工业级无人机系统试飞验证需求分析

袁野 张涛

工业级无人机系统已经越来越多地参与到工业生产活动当中，在方便生产生活、提高生产效率的同时，工业级无人机系统的质量和安全问题也日益凸显，质量低劣的产品将严重影响人们的生命财产安全和无人机产业市场秩序。如何规范工业级无人机系统的研发和生产，是当前无人机产业面临的一个重要问题。

2015年以来，随着无人机系统研发技术逐渐成熟，制造成本大幅降低，我国无人机系统在各个领域开始了大规模的拓展，2015年也被称为“无人机元年”。无人机系统按用途分类分为军用无人机系统和民用无人机系统，民用无人机系统按照功能和重量不同又分为工业级无人机系统和消费级无人机系统。消费级无人机一般体积小、重量轻、飞行高度低，其上搭载的多是照相机、摄像机等设备，多以满足消费者的娱乐需求为目的。工业级无人机系统现阶段被应用于农业植保、物流运输、安保消防以及设施环境巡检等民用领域。目前工业级无人机系统的市场份额虽不及消费级无人机，但潜在的市场需求更加旺盛。2016年至2017年全球工业级无人机系统行业发展规模由27.99亿美元增长至36.89亿美元。根据预测，全球工业级无人机系统的发展速度将超过军用和消费级无人机系统，成为刺激各国经济发展的一个重要产业。不过，由于工业级无人机系统重量更大、飞行高度更高、结构和功能更复杂，使用过程中的质量和安全问题日益凸显，开展工业级无人机系统试飞验证，对于提高工业级无人机系统安全性、规范产品研发和生产意义重大。

工业级无人机系统试飞验证现状和需求分析

民用无人机系统试飞验证现状

民用无人机作为一种飞行器，其飞行属性要求它具有非常高的通用质量特性。对于有人机，无论是民机还是军机，在交付用户使用之前都需要在专业的试飞验证机构中接受严格的试飞鉴定。目前，针对民用无人机系统的试飞，各研发单位和生产厂家大多委托给地方性的检测机构和研究所，其中具有代表性的地方性试飞机构是位于上海的民用无人机试飞运行基地。这些试飞机构对提高无人机系统的通用质量特性有诸多促进作用，但也存在着一些不足，主要有以下几个方面：

（1）试飞验证配套设备设施不齐全;

（2）试飞验证数据不共享;

（3）试飞验证结果权威性不高;

（4）检测验证标准不统一;

（5）缺乏顶层试飞验证标准。

上述问题的存在，使得民用无人机系统的试飞验证结果的被认可度较低，无法有效规范民用无人机系统的研发和生产。

民用无人机系统试飞验证标准现状

标准是一个行业的基础，但与民用无人机产业迅猛发展相比，我国无人机系统的标准化工作略显滞后。在国外，国际标准化组织、美国联邦航空管理局、欧洲航空安全局都开展了大量的无人机系统标准化工作，用标准争夺市场的控制权，标准已成为无人机系统产业竞争的制高点[1]。

在民用无人机系统检测认证类文件方面，我国相继出台了无人机CR认证实施规则、《NY/T3213-2018植保无人机质量技术评价规范》等文件。

无人机CR认证实施规则规定了民用无人机的基础安全和基础性能方面的要求及实验方法，包括一般安全、安全保护功能、环境适应性、电磁兼容性等測试项目，但该技术规范仅适用于以电力驱动的、空机质量小于等于116kg的民用无人机系统。

《NY/T3213-2018植保无人机质量技术评价规范》对植保无人机系统有关质量安全的手动/自动模式的可切换性、飞行精度、续航能力等指标做出了规定，同时对检验方法给出了要求，但未对应用于其他行业的无人机系统给出要求。

由此可见，这些标准的使用范围都有一定的局限性，且在试飞验证方面缺乏具体验证方法和组织管理等方面的规定，这导致民用无人机系统试飞验证缺乏标准规范的有力支撑，同时容易造成整个行业的无序发展。

工业级无人机系统试飞验证必要性

2017年12月，工业和信息化部在颁布的《促进和规范无人机制造业发展的指导意见》中提出，要加强民用无人机试验检测认证、试飞验证等技术和方法研究，强化产品安全检测认证，构建基于安全性的民用无人机系统及关键零部件检验检测认证体系。进行工业级无人机系统试飞验证，正是构建该体系的重要一环。

那么，为何要针对工业级无人机系统进行试飞验证，笔者认为主要有以下4方面原因：

（1）工业级无人机系统的需求直接来自于某个行业，搭载的任务载荷形势多样，结构功能复杂。需实现工业三防，在雨雪天气、高原、高寒、高温、高湿、电磁干扰等复杂环境下正常工作。这就对工业级无人机系统的安全可靠性提出了高要求;

（2）结构功能的复杂化使产品的质量问题凸显，安全与可靠性降低。据统计，工业级无人机系统的事故率为1×〖10〗^（-6）h，与有人机相比，民用无人机系统的事故率高出了一个数量级。因此，针对工业级无人机系统的通用质量特性进行试飞验证，是鉴别产品是否具备工业级水准的重要考量;

（3）结构功能的复杂化使得无人机使用人员在使用和维护无人机的过程中对用户技术资料的依赖程度越来越高。用户技术资料编写的正确性、合理性、完整性和使用便捷性对飞行安全至关重要。因此，对用户技术资料的验证工作亦需要结合在试飞验证过程中进行;

（4）民用无人机系统行业蓬勃发展，几乎每天都有从事无人机研发制造的公司成立，然而生产的产品质量良莠不齐，劣质产品严重挤压优质产品的市场空间。工业级无人机系统由于应用的广泛性和复杂性，其产品质量是否合格更加关键。通过试飞验证，可淘汰劣质产品，从而达到规范市场秩序的目的。

开展工业级无人机系统试飞验证的建议

制定工业级无人机系统试飞验证组织流程

工业级无人机系统的试飞验证应遵循一定的组织流程，一般的试飞组织流程包括试飞任务输入、试飞大纲编制、试飞科目分解、无人机系统试飞和鉴定报告编制等内容。图1展示了试飞组织流程。

（1）试飞任务输入

试飞任务应根据飞行试验需求进行确定。工业级无人机系统的飞行试验需求包括两个部分：适航审定需求和研制需求。适航条例中的各项条款明确规定了飞机要取得适航证需满足的各项要求，这些要求是试飞任务的主要组成部分。另外，还应根据设计方的研制需求制定具体的试飞任务。

（2）试飞大纲编制

根据试飞任务进行试飞大纲的编制，主要内容应包括试飞科目、试飞总体规划、试验需求、试验组织管理和试验标准等内容。当试验机完成全部试飞科目并符合要求后，就标志着该型号的试飞任务圆满完成。

（3）试飞科目分解

根据试飞大纲的要求，对试飞科目进行分解，形成试飞任务单。试飞任务单是试飞科目的进一步分解和细化，是飞行试验的最终执行性文件。

（4）无人机系统试飞

根据飞行试验相关技术文件的要求，开展无人机系统试飞验证。无人机系统的试飞验证由无人机平台和地面控制站两部分组成。具体组成如图2。

（5）鉴定报告编制

鉴定报告是试飞验证的最终结论性文件，是一个型号能否取得适航证和满足用户需求的依据和参考。

建立工业级无人机系统顶层试飞验证标准

在我国，军用飞机的试飞验证工作已进行了将近60年时间，形成了以GJB 1015《军用飞机验证要求》、GJB 5434《无人机系统飞行试验通用要求》、GJB 624《军用飞机科研试飞训练要求》等标准为代表的完备的试飞验证标准体系。民用飞机的试飞验证虽起步较晚，2014年HB 8472《民用飞机飞行试验通用要求》颁布实施。完善的军民用飞机试飞验证标准体系为工业级无人机系统试飞验证标准的制定提供了良好的示范参考。

在编制工业级无人机系统试飞验证标准时，可参考军、民用飞机试飞验证标准。标准的内容应包括术语和定义、试飞目的、试飞大纲、试飞资源、试飞测试、试飞的中断和恢复、试飞质量安全、试飞科目以及試飞风险科目确定等要求。在最关键的试飞科目内容中，应对性能、操稳、飞控、震动、颤振、机构载荷、任务载荷、发动机、通信、导航、能源、自动飞行、防雨防冰防火、噪声、主最小设备清单、通用质量特性等内容进行要求。

制定分级制试飞验证方法

在我国现阶段，中国飞行试验研究院是我国唯一的经国家授权的鉴定试飞机构。空军部队、飞机设计研究所以及生产厂家也在逐步开展各自的鉴定试飞工作，积累了一定的技术经验，但相关单位的数量依然较少。由此可见，如果由这些国家级单位承担全部的工业级无人机系统的试飞验证工作，虽然鉴定技术和鉴定结果的权威性能够得到保障，但现有的试飞鉴定资源显然无法与需要鉴定的工业级无人机系统的数量相匹配。另一方面，一些工业级无人机系统的机构和功能相对简单，如交由国家级的鉴定机构和单位进行鉴定会存在过度鉴定的可能，将造成资源的浪费。

在目前的民用无人机系统适航审定方面也存在类似的问题。民航局针对这一问题，采取了分类审定的政策，将民用无人机系统的适航审定分成A类（开放类）、B类（特许类）和C类（审定类）三种类型。A类无人机系统仅需要进行实名制等级，不需要进行适航审定;B类无人机系统采取适航委任管理政策;C类无人机系统才需进行传统的适航审定。在进行工业级无人机系统试飞验证时，也可以类比民用无人机分类进行适航审定的方法，将工业级无人机系统根据起飞重量、尺寸、发动机数量、发动机类别、结构、功能和对周边环境影响等条件分为3个类别。A类产品无需进行试飞验证;B类产品由地方性质的无人机研制生产单位、团体或检测机构进行试飞验证;C类产品则交由国家级的试飞验证机构进行试飞验证。这样，就能够利用有限的试飞资源对需要试飞验证的工业级无人机系统进行有效验证。

制定用户技术资料验证要求

用户技术资料是在飞机的全寿命周期内承制方交给使用方（用户）以保证飞机使用和维修所需的全部技术资料。无论航空器的初始设计可靠性多高，一旦投入使用后，正确地使用和维修才是保持其固有设计水平和可靠性的基础，而正确地使用和维修则需要通过航空器制造商制定准确详尽、便于使用的持续适航文件来保证。为满足民航局的要求和用户的需求，必须对用户技术资料进行验证。

对用户技术资料的验证方法主要是符合性验证。符合性验证分为书面验证和结合试飞验证。书面验证是指验证用户技术资料的内容，将之与设计数据、试验试飞数据、工艺规范、无人机系统构型等进行对比分析，以确保用户技术资料的正确性。结合试飞验证包括地面操作验证和飞行验证，具体如下：

（1）地面验证：结合工业级无人机系统地面工作，包括拆装类、定周期类、停放类和排故类等工作，对用户技术资料规定的操作流程、操作方法和工作时机进行验证;

（2）飞行验证：结合工业级无人机系统试飞科目，对用户技术资料中规定的正常操作方法、应急处置方法和主最小设备清单进行验证

结束语

工业级无人机系统试飞验证是一项系统性工程。本文介绍了工业级无人机系统试飞验证现状，分析了开展试飞验证的紧迫性和必要性。结合军、民用飞机试飞验证相关经验和成果，提出了工业级无人机系统试飞验证几点建议，对工业级无人机系统试飞验证领域进行了有益探索。

（参考文献：略。如有需要，请联系编辑部。）