2024年低空经济专题:适航取证深度研究

  • 来源:华泰证券
  • 发布时间:2024/03/26
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三个前提:顶层政策支持+低空空域放开+适航取证推进

顶层政策:中央经济工作会议起带头作用,全国多省市陆续推进

2021 年 2 月,“低空经济”概念首次被写入国家规划。中共中央、国务院印发《国家综合 立体交通网规划纲要》提出,发展交通运输平台经济、枢纽经济、通道经济、低空经济。 2023 中央经济工作会议提出,要大力推进新型工业化,发展数字经济,加快推动人工智能 发展。打造生物制造、商业航天、低空经济等若干战略性新兴产业,开辟量子、生命科学 等未来产业新赛道,广泛应用数智技术、绿色技术,加快传统产业转型升级。 作为国内发展低空经济的先行者,多个地区已经出台多项支持低空经济发展的政策措施。 2022 年 6 月,深圳发布“20+8”产业政策,包含无人机在内的“智能机器人产业集群”被 列为 20 个战略性新兴产业集群之一;8 月,深圳继成为国家通用航空产业综合示范区、全 国通用航空分类管理改革试点之后,又被确定为民用无人驾驶航空试验区;当年底,深圳 出台《低空经济产业创新发展实施方案(2022-2025 年)》,随后,宝安、龙华、龙岗、南 山、福田、罗湖等区分别出台落实政策。2023 年 12 月,深圳市交通运输局、工业和信息 化局等七部门联合印发《深圳市支持低空经济高质量发展的若干措施》,政策支持力度前所 未有。2023 年 12 月 29 日深圳市第七届人民代表大会常务委员会第二十三次会议通过《深 圳经济特区低空经济产业促进条例》,该条例自 2024 年 2 月 1 日起施行。《条例》设九章, 共六十一条,包括总则、基础设施、飞行服务、产业应用、产业支持、技术创新、安全管 理、法律责任和附则。

低空空域划分:空中交规,确定低空飞行范围

《国家空域基础分类方法》对我国空域资源进行规范划设立,为充分利用和管理使用国家 空域资源奠定基础。2023 年 12 月 21 日,民航局发布《国家空域基础分类方法》,对我国 空域划设和管理使用进行规范,依据航空器飞行规则和性能要求、空域环境、空管服务内 容等要素,将空域划分为 A、B、C、D、E、G、W 等 7 类,其中,A、B、C、D、E 类为 管制空域,G、W 类为非管制空域。

对于 G 类空域,空管委规定的飞行要求为:①允许仪表和目视飞行;②平均海平面高度 3000 米以下,指示空速不大于 450 千米/小时;③仪表飞行的航空器和空中交通管理部门之间必 须保持持续双向无线电通信,目视飞行在规定通讯频率上保持守听;④航空器必须安装或 携带可被监视的设备;⑤必须报备飞行计划;⑥航空器驾驶员应具备仪表或目视飞行能力 及相应资质。

适航取证:无人航空器适航取证持续推进

1 月 31 日,《人民日报》“经济透视”栏目刊发了中国社会科学院工业经济研究所研究员李 晓华的署名文章《低空经济蓄势高飞》。文章指出,低空飞行是低空经济的技术核心。低空 航空器包括垂直起降航空器、小型飞机和各种无人机。其中电动垂直起降航空器(eVTOL) 是当前重点研发推广的技术项目之一。目前,全球有近 350 家企业设计了约 700 种电动垂 直起降航空器,飞机制造企业、汽车企业都在积极介入这一领域。客运型电动垂直起降航 空器已处于产品认证与适航审批阶段。目前我国已有两台型号 eVTOL 取得了适航证,为其 迈向商业运营奠定了基础。 从全球视角来看,发展低空经济既取决于经济发展水平和市场需求,又受到航空器技术水 平、基础设施状况和政策法律等方面影响。可以预见,随着飞控系统、动力系统等核心技 术的突破,以及与人工智能等数字技术的进一步融合,低空航空器将更加智能化、绿色化, 更具安全性、经济性,从而适应于更多应用场景。未来,低空经济将在便利企业经营、公 共服务和居民生活以及推动经济增长等方面发挥更加重要的作用。 我国绝大部分航空器的飞行需要取得适航证(eVTOL 基本都需要取得适航证),因此适航 取证的政策和相关飞行器的取证情况应当作为观察低空经济发展的核心要点,本文将从适 航取证的角度对适航取证法规、流程、主管单位以及 eVTOL 的适航取证情况进行梳理,帮 助读者对低空经济适航取证情况有更加深入的认识。

适航证:飞行器飞向天空的通行证

航空器投入市场必要条件,中国民航局是我国适航当局

航空器适航证(airworthiness certificate),是由适航当局根据民用航空器产品和零件合 格审定的规定对民用航空器颁发的证明该航空器处于安全可用状态的证件。适航取证是确 保航空器满足按公众要求制定的可接受的最低安全标准(适航标准)的管理和技术实现过 程。在《国务院办公厅关于全面实行行政许可事项清单管理的通知》(国办发[2022]2 号) 中规定了包括适航审定在内各类行政许可事项及其职责分工。目前,适航审定类行政许可 证件共计 18 个,只有经过适航审定和验证并取得适航合格证的产品才能进入市场。

我国民航局是适航当局,也是适航证的颁发的单位。中国民用航空局(简称:中国民航局 或民航局,英文缩写 CAAC)是中华人民共和国国务院主管民用航空事业的由部委管理的 国家局。在低空经济中,飞行器政策制定和适航取证等关键环节由民航局负责。此外民航 局直属机构中的空管局,是民航局管理全国空中交通服务、民用航空通信、导航、监视、 航空气象、航行情报的职能机构。飞行器的飞行审批有空管局负责,同时也协助民航局进 行航空器的适航审定。

根据我国民航局规定,为了确保民用航空产品和零部件在投入使用前具备“适航”状态,需要 开展适航审定活动,适航审定三阶段包括:型号合格审定、生产许可审定和适航合格审定, 申请主体分别为型号设计人、制造人、运营人。 型号合格审定:是中国民用航空局(CAAC)对民用航空产品(指民用航空器、航空发动机 或者螺旋桨)和零部件进行设计批准的过程。民用航空产品符合相应适航规章和环保要求, CAAC 会根据《民用航空产品和零部件合格审定规定》(CCAR-21)颁发型号合格证(Type Certificate,简称 TC)。取得 TC 表明民航局认为这个申请人提交的这一航空器的型号设计, 满足了相应的适航标准(如 CCAR-23,CCAR-25)要求,这里的“航空器的型号设计”资 料包含航空器及其机体结构、机载设备等相关的所有设计图纸、技术规范、材料、工艺(表 明结构强度符合要求)和适航性限制说明(如飞行包线)等技术资料。(具体可参照 CCAR-21.31)。TC 包括型号设计、使用限制、数据单、有关适航要求和环境保护要求,以 及对民用航空产品规定的其他条件或限制,是三证中获取难度最大的证件。

TC 需要经历较为繁琐的审查环节,一般包含工程资料审查、制造符合性检查、符合性验证 试验、飞行试验、机载设备随机审定等。因此 TC 证获取周期相对长,根据以往取证经历, 传统固定翼小飞机 3 年左右,eVTOL 可以认为是从研发到取证至少 5 年起步。此外 TC 取 证成本较高,传统固定翼飞机可以认为是 1 吨 1 亿的费用,eVTOL 花费要高于传统飞机。

生产许可审定:CAAC 对已获得民用航空产品型号设计批准并欲重复生产该民用航空产品 的制造人所进行的资格性审定,以保证该民用航空产品符合经批准的设计。生产许可审定 的最终批准形式是颁发生产许可证(Production Certificate,简称 PC)。PC 可以在 TC 申请过程中提交,也可以有 TC 后提交,根据申请人的能力和资金情况。相比于飞机型号合 格认证,生产许可认证更能体现一家航空制造企业的生产组织及控制、质量管理及综合管 理水平。获得 PC 之后除了可以合法的批量生产飞机外,还可以省却很多由于局方直接监管 而导致的沟通协调工作。生产许可证(PC)申请批复时间一般为三个月到半年左右,难度 大大低于 TC 证的获得。 适航合格审定:适航检查人员对航空器完成适航检查、确认航空器符合经批准的型号设计 并处于安全可用状态后,完成适航证(Airworthiness Certificate,简称 AC)的签发。包 括标准适航证、特殊适航证、出口适航证和特许飞行证等。单机适航证的作用在于确认每 架航空器都是按照批准的设计和经批准的质量体系制造的。根据民航局规章制度,AC 自受 理申请之日起 20 日内作出行政许可决定,20 日内不能作出行政许可决定,经中国民用航 空局负责人批准,可延长 10 日。 运营合格审定:使用除微型以外的民用无人驾驶航空器从事飞行活动的单位,向国务院民 用航空主管部门或地区民用航空管理机构申请取得民用无人驾驶航空器运营合格证 (Operations Certificate,简称 OC)。

国产民航飞机适航审定:能力持续提升,较国外仍有差距

ARJ21 项目:自主支线客机适航取证初探

民用飞机被业内分为支线飞机和干线飞机。我们国家的定义是 100 座以下的飞机为支线飞 机,主要在国内城市之间飞行,100 座以上是干线飞机,多用于国与国之间、洲与洲之间长 途飞行。目前的干线飞机市场几乎被波音和空客两家公司垄断,支线飞机主要由加拿大庞 巴迪、巴西航空垄断。 ARJ21 新支线飞机是我国首次按照国际民航规章自行研制、具有自主知识产权的中短程新 型涡扇支线客机,也是中国首次按照 FAR25 部申请美国联邦航空局(FAA)型号合格证的 飞机。ARJ21 的适航审定过程也是民航局关于自主研制支线客机的适航审定能力的提升过 程。

ARJ21 于 2002 年 4 月经国务院批准立项,从研制生产到 2016 年正式投入商业运营共经 历了 14 年之久。其中 ARJ21 的商业运营之路大致可分为立项→研制→首飞→各种试验飞 行→取得适航证、生产许可证等各类证书→交付航空公司投入商业运营等阶段。从一架支 线客机自立项起到投入商业运营的角度看,14 年的周期较长,例如与 ARJ21 相同定位的庞 巴迪 CRJ900 从 1999 年推出方案到 2003 年交付使用仅用了 4 年时间;但从我国航空业整 体发展的角度看,我国自主研制的直线民用客机实现从零到一的突破速度较快。

ARJ21 从首飞到取得 TC 共花费 6 年时间,为民航局关于自主国产民机的适航审定积累的 大量经验,也为后续 C919 加快适航取证奠定了基础。ARJ21 自 2008 年 11 月首飞完成后, 经历了大量的地面试验和试飞后,于 2012 年 2 月正式进入 TC 取证阶段(获得型号检查核 准书 TIA),并于 2014 年 12 月获得 TC,后于 2017 年 7 月取得 AC,历经 9 年时间。

C919 项目:进一步提升民航局自主民机适航审定能力

是中国首款按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式中程干线客机, 设计定位于 150 座级单通道窄体机市场。C919 于 2007 年立项,2017 年首飞,2022 年 9 月完成全部适航审定工作后获中国民用航空局颁发的型号合格证。2022 年 12 月 9 日,C919 首架飞机交付航司。

得益于在 ARJ21 适航审定阶段的宝贵经验,C919 适航取证流程有明显提速。在中国民航 总局颁布《运输类飞机适航标准》(CCAR25)以来,ARJ21 是第一个根据该标准进行适航 审定的飞机。ARJ21 适航证的取证过程,也帮助我国建立了一套完整的适航证测试取证体 系,其中所获得的经验,已经在 C919 上开花结果。C919 飞机于 2010 年 10 月 28 日提交 TC 申请,2015 年 11 月 2 日第一架试飞机总装下线,2017 年 5 月 5 日首飞成功,到 2022 年 9 月获得 TC,取证历时 12 年,其中首飞到 TC 取证用时 5 年零 5 个月,总计试飞时间 达到 6736 小时,局方试飞 908 小时,试飞效率得到了显著提高。

对比国外:民航客机适航审定能力和周期仍有差距

我国民航客机的适航取证能力和经验相较于国外仍有差距,取证周期显著长于波音、空客 等公司。我们将波音公司的B737和空客公司的A320机型作为C919的同等定位竞争机型, 将庞巴迪公司的 CRJ900 作为 ARJ21 的同等定位竞争机型,对比可以发现 C919 和 ARJ21 从首飞获得 TC 的周期显著长于国外厂商机型。

波音、空客和庞巴迪的成立时间显著早于商飞公司,并且在推出 B737、A320 等机型之前 已经具备较为丰富的机型设计制造经验,同时相关国家和地区的适航当局也已具备了民机 丰富的适航审定经验。因此我们可以将我国适航取证周期较长的原因归结为三点:1)CAAC 在制定适航标准上直接采用了航空强国平行甚至之上的标准,项目数量和难度偏大;2) CAAC 在适航审查过程中缺乏经验,许多试验和程序推进缓慢;3)中国商飞相较波音、空 客和庞巴迪等老牌飞机制造商来说基础薄弱,在飞机的设计、制造方面存在不足,同时又 缺乏前级机型的研制经验。

低空飞行器适航审定:规则框架快速完善,审定能力弯道超车

相关法律法规快速完善,飞行器顶层框架搭建完成

目近年来我国出台了多部关于无人航空驾驶器的法律法规。目前关于无人航空器的法律额 法规主要分为三个层级:第一层级是《中华人民共和国民用航空法》,共十六章,二百一十 五条法律条文,当前有效的是 2021 年第六次修正版。在《中华人民共和国民用航空法》中 规定:第二百一十四条国务院、中央军事委员会对无人驾驶航空器的管理另有规定的,从 其规定。

第二层级是 2023 年 6 月 28 日,由国务院、中央军委公布的《无人驾驶航空器飞行管理暂 行条例》,并将自 2024 年 1 月 1 日起正式施行。其下位法为《民用无人驾驶航空器运行安 全管理规则》(CCAR-92);第三层级是一份针对无人驾驶航空器的民用航空规章(CCAR), 其全称是《民用无人驾驶航空器运行安全管理规则》(CCAR-92),已于 2024 年 1 月 1 日实 行,它与上位法《中华人民共和国民用航空法》和《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》, 这三者共同构成了无人航空器法规体系框架。 其中 CCAR-92 是一部综合性的规章,内容涵盖了无人机管理链条上与民航相关的各个节点, 并优先关注运行风险管控密切相关的人、机、环三要素,包括操控员安全操控要求、登记 管理、适航管理、空中交通管理、运行与经营管理各个方面。 《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》明确了无人航空器分类范围,同时也规定了无人航 空器适航取证的必要性。《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》中规定“从事中型、大型民 用无人驾驶航空器系统的设计、生产、进口、飞行和维修活动,应当依法向国务院民用航 空主管部门申请取得适航许可。”

我们可以从《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》中判断出,所有载人飞行的 eVTOL(重 量大于 150kg)均属于大型无人驾驶航空器,需要进行适航审定取得适航证。

低空飞行器适航审定要求持续建设,多维度划分审定标准

目前民航局出台了多个关于低空飞行器相关的适航审定文件,由于飞行器多种多样,外形、 飞行能力、使用方式和驾驶方式各不相同,因此民航局也从多个维度对航空器的适航审定 标准进行了划分和规范。必须注意的是,民航局并未对“eVTOL”进行明确的定义,因此没 有 eVTOL 专用的适航审定标准,但可以从 eVTOL 的结构、有人/无人驾驶、载荷、应用场 景等角度出发,结合实际情况,以一型一议、专用条件的形式来定义 eVTOL 飞机的审定基 础。

维度一:有人驾驶/无人驾驶低空飞行航空器

目前民用有人驾驶航空器的型号合格审定参考《民用航空产品和零部件合格审定规定》 (CCAR-21-R5)和《型号合格审定程序》(AP-21-AA-2022-11),而民用无人驾驶航空器 的型号合格审定参考《民用无人驾驶航空器系统适航审定管理程序》(AP-21-AA-2022-71)。 我们常见的民航飞机均需要参考民用有人驾驶航空器的型号合格审定。

近年来无人航空器发展迅速,因此民航局航空器适航审定司于 2022 年 12 月 21 日发布了 《民用无人驾驶航空器系统适航审定分级分类和系统安全性分析指南》,为申请人和局方在 民用无人驾驶航空器系统设计批准审定过程中,如何面向适航审定对民用无人驾驶航空器 系统进行分级分类,划分其运行风险等级以支持确定可接受的安全性水平做出说明,并就 设计批准审定过程中如何开展系统安全性分析提供指导。该指南提供的面向适航审定的民 用无人驾驶航空器系统的运行风险等级划分方法和系统安全性分析指导内容,适用于按照 国家有关规定纳入适航管理的民用无人驾驶航空器系统及其设计批准审定。

根据《指南》中内容,综合造成危害的严重性和可能性,区分不载人飞行、载人飞行两种 情况,分别划分了民用无人驾驶航空器系统的运行风险等级。总体上民用无人驾驶航空器 系统的运行风险等级可以划分为 A、B、C、D、E、F、G 七级。民用无人驾驶航空器系统 的运行风险等级不同,其可接受的安全性水平不同。局方根据民用无人驾驶航空器系统的 运行风险等级,确定其可接受的安全性目标,以及适用的适航标准。

无人驾驶航空器除航空器本人的风险外,还需要考虑遥控站和控制链路的情况。民用无人 驾驶航空器系统相比有人驾驶航空器系统多了遥控台(站)和控制链路以及其子系统,在考虑 系统安全性分析时需要将遥控台也纳入进去。

维度二:标准适航证/特殊适航证

适航证(AC)依据航空器型号审定类别划分为标准适航证和特殊适航证。适用于标准适航 证的航空器有一定的基本要求和满足条件,适用于特殊适航证的各类航空器在设计批准方 面没有相对应的适航技术规章,因此,在申请设计批准时,适用于特殊适航证的各类航空 器除需满足已有适航技术规章中的适用要求及局方确认使用的其他适航要求外,还需满足 对应的其他条件。

各类适航证的申请条件和使用限制成反比关系,即适航证申请时所需要的条件越高,证件 本身对应的使用限制越少。例如,为满足标准适航证的申请条件,航空器必须接受型号合 格审查,与取证时所需满足的高要求相对应的是,标准适航证在航空器用途方面没有额外 的限制。特殊适航证的申请仍需航空器取得型号设计批准,但适用的航空器类别在取得设 计批准时所需满足的适航技术要求低于适用于标准适航证的航空器;在使用限制条件方面, 持有特殊适航证的航空器虽然被限制开展商业性载客运行,但是可以开展商业非运输运行。

eVTOL 可以申请标准和特殊类适航证

民用无人驾驶 eVTOL 适航审定分级分类主要参考《民用无人驾驶航空器系统适航审定分级 分类和系统安全性指南》,eVTOL 目前还没有形成共识的适航标准,所以定义为特殊类别航 空器,进行适航审定。其中有人驾驶 eVTOL 的适航审定,我国按照一事一议,主要参考中 国民航局规章 23 部、27 部、以及欧洲民航局 SC-VTOL,及 JOBY、ARCHER 的相关条例 和专有条件,进行审定。无人驾驶航空器(含 eVTOL)的适航审定程序也有对应法规,《民 用航空产品和零部件合格审定规定》(CCAR-21-R5)。

1)有人驾驶 eVTOL: 如能通过适航审定,获得的都是标准适航证,可以在人口密集区进行飞行。目前暂无适用 的规章,通常按照“无规章的特殊类别航空器”进行型号合格证(TC)取证,其适航证是标 准适航证,符合 ICAO 规定的最低标准、满足开展国际航行的条件,比如时的科技的 E20。 2)无人驾驶 eVTOL: 可分为“特殊适航证”及“标准适航证”,其中无人驾驶载物 eVTOL 申请限用类特殊适航证(不 用于载人飞行、不进行融合飞行且不在人口密集区域上方飞行的中型和大型民用无人驾驶 航空器系统),目前峰飞(V2000CG)、御风(M1)都是按照无人驾驶载物 eVTOL 的适航 标准去申请 TC。无人驾驶载人 eVTOL 申请标准适航证(正常类、运输类无人驾驶航空器 可以申请正常类、运输类 TC),可按限用类民用无人驾驶航空器系统进行型号合格审定。 目前无人驾驶eVTOL型号合格审定流程参考《民用无人驾驶航空器系统适航审定管理程序》 (AP-21-AA-2022-71)第三章的内容,共分为 13 个小结。

我国 eVTOL 适航取证进展梳理

国内对 eVTOL 适航审定能力和经验走在世界前列,亿航智能(EH.O)取得全球首个 eVTOL 适航证。2023 年 12 月 21 日,亿航智能宣布,其 EH216-S 无人驾驶载人航空器获得由中 国民用航空局颁发的标准适航证,成为全球首个获得适航证的无人驾驶载人eVTOL航空器。 取得认证的 EH216-S 由亿航智能云浮生产基地生产,符合中国民航局于 2023 年 10 月颁发 的型号合格证,并在中国民航局的监管下执行标准生产程序。相较于 FAA、EASA,我国对 于无人驾驶载客 eVTOL 的适航取证态度更为积极,目前 FAA 和 EASA 仍未接受民用无人 驾驶载客航空器适航证申请。

峰飞获得中国民航颁发的首个吨级 eVTOL 型号合格证。根据央视新闻报道,3 月 22 日下 午,民航华东地区管理局向峰飞科技公司颁发 V2000CG 无人驾驶航空器系统型号合格证, 这也是中国民航系统颁发的首个无人驾驶吨级电动垂直起降航空器型号合格证。航空器型 号合格证取证是保障航空器安全、准予进入市场商业运营的前提。V2000CG 无人驾驶航空 器系统采用复合翼、将垂直起降能力与固定翼巡航能力相结合,既可以像直升机一样垂直 起飞和着陆,也可以实现固定翼飞机的水平巡航性能。V2000CG 最大起飞重量 2 吨,翼展 15 米,纯电动力,自主驾驶,载重 400 公斤,运载能力等同小型直升机,适用航程 200 公 里,主要用于低空物流、紧急物资运输和应急救援。

eVTOL 主机领域主要相关公司主要包括:1)海外:Joby Aviation、Wisk、Archer Aviation、 Vertical Aerospace、Lilium、Beta Technologies;2)国内:亿航智能、峰飞科技、时的科 技、小鹏汇天、沃飞长空、御风未来、沃兰特等。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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