）、生产许可证（PC）和标准适航证（Standard AC）。获取标准适航证的无人机运营人可按照相应的运行规章向FAA提出运行合格审定申请，以获得正式的运行批准和运营人（或承运人）资格证书。

（二）现阶段我国出口到美国的无人机系统必须获取适航认证吗？

★

答：不一定。

    我国现在大部分出口到美国的无人机，属于25kg以下的小型无人机，当地的无人机用户可以按照part107进行合法飞行，超出Part 17适用范围的无人机用户可以申请运行豁免。

    近年来也有出口到美国的25kg以上的无人机，如物流无人机、农用无人机。因此，FAA在其官网特别注明了物流无人机和农用无人机需要进行的合法途径，包含运行豁免及（或）适航审定的方式。比如，美国当地使用农用无人机的用户，可以提前按照“一事一议”的方式向FAA申请运行豁免，获取临时飞行的批准。因此这类中国无人机设计制造商目前暂无需申请美国的型号合格证。

（三）美国是否认可在我国已获取的型号合格证（TC）吗？ 

★

答：目前不认可。

    我国无人机设计制造商的主管局方是中国民用航空局。目前包括中美在内的各国局方之间已有的适航协议尚未涵盖无人机，因此在本国获取的各类适航证件一般不能获得他国主管局方认可。

来源：无人机适航审定。

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