4. 1 设计保证系统
CAAC 对于有人驾驶航空器 TC 申请人建立设计保证系统的要求始于 2017 年颁发的 CCAR-21-R4［48］，现行有效的 CCAR-21-R5 中该要求没有发生变化。按照 CCAR-21-R5 中 21. 21 条的规定，有人驾驶航空器在取得 TC 时申请人已建立了符 合 要 求 的 设 计 保 证 系 统 。 对 于 无 人 驾 驶 eV⁃TOL 航空器 TC 申请人建立设计保证系统的要求是在现行有效的 CCAR-92 部中提出的，其中要求取得 TC 申请人资格的前提是已经建立或者正在建立符合 92. 323 条要求的设计保证系统［43］，这与CCAR-21-R5 中的要求不同。在现行有效的《型号合格审定程序》（AP-21-AA-2023-11R1）和《民用无人驾驶航空器系统适航审定管理程序》（AP-21-AA-2022-71）中，分别对有人驾驶和无人驾驶航空器的 TC 申请人建立的设计保证系统的具体要求进行了明确［41，49］。可以总结为：设计保证系统 建 立 的 核 心 是 具 备 三 大 职 能 和 落 实 四 个 要素［50］。三大职能是设计职能、适航职能和独立监督职能，四个要素是组织机构、职责、程序和资源。
CAAC 对 于 申 请 人 设 计 保 证 系 统 的 要 求 与EASA 对于获取 TC 的设计组织批准（DOA）的要求和 FAA 正在探索的设计机构批准（CDO）体系的思路和理念是基本一致的。目的都是解决在目前取证型号多样复杂情况下的审查资源配置问题，发挥工业企业的自主设计、审核和内部监控能力［51-52］，建立并提升局方对申请人表明符合性审查的 信 心 ，并 赋 予 申 请 人 相 应 的 权 利 ，实 现 双 方共赢。
CAAC 曾在 2018 年为了促进通航发展，下发了《民航局适航司关于改进通用航空适航审定政策 的 通 知》，允 许 除 CCAR25 部 的 运 输 类 飞 机 和CCAR29 部的运输类旋翼航空器之外航空产品和零部件的设计批准申请人，可以按照自愿原则建立符合要求的设计保证系统［53］。但目前没有新的政策文件明确该政策可以适用于 eVTOL 航空器。
目前国内的 eVTOL 航空器申请人大多数没有设计保证系统的建设经验，很难对设计保证系统的核心及其内涵有清晰的认知，加之 CAAC 目前也没有发布设计保证系统相关的咨询通告，因此建立符合要求并能真正发挥职能的设计保证系统，对申请人而言存在很大的挑战。申请人应对此加以重视，在型号研制早期就及时开展相关工作。一方面加强向 CAAC 或其指定的审定机构咨询，获取设计保证系统建立要求方面的具体指导和帮助；另一方面，向国内已建立符合局方要求的设计保证系统的设计机构学习实践经验，获取具体操作层面的参考。已建立的设计保证系统，应在型号的取证实践中持续完善，使其职能真正得到发挥。
4. 2 供应商管理
目前航空器的“主制造商-供应商”研制模式已经成为主流，国内的民用航空器型号合格证申请人大多也采用这样的研制模式［54-56］。这种模式下，建立行之有效的供应商管理和评价体系，提升供应商的协同研制能力，无论对于航空器的设计批准、生产批准还是持续适航都是至关重要的。
在国内的适航要求中，设计批准阶段的供应商 管 理 要 求 在 CCAR-21 部 、CCAR-92 部 、AP-21-AA-2023-11R1 程 序 和 AP-21-AA-2022-71程序中都有明确的规定，这些要求都涵盖在设计保证系统的要求下。要求中规定主制造商（设计机构）应当制定供应商管理程序并按照程序来开展供应商的管理，应按程序接收由供应商设计的零部件或者实施的任务，以及确保所有设计和符合性验证资料生成和参与验证活动的供应商的活动符合可接受的设计保证系统。
供应商管理的内容比较丰富，主要包括：供应商开发和选择、商务管理、质量管理、适航管理、风险管理、构型管理和沟通管理等多方面［54，57］。目前国内的一些民用航空器的主制造商通过型号取证已在供应商管理流程方面积累了一定的经验，但从以往型号取证的经历来看，还存在对供应商实际管控效力方面的不足，如：对供应商的风险评估不足、对供应商适航理念和适航能力培训不足、与供应商的沟通协调机制不顺畅以及对供应商的考核评价和索赔管理能力不足等等，这些问题会对产品交付、功能实现、系统集成、适航验证等进度产生不利影响。
对于基于“主制造商—供应商”研制模式下的eVTOL 航空器的 TC 申请人，如果没有 TC 取证的经历，建立完整的供应商管理程序会存在一定的困难；即使建立了完整的程序，目前已取证的申请人存在的供应商管理方面的问题，可能依然存在。这些问题会严重影响型号研制和取证的进度，增加取证的成本，也会对生产制造和运行安全带来一定的风险。申请人应多加重视供应商管理工作，加强与已有取证经验的申请人的合作交流，对可能出现的问题进行充分认识，制定应对策略，降低由此带来的风险。
4. 3 构型管理
现行有效的 CCAR-21-R5 中规定民用航空产品取得 TC 时，需在型号设计的规定定义中明确包含航空产品构型。由于民用航空器的研制设计周期较长，通常经历从总体方案设计—初步设计—详细设计—全面试制—试验验证—取证—批生产等多个阶段［58］。在整个的研制设计周期中，为了满足设计要求、适航要求和市场需求，从总体构型、系统构型、部件构型以及软件构型等都会因外界因素的影响而产生变化，且有可能是多次的变化。因此，申请人在航空器研制设计的过程中开展构型管理工作是非常必要的。尤其是基于“主制造商—供应商”的研制模式，构型管理的作用更加重要［59］。
但从国内目前的民用航空器研制和取证经历来看，在“主制造商—供应商”研制模式下构型管理比较突出的问题体现在机载系统软件的构型管理 、试 飞 航 空 器 构 型 管 理 和 构 型 差 异 管 理 等 方面［58，60-62］。这些问题导致了诸如：产品在装机前制造符合性检查不通过而不能装机、在验证试验前由于构型不符合验证要求而不能正常开展试验或得到有效的试验结果等不利后果。尤其在试飞验证阶段，如果对试验机的构型定义不清晰，会导致局方无法对构型进行评估和检查，影响型号检查核准书（TIA）的颁发，对型号取证进度产生重大不利影响。
载人 eVTOL 航空器在研制取证过程中也面临同样的风险，因此在型号研制之初就要重视构型管理各方面工作。对可能由构型管理不利带来的风险和问题进行清晰的分析研判，构建适合航空器研制模式的构型管理模式，根据需要开发适用的构型管理工具，实现航空器研制各阶段构型数据的连续、传递与应用［63］，确保研制每个阶段的构型得到严格控制以符合设定的构型要求。加强对试飞阶段的构型审核工作，对试飞航空器的构型状态进行审核确认［64］，降低试飞的风险和提升试飞的效率，为型号的 TC 取证提供坚强的保障。
4. 4 基于风险的审查范围和深度的确立
基于风险的审定是 CAAC 适航审定管理工作的重大创新，是在现有体制和审查资源现状下支持和推动航空工业企业发展和自主型号研制取证的 重 大 举 措［65］，目 的 是 提 升 审 查 效 率 。 目 前 ，CACC 对于有人驾驶航空器和无人驾驶航空器的设计批准均采用基于风险的审定原则［41，43，49］。通过分析和评估申请人能力（设计保证系统的建设情况和以往型号取证过程中表现）以及航空器的新颖和复杂程度，确定局方的审查范围和深度。在确定局方审查范围和深度时，申请人需将覆盖审定基础中所有条款或者适航要求的符合性验证工作划分为若干个符合性表明项（CDI），根据航空器的新颖和复杂程度，结合申请人的能力对每一项 CDI 进行风险评估，确定风险类别，局方根据已确定的风险类别来确定审查的范围和深度。
虽 然 CAAC 于 2024 年 3 月 发 布 了 咨 询 通 告《民用航空产品设计批准过程中局方审查范围和深度的确定准则》（AC-21-AA-2024-41）［66］，用来指导审查范围和深度的确定工作。但由于国内外目前在该方面都缺乏相关实践经验的积累，如何运用指导方法来开展实际的工作，并能达到真正提升审查效率的目的，无论对局方还是申请人都存在挑战。
基于以上的要求和现状分析，综合考虑 eV⁃TOL 航空器的设计特征和目前申请人的适航能力，这方面的挑战将更大。一方面，局方和申请人需要加强协同，出台更细致、更具可操作性的审查范围和深度确定的实施细则、实施方案或者技术规范；另一方面，申请人需要加大对适航管理方面资源的投入，建立并注重信息化适航管理工具的运用，提升自身适航管理的效率。
4. 5 适航验证技术
eVTOL 航空器无论是否载人，其气动性能、结构载荷、飞行控制系统、推进系统等方面都与常规航空器存在较大差异，这给适航验证带来了挑战。载人运行模式的 eVTOL 航空器的安全风险更高，适航验证时的技术难点和风险也更多。
4. 5. 1 气 动
相对于常规航空器，eVTOL 航空器存在更加复杂的气动-推进系统耦合问题。推进系统对航空器有非常明显的气动干扰，尤其是对于有机翼设计的构型（如：倾转旋翼或者复合翼）在构型模式转换时的气动干扰更加严重［1，67-68］，导致航空器气动特性发生很大的变化，这给气动参数的设计和飞行安全增加了难度和风险。在适航验证时，可以先通过 CFD 计算开展充分的理论计算，获取初步的气动数据，然后通过风洞试验模拟飞行中不同的飞行状态，进一步获取更加准确的气动数据，最后使用飞行试验数据对气动数据进行修正。
4. 5. 2 飞行性能
电推进系统的使用使得 eVTOL 航空器与常规燃油航空器在性能评估方面存在很大的差异。在性能分析验证时，除需要考虑地面、垂直起降、空中悬停、过渡和水平巡航飞行状态的不同阶段外，还需重点考虑电推进系统（包括储能系统和螺旋桨）的动态特性对飞行性能的影响［27，69，70］。目前，常规航空器中螺旋桨的动态特性对飞行性能的影响研究已经比较成熟，但电动航空器中能量存储系统对飞行性能影响方面的研究相对较少。根据 EASA 最新发布的符合性方法指导材料，储能系统对飞行性能的影响需要考虑如电池老化、电池热极限、充电状态和冷却/加热损失等情况。目前国内外在这方面的研究相对较少［71］，这给飞行性能的评估带来了挑战，可能会产生为了满足适航要求而牺牲飞行性能的风险，比如采用大幅功率折算的方式来获取保守的性能数据。为了避免或者减小由以上因素评估不足可能带来的飞行性能损失，申请人应在航空器设计之初就充分开展相关的技术研究，尤其是储能系统动态性能的研究，并对飞行过程中速度、加速度、高度、航程航时等所需功率和能量进行充分的分析估计，建立合理的能量衰减与飞行性能之间的关系，使获得的飞行性能数据更加安全且合理。
4. 5. 3 结构载荷
虽然国内外在航空器的结构设计和载荷分析方面的技术已经比较成熟，但 eVTOL 航空器独特的构型设计和飞行状态变换也给结构载荷的验证带来了新的挑战。比如：分布式多电机的安装误差，导致高速旋转时的振动问题［72］；推进系统和机翼耦合产生的流固耦合稳定性问题，尤其是倾转旋翼航空器的螺旋颤振稳定性问题［73］；垂直起飞时倾转结构承受过大的力和力矩导致的安全问题［67］；大量复合材料在结构中的使用带来的适坠性符合性问题［74，75］；以及低空的运行环境带来的更加突出的鸟撞问题（包含群鸟撞击）等［76］。这些都是影响 eVTOL 航空器安全运行非常重要的问题，航要求已经包含在 EASA 已发布的专用条件中。为了满足适航条款的对应要求，申请人需要充分开展符合性方法研究，并通过足够的分析计算和研发试验去解决这些问题，才能为表明符合性工作提供坚实的支持。
4. 5. 4 飞行控制系统
eVTOL 航空器一般具有垂直起降、水平飞行和中间转换等多种模式，模式转换过程中的横航向耦合问题比较突出。因此，为了提高系统的安全性，一般都采用多冗余的设计思路，这些增加了飞行控制系统的设计难度和复杂程度［67，77］。目前国内外对于 eVTOL 航空器飞控系统的研究还不充 分［78］，虽 然 EASA 已 经 在 发 布 的 MOC-1 SCVTOL-01 Issue：1 中使用大量篇幅，提供了飞控系统适航验证的符合性方法指导，但由于系统的复杂性和缺乏验证经验和运行数据的积累，由系统安全性分析带来的验证风险较高，要特别予以关注。需要继续在系统的优化设计和装机前的研发试验的充分性上多下功夫，以降低系统装机后带来的安全风险。
4. 5. 5 电推进系统
根据目前已发布和 eVTOL 航空器相关的适航要求，eVTOL 航空器在取 TC 时，安装在其上的电推进系统需要获取设计批准，可接受的批准方式有两种：一种是电推进系统单独取 TC；另一种是随航空器批准。无论申请人选取哪种批准方式，都需要符合电推进系统适用的适航要求。从目前电推进系统的研究现状来看，现阶段的电推进系统相关技术还处于初步阶段，电机技术和电池技术的成熟度有不足［1，79］，还存在如电池热失控这 样 影 响 安 全 的 问 题 ，安 全 性 分 析 手 段 还 不足［69，71］。这些都会对取证时表明符合性和运行安全带来很大的挑战。需要进一步加大技术创新和突破，增加使用经验的积累，才能逐渐得到解决。
4. 6 可能存在的其他问题和风险
基于目前载人 eVTOL 航空器的适航要求和技术发展现状，eVTOL 航空器在 TC 取证过程中很可能存在型号设计不能完全满足适用规章或适航要求的情况。一般存在这种情况时，申请人为了实现 TC 取证，可能根据适用性会选择申请等效安全水平批准或者豁免批准。需要注意的是，这些批准的获取都是以保障航空器的运行安全为首要目标的。申请等效安全批准的前提是型号设计不符合条款的字面要求，但需要补偿措施并达到同等的安全水平，显然，满足这个要求也是需要付出一定代价的，也存在一定的难度和风险。虽然申请豁免可能不需要有补偿措施，但为了确保航空器的运行安全，一般都会增加相关的使用限制，会带来 eVTOL 航空器的综合性能损失的风险，比如导致飞行高度速度包线缩小、使用环境受限（最大使用场高、高低温，抗风能力等）、运行类型受限或者使用场景不达预期等。建议申请人在权衡利弊 之 后 慎 重 选 择 等 效 安 全 水 平 批 准 或 者 豁 免批准。
5 总结和展望
本文对国内外载人 eVTOL 航空器相关的适航要求现状和国内载人 eVTOL 航空器 TC 取证的风险挑战进行了研究，总结和展望如下：
1）目前 ICAO、EASA、FAA 和 CAAC 在 eV⁃TOL 航空器的适航要求方面都存在很大的缺口，且各方目前已有适航要求适用的 eVTOL 航空器类别也不尽相同。为了满足目前 eVTOL 航空器的 TC 取证需求和未来走向国际化市场运行需求。各方需积极开展合作，建立 eVTOL 航空器的适航研究交流机制，在适航审定政策和适航技术要求方面相互借鉴，加快适航要求的建设和促进规章的协调统一。
2）当前和未来，我国载人 eVTOL 航空器的适航取证需求旺盛，为了满足适航取证对适航要求的需要，一方面，需要加大适航规章标准的建设力度，分构型、分类别、分步骤建立并完善大型无人驾驶载人 eVTOL 航空器和有人驾驶 eVTOL 航空器方面的适航要求和对应的符合性验证指导材料；另一方面，需要进一步创新审定技术和管理要求，不断提高适航审查和验证的效率。
3）国内的大多数载人 eVTOL 航空器的 TC申请人都没有航空器 TC 取证的经验，因此 TC 取证过程中，在适航管理和基于风险的适航审定原则落实方面，存在较多的风险和挑战。局方需要加强对申请人适航理念提升的培训，加大对申请人在设计保证系统建立、构型管理、供应商管理和基于风险的审查范围和深度的确立等工作方面的指导；申请人需要对以上方面工作的重要性进行清晰的认知，重视并加大人力和资源的投入，严格加强对每一环节的管理，才能不断提升适航能力。
4）载人 eVTOL 航空器包含的新技术非常多，在气动、性能、结构载荷、飞行控制系统和电推进系统等适航验证技术方面存在很大的风险和挑战。申请人需积极加强与高等院校、科研院所的合作，持续开展适航验证技术难点攻关，加强研发阶段的理论分析和测试工作，降低验证的风险和难度，使 eVTOL 航空器能更好地满足适航要求，提升运行的安全性和可靠性。
