低空经济系列(三):全球适航认证的路线差异和三个共识

徐淋/赵子健/肖群稀 2024-07-23 08:30:53
机构研报 2024-07-23 08:30:53 阅读

全球低空业的产 业化早于适航体系的制度化。从航空业发展历史看,产业的先行发展带动了适航标准体系的后续建设和完善。全球适航体系主要以美国联邦航空局(FAA)与欧洲航空安全局(EASA)为主,包括中国在内的其他国家大多以此为基础并结合各国实际建立适航标准。从低空产业的发展趋势看,全球尚未形成eVTOL 的通用适航标准,现有飞行器主要通过专项审核等方式进行适航认证。原因在于eVTOL 采用了大量创新设计,缺乏可供借鉴的工程经验和案例,许多基础研发和验证需要设计团队自行完成。目前国内已有近10 个eVTOL 型号申请适航认证,其中亿航EH216-S 已取得适航证,峰飞V2000CG 已取得TC 证,另有沃飞长空、沃兰特、时的科技、御风未来、小鹏汇天等提交了TC申请,型号多为多旋翼和复合翼;海外尚无企业获得适航证,美国Joby 和Archer、德国Volocopter和Lilium 以及中国峰飞等已提交适航认证申请,型号多为倾转类。

    中、美、欧等国在eVTOL 发展路线上存在差异、适航标准不一,因此各国航空器尚无法互认,但美国FAA与欧盟EASA 正在加速合作。这种差异体现在两个方面:第一,因为中国在飞行员数量方面较欧美差距悬殊(中国约为欧洲的50%、美国的10%),但无人机行业发展全球领先,而欧美对自动驾驶的信任度有限,多因素叠加使得FAA 和EASA 目前仍未接受民用无人驾驶载客航空器适航申请,而国内对于无人驾驶载客eVTOL 的适航取证态度更为积极;第二,欧盟更倾向于从顶层设计统一适航标准,包括刚批准了有人驾驶垂直起降航空器的总体政策规定,标准严格,而中美则更多的以专项规章形式渐进迭代,保持行业发展灵活性。2024 年6 月,美国FAA 发布重要声明,表示其和欧盟EASA 在eVTOL 飞机适航认证规则统一上取得重大进展,有利于包括中国在内的全球eVTOL 厂商简化适航申请流程和成本,有利于形成全球性、规模化的eVTOL 市场。

    全球构建适航体系的共识:飞行器构型、推进技术、安全要求是适航认证标准的三大核心。

    多样化的旋翼机翼构型会产生差异化的适航认证标准。全球已发布的eVTOL 上千种,其中多旋翼/复合翼/矢量推力型各占48%/16%/36%。不同构型在飞控系统和操控特性需求、结构和空气动力学设计、噪音和环境影响、冗余和故障安全设计等均不相同,适航认证复杂。在适航审核中,各国各有侧重,国内以多旋翼和复合翼为主,欧美以倾转翼的矢量推力型为主,技术难度更高、审定时间更长。

    不断迭代的能源动力是影响适航标准中推进体系构建的关键要素。航空电池作为eVTOL 核心组件,要求远超传统电池,但目前eVTOL 电池的能量密度约300Wh/kg 左右,续航时间20min 到1.5h 不等,已量产的航空锂电池技术还难以满足长续航需求。另外,目前多厂商正加速布局混动路线,混动比纯电复杂、审核程序更严格。因此,在适航标准中的推进体系构建上,需重点关注航空电池的技术升级和整机厂商在混动路线上的布局进展。

    充足的审定力量和丰富的适航经验是安全性验证和适航审定效率提升的必要条件。一方面,我国适航审定系统工程师数量较FAA 和EASA 差距较大,若短期内eVTOL 的设计型号及数量呈指数级增长,预计中国适航审定系统将引入更多的外部合作机构共同快速提升适航审定效率;另一方面,eVTOL 作为新型航空器,长远期来看还需要丰富的飞行实践和适航经验,才能够大规模普及适航认证,推动低空产业可持续发展。

    风险提示:政策出台不及预期,取证时间不及预期,飞行器技术进展不及预期。

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