本文章由深圳市大疆創新科技有限公司陳萍萍、王亞瓊提供，其內容僅代表個人觀點。轉載自無人機適航審定。
近年來，我國工業、農業無人機產品出口需求日益增加，無人機設計制造商對于廣袤的美國市場也日益關注。然而美國對于無人機適航審定規則、運行規則的內容相對復雜，很多中國企業無法準確識別，且美國聯邦航空管理局（FAA）對無人機的適航審定有著極其嚴格的設計要求和審查流程，那么美國針對無人機的適航審定規則究竟是什么？本期，我們將就美國無人機適航審定政策進行解讀。
2022年7月20日，FAA發布了無人機在美國的合法飛行途徑（如圖1），所需遵守的規則分別為Part 107、 44807及適航審定規則。
圖1 美國無人機飛行規則路線圖
一
Part 107 概述
2008年FAA針對小型無人機系統成立了航空規則制定委員會（Aviation Rulemaking Committee），制定小型無人機系統在美國國家空域系統（NAS）中使用與運行規則提案，并定義小型無人機系統的運行、維護、認證要求，以及運行、維護和操控人員的認證要求。
早在2016年6月， FAA就發布了專門針對非娛樂用途的小型無人機系統的管理規則 Part 107，主要適用于美國境內民用小型無人機系統的注冊、運行及操控人員執照等規則。這里，小型無人機是指起飛時重量小于55磅（約25kg）的無人機（包括機載或以其他方式連接到機上的所有物品）。符合Part 107部規定運行的小型無人機系統無需獲得FAA的適航證。
Part 107要求小型無人機飛行全程必須：
保持在G類空域運行；
保持目視飛行（即VLOS運行）；
飛行真高小于等于400ft（約122m）；
一般必須晝間飛行。自2021年4月開始，對于已完成操控員初始知識測試或在線培訓、且已裝備3法定英里（ 約5km ）可見的頻閃防撞燈的小型無人機，允許夜間運行；
飛行速度不超過160公里/小時；
不得飛越人群，除非小型無人機相對地面人員的運行風險等級滿足FAA對飛越人群運行的要求；
不得在移動車輛或飛機上操控無人機；
一個操控員不得同時操控多臺無人機等。
二
44807運行豁免
運行豁免（waiver or exemption）是FAA針對特殊類別或限用類航空器運行合格審定中所采用的一種特殊的臨時性批準方式，并非正常的運行合格審定，主要對運行合格審定過程中偏離運行規章要求部分的運行風險進行審查而授予的局部豁免。通常在批準的同時會伴隨一定的條件與運行限制。
FAA在2005年8月針對通用原子航空系統公司(General Atomics Aeronautical Systems, Inc)運行無人機時申請豁免隨機攜帶適航證與登記文件給予批準，這是目前可查的FAA所發出的最早的無人機運行豁免。
圖2 FAA 2005年頒發給通用原子航空系統公司的運行豁免
2014年2月，《2012年FAA現代化與改革法案》通過美國國會批準正式生效，其中第333節（Section 333）允許無人機運營人在有限制、受控且低風險的環境下所運行的特定無人機獲得一定的適航方面豁免。這成為FAA對小型商用無人機授予運行豁免的重要依據，也就是無人機界著名的“333豁免”。
基于此，在2016年FAA出臺Part 107部之后，運營人如需超出Part 107規定進行的無人機運行，可根據333節申請運行豁免。《2018年FAA再授權法案》廢除第 333 節，取而代之的是美國法典第49編第44807條“特定無人機系統的特別授權”，也即業界俗稱“44807豁免”，以承繼原“333豁免”。
根據第44807條，FAA采用基于風險的方法，通過評估無人機的尺寸、重量、速度、運行能力、視距內運行或超視距運行、是否靠近機場和人口稠密地區、是否在人員上方運行、白天或夜間運行、是否對國家空域系統的用戶或公眾造成危害，以及是否需要第44703條要求的操控員證書或第44704條所需的型號合格證、生產合格證、適航證、設計生產單位合格證等，針對無法按照正常審定程序獲得以上證書的無人機運行需求，將綜合考慮以確定這些無人機系統是否可在美國國家空域系統（NAS）中安全運行，并決定是否授予運行豁免。
根據美國法典，44807運行豁免將于2023年9月30日終止。這也意味著44807運行豁免是FAA在保障美國國家空域系統（NAS）安全運行的前提下，對無人機運營人（如用戶）所采取的一種臨時性運行監管方式。44807豁免終止后，如果沒有相應的豁免條款對其進行承襲，那么第44703條和第44704條所要求的操控員證書、型號合格證、生產合格證和適航證等將必須按照FAA規定獲取。
必須注意的是，豁免只是針對運行的一種特殊批準，是既不符合part107，又無法完成適航時的特殊管理方式。FAA在進行豁免的授予時會明確寫出“考慮到某無人機沒有獲得適航批準，又符合某些可被接受的豁免條件，因此在一定的運行限制條件下授予豁免。”（如圖3）
圖3 FAA所頒發的44807運行豁免示例
三
適航與型號設計審定
（一） 適航定義
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“適航/適航性 ( Airworthy / Airworthiness ) ”，根據國際民航組織ICAO公約附件8《航空器適航性》（第13版，2022年7月），是指“航空器、發動機、螺旋槳或部件符合其批準的設計并處于安全運行狀態的狀況（適用至2026 年11 月25 日）”或“航空器、遙控臺（站）、發動機、螺旋槳或部件符合其批準的設計并處于安全運行狀態的狀況（自2026 年11 月26 日起適用）”，第二種定義中的“航空器”一詞，包含遙控駕駛航空器，即無人機。
（二）適航管理的歷史與無人機適航管理基本模式
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1926年美國商務部航空分部出臺第7號航空通報、并于次年針對Buhl Airster CA-3型單艙雙翼飛機頒發世界上首個型號合格證（No.AT-1）。自此，各國政府開始對民用航空器開展適航管理。
圖4 Buhl Airster CA-3型單艙雙翼飛機（左）與FAA首個型號合格證AT-1（右）
適航管理是為了保證民用航空安全、維護公眾利益、促進航空事業的發展。如下圖所示，“廣義的”適航管理手段一般包括型號合格審定（Type Certification）、生產許可審定（Production Certification）、單機適航審定（Airworthiness Certification）、運行合格審定（Operation Certification / Authorization）、維修許可審定（Certification of Maintenance）等環節，而“狹義的”適航管理一般指初始適航管理，即前三項。本文為與運行合格審定階段的運行豁免相區分，以下均采用“狹義的”適航管理范疇。
圖5 廣義與狹義的適航管理范疇
一般地，型號合格審定、生產許可審定和單機適航審定的申請主體應為無人機型號設計人、無人機制造人、無人機運營人（如用戶或代理商等）。無人機單機適航證書的獲取途徑有兩種：
(1) 標準適航審定：標準適航證書（Standard Airworthiness Certificate）是FAA的官方授權，允許型號合格的飛機（包括無人機）運行。標準適航證書允許飛機（包括無人機）在最低限度的限制下運行和使用，并可用于獲取報酬和租用。型號合格審定是獲得標準適航證的先決條件，通過型號合格審定和生產許可審定的無人機可向FAA申請標準適航證。目前，除下節中所述的ScanEagle X200、PUMA AE、Model M2三個型號的無人機之外，其他無人機均不符合標準適航證的申請要求。
(2) 特殊適航審定：用于研發驗證、向局方表明對法規的符合性、機組訓練、市場調查或展覽的無人機，可向FAA申請實驗類適航證( Experimental Airworthiness Certificate ) 。
圖6 FAA型號合格證（TC）樣例
（三）美國現階段無人機適航管理思路的衍化
★
雖然在2013年美國FAA頒發了2個限用類無人機型號合格證，但由于型號較少、當時無人機應用有限，FAA并沒有形成明確的無人機適航標準和管理思路。在2018年FAA UAS SYMPOSIUM上，FAA宣講其初步無人機適航管理思路，即按照特殊類別航空器將無人機安全地納入美國國家空域系統（NAS）中，并在NAS系統中將采用與有人機同樣的安全性評價準則。
圖7 2018年FAA UAS SYMPOSIUM無人機適航管理初步思路
2020年12月，FAA綜合考慮10個無人機型號合格證申請項目的無人機運行特點與基本參數（如表1所示），根據運行風險，初步制定了“耐久性和可靠性”（D&R）簡化審定流程，依據Part 21的21.17(b)采用“特殊類別”為以上10個無人機型號開展型號合格審定，并推出針對低風險無人機的適航專用條件《特殊類別無人機系統適航標準》，作為10個無人機型號合格審定項目擬議的適航專用條件向公眾公開征集意見。
經過又一年的研討，2021年7月，FAA初步形成了針對無人機（UA）、無人機系統（UAS）和無人機運營人的管理思路，發布了《特殊類別無人機及其附屬部件審定政策的備忘錄》（AIR600-21-AIR-600-PM01）：
FAA將采用“耐久性和可靠性”（D&R）方法制定特殊類別無人機適航專用條件，僅針對無人機進行型號合格審定，并頒發型號合格證（Type Certificate， TC）。
除無人機本體之外的其他非機載或直接附著于無人機上的相關系統設備或部件統稱為附屬部件（Associated Elements，AE），如通信鏈路、遙控臺（站）、發射回收裝置等。在型號合格審定中FAA將通過運行限制來定義無人機與AE之間的接口，并將其列入無人機型號合格證數據單（TCDS）和飛行手冊中。
FAA將采用免除或豁免的方式對無人機系統進行運行批準，并依其用途按照Part 135、Part 137或特殊用途進行運營人運行合格審定。
圖8 FAA 無人機型號合格審定邊界
圖9 FAA針對UA、UAS和運營人的管理思路
簡言之，雖然AE不在無人機型號設計與適航審定范圍內，但TC申請人必須在其申請過程中給出所有影響無人機適航性的AE規格參數，包括完整明確的定義及其與無人機之間的接口，并在審定過程中全面展示無人機相關方面的適航性。基于此，FAA航空器審定辦公室（ACOs）可批準使用該規格的AE作為運行限制，并將其納入所批準的TCDS和飛行手冊中；而包含AE在內的無人機系統及其運行限制將在運行批準和運營人合格審定階段進行批準。
基于這一政策，2022年春季，FAA針對以上10個低風險無人機審定項目，正式發布了根據美國法典第49編第44701(a)和44704條制定的特殊類無人機適航專用條件，該專用條件提供了低風險無人機型號合格審定的審定基礎。
三
適航與型號設計審定
（四）美國特殊類無人機適航專用條件
★
FAA針對低風險無人機審定項目指定的特殊類無人機適航專用條件適用范圍如下：
a. UAS 必須有 C2 Link ，使操控員能夠采取應急行動。
b. UA 動能必須≤25,000 ft-lbs 。
c. UA必須在≤400ft AGL 下運行。
d.禁止在露天集會上空運行（可接受在人上空運行）。
e.不得飛入已知結冰情況。
f.“一控多機”時機人比最大不超過 20:1。
g. UA 必須是電動的，且不使用渦輪發動機和燃料電池。
該標準采用具有無人機典型運行狀態代表性的測試科目，在無人機系統所有運行限制和整個飛行包線范圍內積累一定數量的飛行小時，來表明無人機在整個運行范圍內能夠安全飛行、達到所有運行限制，并適用于飛行的所有階段和所有構型。通過 D&R 簡化適航審定過程，無人機設計/制造人可證明他們的UAS是可靠的、可控的和安全的，并能夠向FAA提供無人機將按預期運行的基本保證。
圖10 特殊類無人機適航專用條件內容組成
（五）美國特殊類無人機D&R簡化適航審定體系
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在該標準制修訂過程中，FAA同步制定了符合性指導材料《Means of Compliance for Unmanned Aircraft Utilizing Durability and Reliability》，并指導ASTM F38工作組制定了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》，從局方接受的符合性方法到飛行測試演示要求等多方面完善了D&R簡化適航審定體系。
圖11 D&R簡化適航審定體系構成
例如，對于D&R 簡化適航審定過程最為重要的耐久性與可靠性（D&R）測試（D&R.300），2019年11月FAA基于人口密度提出了基本的D&R測試時長要求，如圖12所示；2022年FAA優化該分級標準，提出基于運行概念CONOPS中運行環境劃分可靠性類別，如圖13所示。因此，對于最低的RC-A類來說，無人機基線構型應至少完成375飛行小時的D&R飛行測試積累。
圖12 基于人口密度的D&R測試時長要求
圖13 基于運行概念CONOPS的D&R測試時長要求
（六） 美國無人機型號合格證頒發情況
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迄今為止，美國FAA僅頒發了3個無人機系統型號合格證，其中兩個是針對軍用無人機改型用于特殊用途的ScanEagle X200和PUMA AE無人機系統，FAA于2013年按照限用類航空器頒發型號合格證；第三個是3.3節表1中所提到的Matternet公司Model M2 無人機，這是FAA按照低風險特殊類無人機D&R簡化適航審定頒發的第一個無人機型號合格證書。
1）ScanEagle X200 無人機系統（TC編號：Q00017LA）
波音全資子公司 Insitu公司于2011年制造的ScanEagle X200型號無人機系統，主要應用于阿拉斯加北部北極地區浮冰監測任務和美國新墨西哥州鐵路區域鐵軌檢查，由無人機和便攜式地面控制站組成，其最大起飛重量為19.96kg、翼展3.11m、機身長1.37m、采用Northwest UAV公司的3W兩沖程28cc風冷單缸直驅活塞發動機、最大飛行高度為2000ft AGL（北極地區）&1199 ft AGL（新墨西哥鐵路地區）、最大巡航速度為157km/hr、航時18.5Hrs。2013年07月19日，ScanEagle X200成為美國第一個獲得FAA頒發限用類別型號合格證（TC編號：Q00017LA）的無人機系統，其型號合格證數據單如右圖所示。
圖14 ScanEagle X200型無人機系統（左）及其型號合格證（Q00017LA）數據單（右）
2）PUMA AE 無人機系統（TC編號：Q00018LA）
除Q00017LA之外，2013年7月19日FAA頒發的另一TC編號為Q00018LA，其TC持有人為AeroVironment公司，對應無人機系統型號為PUMA AE。該無人機采用25V鋰電池供電和直流電機驅動，手拋式起飛，其最大起飛重量為5.9kg、翼展2.8m、機身長1.4m、最大飛行高度為500ft AGL、最大巡航速度為21m/s、搭載21.7AH鋰電池可在0℃以上飛行200min，主要應用于北極地區溢油監測和海洋調查等商業任務和美國偏遠及/或農村地區視距內運行。作為軍用無人機，PUMA AE還可執行情報、監視、偵察和目標獲取 (ISRT)、戰損評估、海上巡邏、搜救以及水上或陸上的毒品攔截任務。
圖15 PUMA AE型無人機系統（左）及其型號合格證（Q00018LA）數據單（右）
3）Model M2 無人機（TC編號：R00030LA）
2022年9月7日FAA頒發的第三個TC編號為R00030LA，也是FAA按照低風險特殊類無人機D&R簡化適航審定頒發的第一個無人機型號合格證書。該TC持有人為Matternet公司，對應無人機型號為Model M2 UA，采用四旋翼構型，由機體、任務載荷箱和電池組成。該型號無人機采用智能鋰電池供電和直流無刷電機驅動，可垂直起降，其最大起飛重量為13.2kg、含槳尺寸為1.28m x 1.28m x 0.26m、最大飛行高度為400ft AGL（在最大重量下不超過8900 ft海拔高度時）、最大巡航速度為15.95m/s、最大航程20km，主要用于醫療材料運輸。該型無人機可靠性類別被判定為RC-B，FAA在該TC證書中僅授權該型號無人機按照Part 91、Part107和Part135運行，未授權其在人員上空運行，且在實際運行批準時要求FAA飛行標準辦公室基于在型號合格審定中展示的CONOPS和可靠性類別進行最終授權。
圖16 Model M2型無人機（左）及其型號合格證（R00030LA）數據單（右）
四
常見問題
（一）無人機運行豁免等于適航認證嗎？
★
答：不等于。區別如下：
1.申請主體：當前的無人機運行豁免，也即44807豁免，申請人應為實際進行無人機運行的人員或機構，局方一般稱之為operator，即運營人（如用戶）；而狹義的適航認證（也即適航審定）三個階段：型號合格審定（Type Certification）、生產許可審定（Production Certification）和單機適航審定（Airworthiness Certification），申請主體一般應分別為無人機型號設計人、無人機制造人、無人機運營人。
2. 審定深度：無人機運行豁免并非正常的運行合格審定，而是針對運行合格審定過程中偏離運行規章要求部分的運行風險進行審查豁免。在授予豁免時，FAA要確保即使有所偏離，也能夠達到局方同等規章所要求的等效運行安全水平或最低安全水平。如針對最大起飛重量高于55磅（即25kg）的農用無人機，FAA要求其根據Part 91運行，并申請豁免Part 61、Part 91和Part 137的一些規定。而適航審定是一種正式的局方管理過程，其三個階段分別確保該型號無人機設計是否符合適航和環境規章（或適航標準及噪聲標準）的要求、生產過程是否符合經批準的設計且具備良好的一致性、單機是否符合經批準的設計且處于安全可用狀態。因此適航審定是對無人機型號從設計、生產到單機的全面適航管理過程。
3. 審定周期：從現有可查數據來看，無人機運行豁免從提出申請到獲得授權的一般周期是3日歷月至1.5日歷年；而適航審定中第一個采用D&R簡化適航審定方式審定頒發的TC從申請到獲頒TC的周期是4.3日歷年。
4. 獲取授權證書種類：無人機運行豁免完成后無人機運營人將獲得局方頒發的豁免許可文件，如文中圖2和圖3所示。而適航審定三個階段完成后，無人機設計人、制造人、運營人將分別獲得型號合格證（TC）、生產許可證（PC）和標準適航證（Standard AC）。獲取標準適航證的無人機運營人可按照相應的運行規章向FAA提出運行合格審定申請，以獲得正式的運行批準和運營人（或承運人）資格證書。
（二）現階段我國出口到美國的無人機系統必須獲取適航認證嗎？
★
答：不一定。
我國現在大部分出口到美國的無人機，屬于25kg以下的小型無人機，當地的無人機用戶可以按照part107進行合法飛行，超出Part 17適用范圍的無人機用戶可以申請運行豁免。
近年來也有出口到美國的25kg以上的無人機，如物流無人機、農用無人機。因此，FAA在其官網特別注明了物流無人機和農用無人機需要進行的合法途徑，包含運行豁免及（或）適航審定的方式。比如，美國當地使用農用無人機的用戶，可以提前按照“一事一議”的方式向FAA申請運行豁免，獲取臨時飛行的批準。因此這類中國無人機設計制造商目前暫無需申請美國的型號合格證。
（三）美國是否認可在我國已獲取的型號合格證（TC）嗎？
★
答：目前不認可。
我國無人機設計制造商的主管局方是中國民用航空局。目前包括中美在內的各國局方之間已有的適航協議尚未涵蓋無人機，因此在本國獲取的各類適航證件一般不能獲得他國主管局方認可。
來源：無人機適航審定。
