陳明環(huán)/ 中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心，北京市 朝陽區(qū) 100028

由于大城市人口密集區(qū)域的交通問題愈發(fā)令人擔(dān)憂，為解決前所未有的交通擁堵和日益嚴(yán)重的環(huán)境問題，城市空運(yùn)的概念應(yīng)運(yùn)而生。同時(shí)，隨著城市空運(yùn)概念的興起，分布式和電推進(jìn)等技術(shù)的成熟，垂直起降飛行器越來越多地得到了人們的關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅美國就已有70多家公司開展此領(lǐng)域的研究工作，2018年一年的投資就已超過10億美元。在政策方面，EASA搶占先機(jī)，率先針對垂直起降飛行器發(fā)布適航審定文件，將助力整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。

隨著城市空運(yùn)模塊(UAM)概念的興起，分布式和電推進(jìn)等技術(shù)的成熟，垂直起降飛行器(VTOL)越來越多地得到了人們的關(guān)注。在政策領(lǐng)域，EASA搶占先機(jī)，率先針對垂直起降飛行器發(fā)布適航文件，將助力整個(gè)垂直起降飛行器行業(yè)的發(fā)展。

垂直起降飛行器發(fā)展現(xiàn)狀

由于大城市人口密集區(qū)域的交通問題愈發(fā)令人擔(dān)憂，城市空運(yùn)模塊得到了人們的大量關(guān)注，載人垂直起降飛行器作為其依賴的主要交通工具，迎來了一次發(fā)展的機(jī)遇，德國交通部長朔伊爾更是將飛行出租視為“大公司和初創(chuàng)企業(yè)的巨大機(jī)遇”。

價(jià)格、安全和噪聲是城市空運(yùn)飛行器發(fā)展的幾大關(guān)鍵因素；分布式和電推進(jìn)技術(shù)以高效率、低排放、低噪聲等顯著優(yōu)勢，為垂直起降飛行器的未來發(fā)展指明了方向。目前，國外在這方面都進(jìn)行了相關(guān)探索，并已經(jīng)取得了一定成果、擁有了許多的產(chǎn)品。

英國

圖1 羅羅公司電動(dòng)垂直起降飛機(jī)

在2018年英國范堡羅航展上，英國的羅羅公司推出一種電動(dòng)垂直起降(eVTOL)飛機(jī)，并為其配備基于M250發(fā)動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力系統(tǒng)。該飛行器將利用M250渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，為6個(gè)電動(dòng)機(jī)供動(dòng)力，并為電池充電?；贛250的混合動(dòng)力系統(tǒng)功率從500kW到1MW不等，具備有串聯(lián)混動(dòng)、并聯(lián)混動(dòng)和混聯(lián)混動(dòng)三種形式。這三種形式的混合動(dòng)力系統(tǒng)都已于今年3月份成功通過地面測試，將為2021年上天試飛奠定基礎(chǔ)。

英國航空公司Vertical Arospace 于2018年9月10號(hào)，在英國西部的格洛斯特郡機(jī)場成功完成了本公司開發(fā)的電動(dòng)垂直起降飛行器的試飛，這也是首次在英國進(jìn)行飛行出租車試飛。這種電動(dòng)飛行出租車配有四個(gè)旋翼，車身重量750kg， 最高時(shí)速可達(dá)300km/h， 最大飛行距離可達(dá)150km，載客數(shù)量約為2～4位，將在2022年之前完成商用的量產(chǎn)制造。

德國

慕尼黑創(chuàng)業(yè)公司Lilium完成開發(fā)一種無人駕駛垂直起降城市飛行器，這架名為Lilium Jet的飛機(jī)由電動(dòng)涵道風(fēng)扇式螺旋槳驅(qū)動(dòng)，并已于2018年底完成了首飛。Lilium飛機(jī)在襟翼位置安裝了電動(dòng)涵道風(fēng)扇陣列，每個(gè)襟翼裝有3個(gè)風(fēng)扇，共12個(gè)風(fēng)扇；機(jī)翼上共有24個(gè)風(fēng)扇。該飛機(jī)的設(shè)計(jì)指標(biāo)為，在單個(gè)電池充電條件下，以高達(dá)300km/h的速度飛行1h。該型號(hào)飛行器預(yù)計(jì)于2020年初投入量產(chǎn)。

圖2 德國Lilium公司的電力推進(jìn)垂直起降飛行器

圖3 德國Jetcopter公司最新推出的城市空中出租車

德國垂直起降飛行器制造商Jetcopter公司推出了一種5座的城市空中出租車。該飛行器由2臺(tái)500hp(368kW)電機(jī)提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)2臺(tái)直徑200cm的空氣渦輪，以產(chǎn)生速度高達(dá)950km / h的氣流。氣流可以通過4個(gè)矢量射流裝置噴出，從而提供不同方向的動(dòng)力。該垂直起降飛行器可滿足歐洲航空安全局(EASA)對新一代垂直起降飛機(jī)的要求，并將根據(jù)EASA規(guī)定進(jìn)行適航認(rèn)證。

法國

圖4 賽峰的eVTOL座艙設(shè)計(jì)

在2 0 1 9年舉辦的第三屆“提升”(Elevate)峰會(huì)上，法國賽峰集團(tuán)與優(yōu)步展示了一種通用電動(dòng)垂直起降飛行器座艙，能夠適用于任何飛行器制造商的產(chǎn)品，確保始終如一的乘客體驗(yàn)。座艙座椅和舷窗設(shè)計(jì)可以最大化每個(gè)乘客的腿部空間、私密性與視野。這一設(shè)計(jì)由位于加利福尼亞州的賽峰座艙設(shè)計(jì)與創(chuàng)新工作室研制，其將大型客機(jī)與小型公務(wù)機(jī)內(nèi)飾設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合， 根據(jù)常見的電動(dòng)垂直起降飛行器規(guī)范設(shè)計(jì)了完整的一體化座艙內(nèi)飾。該工作室執(zhí)行副總裁斯科特表示，通過與優(yōu)步公司合作的整個(gè)過程，工作室完成了6個(gè)全尺寸模型， 每個(gè)模型都經(jīng)過多次迭代，希望盡量減少多余的重量和成本，同時(shí)保證任務(wù)的安全性、舒適的用戶體驗(yàn)以及無縫互動(dòng)性。

歐盟

2019年3月11日，空客公司“城市空中巴士”(City Airbus)可垂直起降無人駕駛驗(yàn)證機(jī)成功完成了首次起飛測試。該垂直起降無人機(jī)外觀非常像大號(hào)的四軸飛行器，僅比普通乘用車略大，最多可以搭載四名乘客，并且能和直升機(jī)一樣垂直起降。City Airbus標(biāo)準(zhǔn)飛行速度為120km/h，選用了純電動(dòng)設(shè)計(jì)，以滿足低噪聲、無排放的環(huán)保要求，并搭載了四枚140kWh的動(dòng)力電池，可確保50km的最大航程，且具備全自動(dòng)駕駛功能?？湛头矫姹硎?，CityAirbus 未來的試飛將進(jìn)一步擴(kuò)展飛行包線。

美國

圖5 空客公司“城市巴士”

圖6 優(yōu)步公司與貝爾公司合作開發(fā)的Nexus城市空運(yùn)飛行器

圖7 波音極光公司UAM飛行器

優(yōu)步公司2019年5月份在洛杉磯舉辦了第三屆“提升”(Elevate)峰會(huì)，其中一架貝爾Nexus電動(dòng)垂直起降飛行器的原型機(jī)成為了該峰會(huì)上最大、最亮眼的展品。Nexus是貝爾聯(lián)合優(yōu)步公司共同發(fā)展的城市空中交通飛行器，安裝有6個(gè)涵道風(fēng)扇，能夠90°傾轉(zhuǎn)，以電推進(jìn)系統(tǒng)公司的電池和賽峰制造的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)組成的混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)作為動(dòng)力，計(jì)劃在2021開始飛行測試。Nexus現(xiàn)在可搭載4名乘客和1名飛行員，未來的目標(biāo)是用自主飛行系統(tǒng)取代飛行員。

2019年1月23日，波音旗下的極光飛行科學(xué)公司研發(fā)的自主客運(yùn)飛機(jī)(PAV) 原型機(jī)完成首飛。該飛行器為電推進(jìn)，設(shè)計(jì)目標(biāo)是具備從起飛到著陸的全自主飛行能力，航程可達(dá)50nm.(80.47km)。該原型機(jī)長30ft(9.14m)，寬28ft(8.53m)，共有9個(gè)旋翼，機(jī)身兩側(cè)各有4個(gè)，尾部1個(gè)，但在近期的試飛中墜毀。

日本

由NEC與豐田投資的初創(chuàng)公司CARTIVATOR合作研制的電動(dòng)垂直起降飛機(jī)驗(yàn)證機(jī)于2019年8月5日首次公開試飛，此次試飛為非載人飛行，在NEC位于東京的一個(gè)10m×20m的封閉空間進(jìn)行。公開的試飛視頻可見該機(jī)離地約3m，持續(xù)約1min。

該驗(yàn)證機(jī)空重150kg，采用四個(gè)電機(jī)加螺旋槳。該機(jī)的機(jī)輪尺寸很大，為前三點(diǎn)式布局，不僅可以垂直起降，還可以在地面行駛。日本UAM項(xiàng)目的特點(diǎn)是采用PPP模式(即政府和社會(huì)資本合作)，由通產(chǎn)省牽頭，提供部分資金，協(xié)調(diào)日本民航局、多家企業(yè)和院校參與研究和具體實(shí)施。目前，參加該UAM項(xiàng)目的企業(yè)包括優(yōu)步日本子公司、空客、波音、豐田、斯巴魯、全日空、日航、NEC、大和運(yùn)輸?shù)?。日本九州大學(xué)和日本航天局(JAXA)等機(jī)構(gòu)也各自開展電動(dòng)航空和電動(dòng)垂直起降飛行器研究并與通產(chǎn)省主導(dǎo)的該UAM項(xiàng)目合作。

巴西

EmbraerX(巴航工業(yè)的一個(gè)子公司)在華盛頓舉辦的2019年“優(yōu)步空中出租車”峰會(huì)上推出了首款電動(dòng)垂直起降飛行器概念產(chǎn)品。這款擁有垂直起降能力的飛行器設(shè)計(jì)理念，是EmbraerX正在研究的眾多項(xiàng)目中的一個(gè)。該飛行器概念的提出，是基于大量的測試及模擬實(shí)驗(yàn)，尋求在城市環(huán)境中運(yùn)營的最佳效果，充分考慮了高可靠性、低運(yùn)營成本和更低的噪聲排放及全電力驅(qū)動(dòng)和高度自動(dòng)化等因素，采用了內(nèi)部集成系統(tǒng)達(dá)到最佳安全性，采用了八個(gè)旋翼設(shè)計(jì)降低噪聲同時(shí)可實(shí)現(xiàn)垂直起降。

圖8 由NEC與豐田投資的初創(chuàng)公司CARTIVATOR合作研制的電動(dòng)垂直起降飛機(jī)驗(yàn)證機(jī)

此外，EmbraerX還關(guān)注未來城市空運(yùn)的交通管理系統(tǒng)。該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人羅特布拉特表示，如果城市空運(yùn)行業(yè)按照預(yù)期發(fā)展，目前使用的基于語音通信的空域管理系統(tǒng)將無法滿足無人飛行器的相關(guān)需求，需要建立新的交通管制系統(tǒng)，并為此提出了“發(fā)展城市空中交通所需的六種能力”：空域程序設(shè)計(jì)，動(dòng)態(tài)空域管理，飛機(jī)流量管理(空間上)，系統(tǒng)用戶之間的信息交換，監(jiān)控確保飛行符合飛行計(jì)劃和飛行授權(quán)。

中國

圖9 Embraer X發(fā)布首款電動(dòng)垂直起降飛行器概念產(chǎn)品“飛行汽車”

億航智能是國內(nèi)一家全球領(lǐng)先的智能自動(dòng)駕駛飛行器科技企業(yè)。2016年1月6日，億航在美國拉斯維加斯舉辦的2016 CES國際消費(fèi)類電子產(chǎn)品展覽會(huì)上，全球首發(fā)全電力低空自動(dòng)駕駛載人飛行器“億航”184?！皟|航”184能夠?qū)崿F(xiàn)垂直起降，最高時(shí)速達(dá)80nm/1h，飛行時(shí)間為25min，無需飛行駕駛員，只需在機(jī)內(nèi)電腦中選擇目的地附近的固定起降點(diǎn)，即可安心乘坐。億航已在2017年與迪拜簽署了一項(xiàng)無人駕駛空中出租車服務(wù)協(xié)議，并在2018年實(shí)現(xiàn)億航184常態(tài)化載人飛行。

2018年底，億航智能與全球領(lǐng)先的奧地利航空集團(tuán)FACC在廣州億航智能總部簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方將攜手圍繞億航自動(dòng)駕駛飛行器(AAV)展開進(jìn)一步產(chǎn)品優(yōu)化和量產(chǎn)合作，共同推行智慧城市空中交通解決方案。億航智能是全球自動(dòng)駕駛飛行器解決方案的創(chuàng)新者和專家，尤其關(guān)注在相關(guān)軟件系統(tǒng)技術(shù)以及聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行體系方面。FACC將在高科技飛行器硬件方面提供包括研制、認(rèn)證、生產(chǎn)和全球售后服務(wù)在內(nèi)的強(qiáng)力支持。FACC和億航智能將共同推進(jìn)城市空中立體交通解決方案的落地，加快空中智能出行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)制定，并將在奧地利建立飛行測試基地。

政策現(xiàn)狀

城市空運(yùn)已經(jīng)成為了未來交通的發(fā)展趨勢，而目前針對其主要交通工具—垂直起降飛行器的相關(guān)規(guī)章、制度等還不完善，處于探索階段。

針對垂直起降飛行器的政策的需求主要存在于兩方面，一方面是用于型號(hào)審定的適航規(guī)章，一方面是針對新的非傳統(tǒng)垂直起降飛行器及城市空運(yùn)所建立的新的空中管制系統(tǒng)。目前，以美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)、歐洲航空安全局(EASA)、中國民航局(CAAC)為代表的局方、民航組織機(jī)構(gòu)都早已積極布局這一領(lǐng)域。

適航規(guī)章

目前，除EAS A于2019年7月2日發(fā)布了正式的適航規(guī)章外，其他組織、機(jī)構(gòu)對載人垂直起降飛行器的適航還都停留在探索和研究階段，并未發(fā)布任何正式的適航審定文件。在EASA發(fā)布該適航審定文件之前，垂直起降飛行器一直存在適航空白區(qū)域，局方只能通過借鑒小型固定翼飛機(jī)、小型直升機(jī)或無人機(jī)的適航規(guī)章來進(jìn)行相關(guān)的審定工作。

由于具有分布式、垂直起降等相同的特點(diǎn)，載人垂直起降飛行器的適航與無人機(jī)適航有很多共同點(diǎn)。尤其對于電推進(jìn)的垂直起降飛行器，隨著電推進(jìn)技術(shù)在無人機(jī)領(lǐng)域和電動(dòng)飛機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多，該特點(diǎn)更加明顯。以FAA、JARUS為代表的局方、民航組織機(jī)構(gòu)雖然在垂直起降飛行器領(lǐng)域并沒有發(fā)布正式的適航審定規(guī)章，但其在無人機(jī)適航領(lǐng)域已有正式發(fā)布的成果，這也是發(fā)展垂直起降飛行器適航規(guī)章的重要積累。

美國FAA于2016年發(fā)布了針對無人機(jī)的FAR-107部規(guī)章終稿，即55lb.(約25kg)以下商業(yè)、非娛樂性質(zhì)的小型無人機(jī)使用規(guī)章。該規(guī)章于2016年8月底生效，規(guī)定只能在無人機(jī)操作者視距范圍內(nèi)進(jìn)行晝間飛行，超視距飛行和在人群上空飛行無人機(jī)都被要求申請107部的豁免權(quán)。該適航規(guī)章使得美國的企業(yè)、非營利機(jī)構(gòu)及政府部門使用無人機(jī)更加便利，同時(shí)也為下一步載人垂直起降飛行器的適航打下了基礎(chǔ)。

無人機(jī)規(guī)章聯(lián)合制定機(jī)構(gòu)(JARUS)于2016年開展了開展了針對無人航空器系統(tǒng)監(jiān)管辦法的文件征求意見。該組織提出了一種基于風(fēng)險(xiǎn)的無人航空器系統(tǒng)管理方法，在此基礎(chǔ)上，描述了無人航空器系統(tǒng)運(yùn)營分類的概念，并將無人航空器系統(tǒng)運(yùn)營分為三類：

類別A：低風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)營；

類別B：特定風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)營；

類別C：高風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)營。

在安全風(fēng)險(xiǎn)中主要考慮了地面人員、其他空域使用者和關(guān)鍵設(shè)施，針對無人航空器運(yùn)營中可能造成的風(fēng)險(xiǎn)大小，針對三類運(yùn)營類別給出了相應(yīng)的解決措施。該規(guī)章的體系建立及分類的思想都可作為載人處置起降飛行器適航規(guī)章的重要參考。

我國也在積極布局這一領(lǐng)域，今年5月14日，中國民航局發(fā)布了《關(guān)于促進(jìn)民用無人駕駛航空器發(fā)展的指導(dǎo)意見》的征求意見稿，其中提到：在2035年之前，建立包括載人在內(nèi)的無人駕駛航空交通運(yùn)輸系統(tǒng)。重點(diǎn)開展低空無人機(jī)公共航線劃設(shè)和運(yùn)行研究，組織開展垂直起降載人及物流無人機(jī)試運(yùn)行，為制定適航、飛標(biāo)、空管運(yùn)行規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。在安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，完善無人駕駛航空商業(yè)運(yùn)營模式，擴(kuò)大無人駕駛航空經(jīng)營許可范圍。

新的空中交通管制系統(tǒng)

空中交通管制系統(tǒng)(ATM)是飛行器在空域中安全、有效運(yùn)行的必要條件。隨著城市空運(yùn)的興起，無人機(jī)和載人垂直起降飛行器的不斷發(fā)展，目前使用的基于語音通信的空域管理系統(tǒng)將無法滿足空域中飛行器的相關(guān)需求，因此以美國和歐盟為代表的各政府、機(jī)構(gòu)及正在積極進(jìn)行相關(guān)探索，為應(yīng)對未來城市交通的空域管理探索新的空中管制系統(tǒng)。

(1) 美國

為了建立低空空域(1000m以下的飛行區(qū)域)無人機(jī)空中交通管制系統(tǒng)，美國宇航局(NASA)主導(dǎo)了“無人機(jī)系統(tǒng)空中交通管制系統(tǒng)”(UTM)項(xiàng)目，該項(xiàng)目目前已經(jīng)開始了最后階段的測試。最后的測試任務(wù)為“無人機(jī)系統(tǒng)交通管理技術(shù)能力水平(TCL)4”的無人機(jī)空管系統(tǒng)能力驗(yàn)證。該任務(wù)在內(nèi)華達(dá)州里諾和德克薩斯州科珀斯克里斯蒂進(jìn)行，這是美國航空史上第一次在高人口密度的城市，進(jìn)行超視距條件下的無人機(jī)系統(tǒng)測試。該測試著眼于無人機(jī)系統(tǒng)在高人口密度城市地區(qū)，執(zhí)行新聞收集、包裹運(yùn)送和大規(guī)模應(yīng)急緩解等任務(wù)中的表現(xiàn)。

隨后NASA將把該項(xiàng)技術(shù)轉(zhuǎn)交到FAA，由FAA來完成無人機(jī)空管系統(tǒng)的演示試驗(yàn)。FAA今年年初在弗吉尼亞州、內(nèi)華達(dá)州和北達(dá)科他州設(shè)計(jì)了三個(gè)無人機(jī)系統(tǒng)測試站，專門用于這項(xiàng)測試。

(2) 歐盟

芬蘭灣的U-space項(xiàng)目是“單一歐洲天空空中管理研究(SESAR)”的首次嘗試。該試驗(yàn)將于今年6月開始，首先會(huì)在赫爾辛基展示“警察干預(yù)下的城市無人機(jī)群行動(dòng)”，之后將展示同時(shí)兼顧有人駕駛飛機(jī)和無人機(jī)的七種空中管制方案，其中包括將于8月22日在芬蘭的托巴克和愛沙尼亞的穆拉斯特展示的無人機(jī)快遞配送演示。

“歐洲單一天空空管研究計(jì)劃”聯(lián)合執(zhí)行體(該組織創(chuàng)立于2007年，由歐盟與歐洲管制(又稱歐洲航空安全組織)聯(lián)合資助，主要職責(zé)是研究與開發(fā)可以推進(jìn)空管現(xiàn)代化的相關(guān)技術(shù)與運(yùn)營模式?，F(xiàn)有3000名空管方面的專家在為SESAR提供技術(shù)支持，目前該機(jī)構(gòu)擁有超過300個(gè)研究課題，其表示U-Space是為確保大量無人機(jī)安全、高效的進(jìn)入空域所設(shè)計(jì)的一套新的服務(wù)和特定程序，這些服務(wù)依賴于高度的功能數(shù)字化和自動(dòng)化。

EASA發(fā)布首個(gè)適航審定規(guī)章

2019年7月2日，歐盟航空安全局(EASA)發(fā)布了針對小型垂直起降飛行器運(yùn)行安全的“專用條件”，這是世界上首個(gè)針對垂直起降飛行器發(fā)布的適航審定文件，屬于審定基礎(chǔ)，是垂直起降飛行器適航規(guī)章中重要的組成部分。

圖10 無人機(jī)系統(tǒng)交通管理技術(shù)能力水平(TCL)定義表

圖11 EASA此次發(fā)布的4個(gè)文件

專用條件是指，如果適航部門認(rèn)為提交進(jìn)行型號(hào)合格審定的產(chǎn)品具有新穎或獨(dú)特的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，而且有關(guān)安全性要求、營運(yùn)的特殊適航要求及環(huán)境保護(hù)要求沒有包含在現(xiàn)行的適航標(biāo)準(zhǔn)中，適航部門將制定專用條件及修正案。專用條件在征求公眾意見后頒發(fā)，與適航標(biāo)準(zhǔn)具有同等效力。

發(fā)布說明

發(fā)布該“專用條件”的同時(shí)，EASA總共公布了4個(gè)與此相關(guān)的文件，除了政策性的“專用條件”文件外，還有一個(gè)規(guī)章解讀文件，一個(gè)用于公眾咨詢的規(guī)章初稿和通過公眾咨詢所收集到的意見和建議匯總文件。這些文件為制造商設(shè)計(jì)和制造相關(guān)的垂直起降飛行器、理解此次發(fā)布的文件內(nèi)涵提供了重要的參考。

EASA一直很關(guān)注無人起降飛行器的發(fā)展，致力于垂直起降飛機(jī)的安全運(yùn)行和歐洲城市空運(yùn)的發(fā)展。EASA執(zhí)行董事帕特里克宣稱：“我們正積極與業(yè)界合作，通過制定合適的技術(shù)審定標(biāo)準(zhǔn)，使得新技術(shù)(垂直起降、電動(dòng)飛機(jī)等)在保障安全性的同時(shí)可以為人們的生活帶來便利。此次為垂直起降飛行器建立一套體系化的適航認(rèn)證規(guī)章，將有助于實(shí)現(xiàn)相關(guān)行業(yè)在歐洲市場的公平競爭，也有助于相關(guān)制造商和投資者更加明確未來的發(fā)展方向?！蓖瑫r(shí)，EASA也與國際上的相關(guān)組織機(jī)構(gòu)建立了密切的聯(lián)系，致力于國際化統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的制定。

規(guī)章由來及規(guī)章結(jié)構(gòu)

為滿足飛行器市場新的潛在需求，EASA回顧了150多個(gè)處于不同成熟度階段的垂直起降飛行器項(xiàng)目。數(shù)據(jù)表明，除了垂直起降和分布式推進(jìn)之外，這些項(xiàng)目的共同點(diǎn)很少，并且CS-23(小型固定翼飛機(jī))和CS-27(小型直升機(jī))的規(guī)章具有顯著的差異，對于垂直起降飛行器來說，應(yīng)用任何一個(gè)規(guī)章(CS-23/27)來進(jìn)行型號(hào)審定工作都是不合適的，它可能有利于某種結(jié)構(gòu)形式的垂直起降飛行器，而不利于其他潛在的創(chuàng)新概念在市場上競爭。

該“專用條件”是在CS-23部修正案5(最新版CS-23，針對小型固定翼飛機(jī))的基礎(chǔ)上，結(jié)合公眾咨詢獲得的建議，并主要參考CS-27(針對小型旋翼飛行器)和FAA的FAR-23部，完善而來的。該“專用條件”在結(jié)構(gòu)上也參考CS-23部，由序言和A-G的7個(gè)分部組成。(A分部 總則，B分部 飛行，C分部 結(jié)構(gòu)，D 分部 設(shè)計(jì)與構(gòu)造，E分部動(dòng)力裝置，F(xiàn)分部設(shè)備，G分部使用限制和資料)。

通過為垂直起降飛行器建立一套通用的適航審定規(guī)章，將為潛在的申請者明確垂直起降飛行器未來的發(fā)展方向和提供公平的競爭環(huán)境。此外，它將使EASA 能夠不必依賴固定翼飛機(jī)或旋翼飛行器的適航規(guī)章，對垂直起降飛行器進(jìn)行獨(dú)立的型號(hào)審定。

適用性

EASA將垂直起降飛行器“專用條件”的使用范圍限定為CS-27部(針對小型旋翼飛行器)的極限情況(成員數(shù)量，起飛重量)，最大乘客數(shù)為9，最大認(rèn)證起飛質(zhì)量小于等于3175kg(7000lbs)。在此之前，2018年10月，EASA就無人起降飛行器的“專用條件”開展了公眾咨詢，并與全球相關(guān)的從業(yè)人員進(jìn)行了廣泛的探討。

該“專用條件”僅適用于重于空氣的小型載人垂直起降飛行器(使用升力/推力裝置來產(chǎn)生動(dòng)力和提供控制)的型號(hào)審定認(rèn)證。這種飛行器和傳統(tǒng)固定翼飛行器的區(qū)別是具有垂直起降能力；和傳統(tǒng)旋翼飛行器的區(qū)別是使用分布式推進(jìn)技術(shù)，具體地來講就是使用多于兩個(gè)的升力/推力單元來在垂直起降期間提供升力。

同時(shí)，EASA還參考CS-23部進(jìn)行1～3級別智能化認(rèn)證，并為未來與無人機(jī)安全標(biāo)準(zhǔn)的對接打下基礎(chǔ)。該決定是根據(jù)公眾咨詢中所收到的意見所制定的。該“專用條件”也涉及遠(yuǎn)程駕駛能力和不同級別自主可控能力的審定，但在此次規(guī)章中這些問題并沒有得到解決。當(dāng)增加遠(yuǎn)程駕駛和自主駕駛模塊后，機(jī)組成員部分的相關(guān)規(guī)章將僅作為參考。

目前使用的監(jiān)管框架和適航體系最初是為傳統(tǒng)的固定翼飛機(jī)、旋翼類航空器、氣球和滑翔機(jī)而設(shè)計(jì)的，主要圍繞由使用化石燃料的活塞或渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力的飛行器。隨著新技術(shù)的應(yīng)用和航空運(yùn)輸新概念的發(fā)展，現(xiàn)在需要對此進(jìn)行相應(yīng)的修改。EASA目前正與其顧問團(tuán)隊(duì)就制定新的適航規(guī)章(RMT.0731)進(jìn)行磋商，期望通過擴(kuò)展或修訂現(xiàn)有規(guī)章，來應(yīng)對新技術(shù)和航空運(yùn)輸新概念所帶來的監(jiān)管和審定上的變化。此次針對垂直起降飛行器特殊適航條件的制定所積累的經(jīng)驗(yàn)，將有助于EASA在未來建立完備的、體系化的垂直起降飛行器適航審定規(guī)章。

與作業(yè)類型的關(guān)系

為了使規(guī)章的審定要求與垂直起降飛行器進(jìn)行作業(yè)活動(dòng)的特點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)相匹配，該“專用條件”中根據(jù)預(yù)期的業(yè)務(wù)類型引入了兩個(gè)認(rèn)證級別，即“基礎(chǔ)型”和“增強(qiáng)型”。通過這種分類，有助于安全性和操作經(jīng)濟(jì)性間的靈活調(diào)整，在飛越擁擠區(qū)域和載人的商業(yè)航空運(yùn)輸時(shí)，采用“增強(qiáng)型”審定規(guī)章，為第三方(地面或機(jī)上人員)提供將最高安全級別的安全保護(hù)。

“基礎(chǔ)型”參考了現(xiàn)行的適航規(guī)章，特別是CS-25(運(yùn)輸類飛機(jī))、CS-27/29(小/大型直升機(jī))和CS-23(小型固定翼飛機(jī))。同時(shí)，EASA在飛行器分類，ASTM(美國材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)中的“評估級別”，每飛行小時(shí)最大災(zāi)難性故障率等方面也參考了美國FAA的類似規(guī)章--AC23.1309-1E。EASA的結(jié)論是，由分布式推進(jìn)和相應(yīng)的先進(jìn)飛行控制引入的系統(tǒng)復(fù)雜性水平被認(rèn)為是非常不尋常的和新穎的，即當(dāng)前的 CS-23可接受的遵守方法已不再被認(rèn)為適合于確定飛行器和系統(tǒng)的安全目標(biāo)。

“增強(qiáng)型”認(rèn)證的飛行器具有最高運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)，即通過向第三方提供服務(wù)或通過客運(yùn)而收取報(bào)酬。因此，無論乘客人數(shù)有多少，都會(huì)按照最嚴(yán)格的系統(tǒng)安全目標(biāo)來要求。這些安全性要求建立在EASA對許多類似案例進(jìn)行分析總結(jié)后，得出的兩個(gè)補(bǔ)充的評估文件之上。是否屬于“增強(qiáng)型”主要根據(jù)申請人提供的業(yè)務(wù)概念和對未來市場預(yù)測分析?？偣灿袃煞N運(yùn)營理念屬于“增強(qiáng)型”認(rèn)證，即用于城市內(nèi)和城市間的城市客運(yùn)。

解析和啟示

隨著分布式、電推進(jìn)等技術(shù)的不斷成熟，“城市空運(yùn)”概念熱度的不斷上升，垂直起降飛行器的發(fā)展前景非常廣闊。為了解決城市的擁堵問題，同時(shí)也是為了迎合未來“城市空運(yùn)”的發(fā)展趨勢，德國政府甚至在翻新慕尼黑中央火車站的競標(biāo)要求中加入了飛行出租車停車場的要求。

根據(jù)美國紐約的國際金融服務(wù)公司“摩根士丹利”的預(yù)測，到2040年，全球城市空中交通市場規(guī)模將達(dá)到29億美元。即使謹(jǐn)慎估算，未來10年內(nèi)這一市場規(guī)模也將達(dá)到數(shù)千萬美元。德國咨詢機(jī)構(gòu)“霍華德合伙管理咨詢公司”(Horvath& Partners)也曾預(yù)測，2025到2049年，全球?qū)⒂?40個(gè)城市大規(guī)模應(yīng)用飛行出租；2035年時(shí)，全球飛行出租的數(shù)量可能超過23000架。

實(shí)際上，航空巨頭們早已進(jìn)入了這一領(lǐng)域。不論是空客、波音、貝爾、賽風(fēng)等老牌的航空企業(yè)，還是優(yōu)步、億航等新興的科技公司，都早已經(jīng)布局垂直起降飛行器的市場，并已經(jīng)有了相應(yīng)的產(chǎn)品。其中Uber公司最早提出“空中出租車共享”的概念，并計(jì)劃在2023年開展全面運(yùn)營。這些產(chǎn)品大多還停留在測試階段，雖然還不具備大規(guī)模使用的條件，但是為其日后的發(fā)展奠定了重要的基礎(chǔ)。

在政策方面，美國和歐盟走在世界的最前列，目前也還是處于探索階段。由于適航法規(guī)屬于海洋法系，因此對實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)非常依賴。據(jù)統(tǒng)計(jì)，平均每周都會(huì)有一個(gè)新的申請人或公司對包括電動(dòng)和多旋翼空中出租車在內(nèi)的垂直起降飛行器的審定相關(guān)事宜與EASA在德國科隆的總部聯(lián)系?；谶@些新產(chǎn)品的審定經(jīng)驗(yàn)，EASA率先發(fā)布了首個(gè)針對垂直起降飛行器的適航審定文件，對各國建立完善各自的適航規(guī)章體系具有重要意義，同時(shí)也對制造商提供了重要的相關(guān)參考。

城市空運(yùn)和垂直起降飛行器已經(jīng)成為了未來發(fā)展的重要方向。各飛行器制造商需要盡早的進(jìn)行產(chǎn)業(yè)布局，進(jìn)行行業(yè)占位，掌握發(fā)展先機(jī)。對于局方，也應(yīng)在制度領(lǐng)域及早布局，進(jìn)行研究并制定相關(guān)規(guī)章。同時(shí)，法規(guī)的研究和行業(yè)的發(fā)展應(yīng)相輔相成，在實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)完善法規(guī)，同時(shí)用法規(guī)去指導(dǎo)、規(guī)范行業(yè)的發(fā)展。