【AOPA无人机】美国无人机政策深入分析小型无人机的重量限制是如何给出的?
国联邦航空管理局(FAA)于2016年6月21日正式颁布了Part107《小型无人机系统的运行和审定》。从2015年2月15日FAA发布该部规章的NPRM,开始广泛征求意见,历时一年多完成了正式版规章的修订。
FAA对小型无人机重量限制55磅(25公斤)是如何给出的?
在NPRM中,建议将小型无人机定义为:机上所有重量不超过55磅的无人机。针对重量限制这一关键问题,无人机相关的协会、制造商提出了广泛的建议和看法,其中的主要意见汇总如下:相比于单一的起飞全重要求,FAA更应该使用综合重量和速度的动能参数作为小型无人机的分类标准。55磅的重量限制应当更低。分别有不同提议者建议基于不同的准则提出了10磅、25磅、33磅等具体重量值。要求FAA提供对55磅无人机在不同速度对不同对象的撞击影响测试数据,以表明该重量值的合理性。类似的,有制造商认为,55磅的无人机在城市环境下运行足以造成危害性的后果。建议FAA提高55磅的重量限制值。分别有建议提出80磅、120磅、150磅等具体重量值。在定义中存在表述不清的问题。具体包括:认为定义中55磅限制值的计算方式不明确,如无人机悬挂载荷是否包含在其中。建议FAA在定义小型无人机重量限制时强调“起飞”这一阶段,建议修改为最大起飞重量不超过55磅。针对建议,FAA对部分问题给出了回应,首先小型无人机在PublicLaw 112-95(即2012FAA现代化改革法案),section 331(6)定义为重量不超过55磅的无人机,是法定定义,因此FAA将沿用这一定义和重量限制值。同时,FAA也强调Part107仅仅是无人机系统进入国家空域系统的第一步,因此FAA预计后续的规章制定将考虑更大的无人机系统进入空域。其次,FAA强调55磅的重量是针对小型无人机的最大起飞重量而言,该数据决定了航空器可能造成风险能力的大小,例如50磅无人机携带30磅载荷的潜在风险并不低于一架不带载荷的80磅无人机,因此沿用建议中强调的无人机上所有重量不超过55磅的限制值,即使用最大起飞重量来制定界限。
以上可以看出:(1)FAA对55磅限制的答复是通过引用PublicLaw 112-95, section 331(6)的定义得到的;(2)FAA在小型无人机55磅限制条件的制定过程中,对建议中提及的使用动能衡量无人机、要求给出相应的撞击测试数据以证明重量限制合理性等问题上,暂未给出直接的回应;(3)55磅的限制是指最大起飞重量。
FAA对小型无人机速度限制为什么定为87节(100英里/小时)。
NPRM建议小型无人机的最大空速限制在87节(100英里/小时)。FAA认为速度限制是必须的,当无人机发生失控情况时,飞行速度越大可能造成的对人员财产和其他航空器的风险越大。NPRM同时考虑到速度限制也将降低小型无人机的操纵难度。最终Part 107定为:最大地面速度87节(100英里/小时,后文用100mph)。在征求意见过程中,曾有代表提出很多针对87节最大地面速度的建议,包括:FAA应当降低允许的最大空速(降为50或75mph),100mph的速度过高并将造成过大的风险。NPRM未表明在建议的空速限制下无人机的安全性,对小型无人机而言,100mph的飞行速度将使飞行控制变得困难。认为55磅(25kg)物体以100mph的速度产生的撞击动能可能对大型航空器产生严重毁坏。而更低的最大速度限制将为无人机系统操作者的感知和避让提供更充裕的时间,并且100mph的速度限制对操作者保持无人机视距内飞行及其困难。建议FAA进行进一步研究和风险评估以确定对小型无人机系统的合适速度限制。要求FAA建立更低的最大速度限制以保证无人机不会造成比大多数鸟撞情况更严重的危害(速度大约30节),直到更全面的数据证明更高速度限制能满足安全性。建议FAA修改规定中以空速形式给出的速度限制,因为多数小型无人机不具备获取空速并提供给操作者的能力。类似地,强调小型无人机一般不具有提供空速的设备,仅能获取地速。对于小型无人机中的多旋翼无人机,不能也不需要测空速。 基于以上建议意见,FAA给出了如下反馈:
(1)FAA强调87节的速度限制应当从Part 107的总体规章框架环境考虑。具体来说,当飞行速度在87节时无人机机长能够满足所有Part 107的相关规定的前提下,无人机才能允许以87节的速度飞行。无论飞行速度是否达到87节,无人机机长应保证实际飞行速度不能造成无法符合107.31视距内飞行的情况。
(2)FAA认为,从规章整体考虑,结合其他要求(如视距内飞行、无人机机长的起飞前检查)能够减轻飞行速度在87节以下无人机的运行风险。因此将保留建议的87节速度限制,但允许对该限制申请豁免。作为豁免程序的一部分,FAA将考虑通过限定运行条件以确保更高速小型无人机运行不造成额外的风险。
(3)FAA对于速度限制的给出形式是以空速还是地速的问题,采纳了征求意见中的建议,考虑到将校正空速要求修改为地速要求不会对安全性产生不利的影响,且考虑到许多小型无人机没有测量校正空速的设备和必要性,FAA同意将最大空速改为最大地速限制,地速可通过GPS等方式获取。速度限制值仍沿用100mph(87 knots)。
(4) 有一些航模爱好者认为建议的速度限制会影响到某些类型航模比赛的开展。对此,FAA再次强调,基于2012FAA现代化改革法案的要求,Part 107的监管主体不包括模型飞机。
从以上过程可以看出,针对最大速度限制主要有两方面问题:一方面是87节的速度值能否保证小型无人机运行的安全性,FAA认为通过视距内飞行、起飞前检查等运行限制的约束,可以保证小型无人机在87节以下速度飞行的安全性,但未进一步给出具体的证明方法和测试数据;另一方面是87节的速度值以空速还是地速的形式给出,考虑到小型无人机的设计和运行特点,在不造成额外风险的前提下,获取地速的可操作性和必要性要优于空速,因此FAA将NPRM中的空速限制改为地速限制87节。
FAA为何将小型无人机最大飞行高度限制定为距地面高度(AGL)400英尺(120m)?
针对小型无人机的飞行高度限制要求,在我们上期介绍的《民用无人驾驶航空器系统适航管理要求(暂行)》(草案)中,规定了最大起飞重量小于25kg的特殊类无人航空器按照用途应满足(1)娱乐用途,最大飞行高度小于或等于120米(400英尺);(2)专业用途,最大飞行高度小于或等于150米(500英尺);
在FAA的NPRM中,考虑大多数有人机的运行都发生在距地高度500英尺以上,建议对小型无人机系统的运行上限定为500英尺,通过征求意见和修订过程,最终将最大运行高度定为400英尺(120m)。
在征求意见的过程中的主要意见包括:支持500英尺的高度限制规定,认为这一限制在无人机运行的灵活性和空域运行的载人飞机安全性上起到了积极的平衡作用;建议进一步降低500英尺的高度限制值,以确保不发生与空域内有人的潜在撞击。据此提出了400英尺的运行上限,具体理由包括:400英尺的高度限制将为空域内的有人机和无人机提供足够的隔离;实际的运行情况(险些发生的农用飞机和无人机系统的碰撞情况等数据)表明400英尺限制是合理的;在对模型飞机的高度限制为400英尺的背景下,将无人机的飞行高度限制定为500英尺,会造成两者之间的混淆。认为在界定无人机和模型飞机较为困难的情况下,应将两者的高度限制一致化。认为修改为400英尺的最大飞行高度过高,提出200英尺将为无人机和旋翼航空器的运行提供足够的高度隔离;类似的,建议对200英尺以上的运行提出纳入空中交通管制的要求。认为500英尺的高度限制了小型无人机的实用用途,如搜索救援、航空调查、建筑检测等应用,建议提高高度限制。建议在偏远地区的环境下提高高度限制,考虑具体情况对超500英尺的飞行进行批准。基于以上建议意见,FAA给出了如下反馈:
(1)考虑小型无人机系统日益增多的空域运行情况和对载人飞机的安全影响,FAA必须确保小型无人机系统在空域内的安全使用。运行无限制的小型无人机以较高的飞行高度飞行,从空中交通管理的角度将对空域内的载人飞机造成极大的碰撞危险。对此,通过无人机高度限制能提供必要的隔离。
(2) FAA接受了众多企业提出的将高度限制定为400英尺的建议,以允许大量的小型无人机系统的使用,同时对有人机的运行提供了更高的安全保障。FAA认为400英尺的高度限制为小型无人机和空域内的大多数有人机提供了100英尺的安全裕度,将确保两者的隔离运行,并减缓无人机操作者对无人机失去控制或对无人机高度测量的差错对安全的影响。
(3)FAA修订的高度限制,一方面考虑了小型无人机与模型飞机可能造成的混淆,400英尺飞行高度限制与FAA对模型飞机的资讯通告AC 91-57A中的规定一致;同时也考虑了与其他国家采纳的规定,加拿大、澳大利亚和英国均将无人机系统运行高度限制在400英尺或更低。
(4) FAA考虑了征求意见中建议的更低的飞行高度要求,但基于有人机的实际飞行情况,在距地高度400英尺以下的运行远低于在500英尺以上的运行数量,FAA认为更低的高度限制对安全性没有明显的提升,会对小型无人机运行造成不必要的限制。
(5) FAA考虑了对200英尺以上运行无人机的空中交通管制建议,但认为这对无人机操纵者和空中交通管制系统都会造成额外的负担,并且通过增加额外的空管工作负荷、新增设备和训练成本未必能取得相应的收效,最终没有采纳相关建议。
(6)针对搜索和救援等特殊用途,大多数是由政府部门以公共用途运营,FAA对此可以进行豁免,即高度限制不适用于该类别的无人机运行。
通过以上要点,可以看出FAA对小型无人机设定飞行高度限制的核心思路,是将无人机与有人机的运行环境隔离开,以确保降低无人机与有人机的空中相撞风险。在具体高度值的考虑上,500英尺的高度分界是基于有人机运行情况和特点给出的,而降低到400英尺,一方面提供了足够的安全裕度以避免无人机与有人机空中相撞的风险,确保将两者的运行环境隔离开来;另一方面考虑了规则一致性的问题,具体包括与其他国家的规定一致,以及与FAA规定的模型飞机高度限制一致。此外,对高度限制的设定,也综合衡量了小型无人机的用途发展和运行经济性,因此FAA没有采纳将高度限制得更低或对小型无人机进行空中交通管制等建议。
FAA对小型无人机重量限制55磅(25公斤)是如何给出的?
在NPRM中,建议将小型无人机定义为:机上所有重量不超过55磅的无人机。针对重量限制这一关键问题,无人机相关的协会、制造商提出了广泛的建议和看法,其中的主要意见汇总如下:相比于单一的起飞全重要求,FAA更应该使用综合重量和速度的动能参数作为小型无人机的分类标准。55磅的重量限制应当更低。分别有不同提议者建议基于不同的准则提出了10磅、25磅、33磅等具体重量值。要求FAA提供对55磅无人机在不同速度对不同对象的撞击影响测试数据,以表明该重量值的合理性。类似的,有制造商认为,55磅的无人机在城市环境下运行足以造成危害性的后果。建议FAA提高55磅的重量限制值。分别有建议提出80磅、120磅、150磅等具体重量值。在定义中存在表述不清的问题。具体包括:认为定义中55磅限制值的计算方式不明确,如无人机悬挂载荷是否包含在其中。建议FAA在定义小型无人机重量限制时强调“起飞”这一阶段,建议修改为最大起飞重量不超过55磅。针对建议,FAA对部分问题给出了回应,首先小型无人机在PublicLaw 112-95(即2012FAA现代化改革法案),section 331(6)定义为重量不超过55磅的无人机,是法定定义,因此FAA将沿用这一定义和重量限制值。同时,FAA也强调Part107仅仅是无人机系统进入国家空域系统的第一步,因此FAA预计后续的规章制定将考虑更大的无人机系统进入空域。其次,FAA强调55磅的重量是针对小型无人机的最大起飞重量而言,该数据决定了航空器可能造成风险能力的大小,例如50磅无人机携带30磅载荷的潜在风险并不低于一架不带载荷的80磅无人机,因此沿用建议中强调的无人机上所有重量不超过55磅的限制值,即使用最大起飞重量来制定界限。
以上可以看出:(1)FAA对55磅限制的答复是通过引用PublicLaw 112-95, section 331(6)的定义得到的;(2)FAA在小型无人机55磅限制条件的制定过程中,对建议中提及的使用动能衡量无人机、要求给出相应的撞击测试数据以证明重量限制合理性等问题上,暂未给出直接的回应;(3)55磅的限制是指最大起飞重量。
FAA对小型无人机速度限制为什么定为87节(100英里/小时)。
NPRM建议小型无人机的最大空速限制在87节(100英里/小时)。FAA认为速度限制是必须的,当无人机发生失控情况时,飞行速度越大可能造成的对人员财产和其他航空器的风险越大。NPRM同时考虑到速度限制也将降低小型无人机的操纵难度。最终Part 107定为:最大地面速度87节(100英里/小时,后文用100mph)。在征求意见过程中,曾有代表提出很多针对87节最大地面速度的建议,包括:FAA应当降低允许的最大空速(降为50或75mph),100mph的速度过高并将造成过大的风险。NPRM未表明在建议的空速限制下无人机的安全性,对小型无人机而言,100mph的飞行速度将使飞行控制变得困难。认为55磅(25kg)物体以100mph的速度产生的撞击动能可能对大型航空器产生严重毁坏。而更低的最大速度限制将为无人机系统操作者的感知和避让提供更充裕的时间,并且100mph的速度限制对操作者保持无人机视距内飞行及其困难。建议FAA进行进一步研究和风险评估以确定对小型无人机系统的合适速度限制。要求FAA建立更低的最大速度限制以保证无人机不会造成比大多数鸟撞情况更严重的危害(速度大约30节),直到更全面的数据证明更高速度限制能满足安全性。建议FAA修改规定中以空速形式给出的速度限制,因为多数小型无人机不具备获取空速并提供给操作者的能力。类似地,强调小型无人机一般不具有提供空速的设备,仅能获取地速。对于小型无人机中的多旋翼无人机,不能也不需要测空速。 基于以上建议意见,FAA给出了如下反馈:
(1)FAA强调87节的速度限制应当从Part 107的总体规章框架环境考虑。具体来说,当飞行速度在87节时无人机机长能够满足所有Part 107的相关规定的前提下,无人机才能允许以87节的速度飞行。无论飞行速度是否达到87节,无人机机长应保证实际飞行速度不能造成无法符合107.31视距内飞行的情况。
(2)FAA认为,从规章整体考虑,结合其他要求(如视距内飞行、无人机机长的起飞前检查)能够减轻飞行速度在87节以下无人机的运行风险。因此将保留建议的87节速度限制,但允许对该限制申请豁免。作为豁免程序的一部分,FAA将考虑通过限定运行条件以确保更高速小型无人机运行不造成额外的风险。
(3)FAA对于速度限制的给出形式是以空速还是地速的问题,采纳了征求意见中的建议,考虑到将校正空速要求修改为地速要求不会对安全性产生不利的影响,且考虑到许多小型无人机没有测量校正空速的设备和必要性,FAA同意将最大空速改为最大地速限制,地速可通过GPS等方式获取。速度限制值仍沿用100mph(87 knots)。
(4) 有一些航模爱好者认为建议的速度限制会影响到某些类型航模比赛的开展。对此,FAA再次强调,基于2012FAA现代化改革法案的要求,Part 107的监管主体不包括模型飞机。
从以上过程可以看出,针对最大速度限制主要有两方面问题:一方面是87节的速度值能否保证小型无人机运行的安全性,FAA认为通过视距内飞行、起飞前检查等运行限制的约束,可以保证小型无人机在87节以下速度飞行的安全性,但未进一步给出具体的证明方法和测试数据;另一方面是87节的速度值以空速还是地速的形式给出,考虑到小型无人机的设计和运行特点,在不造成额外风险的前提下,获取地速的可操作性和必要性要优于空速,因此FAA将NPRM中的空速限制改为地速限制87节。
FAA为何将小型无人机最大飞行高度限制定为距地面高度(AGL)400英尺(120m)?
针对小型无人机的飞行高度限制要求,在我们上期介绍的《民用无人驾驶航空器系统适航管理要求(暂行)》(草案)中,规定了最大起飞重量小于25kg的特殊类无人航空器按照用途应满足(1)娱乐用途,最大飞行高度小于或等于120米(400英尺);(2)专业用途,最大飞行高度小于或等于150米(500英尺);
在FAA的NPRM中,考虑大多数有人机的运行都发生在距地高度500英尺以上,建议对小型无人机系统的运行上限定为500英尺,通过征求意见和修订过程,最终将最大运行高度定为400英尺(120m)。
在征求意见的过程中的主要意见包括:支持500英尺的高度限制规定,认为这一限制在无人机运行的灵活性和空域运行的载人飞机安全性上起到了积极的平衡作用;建议进一步降低500英尺的高度限制值,以确保不发生与空域内有人的潜在撞击。据此提出了400英尺的运行上限,具体理由包括:400英尺的高度限制将为空域内的有人机和无人机提供足够的隔离;实际的运行情况(险些发生的农用飞机和无人机系统的碰撞情况等数据)表明400英尺限制是合理的;在对模型飞机的高度限制为400英尺的背景下,将无人机的飞行高度限制定为500英尺,会造成两者之间的混淆。认为在界定无人机和模型飞机较为困难的情况下,应将两者的高度限制一致化。认为修改为400英尺的最大飞行高度过高,提出200英尺将为无人机和旋翼航空器的运行提供足够的高度隔离;类似的,建议对200英尺以上的运行提出纳入空中交通管制的要求。认为500英尺的高度限制了小型无人机的实用用途,如搜索救援、航空调查、建筑检测等应用,建议提高高度限制。建议在偏远地区的环境下提高高度限制,考虑具体情况对超500英尺的飞行进行批准。基于以上建议意见,FAA给出了如下反馈:
(1)考虑小型无人机系统日益增多的空域运行情况和对载人飞机的安全影响,FAA必须确保小型无人机系统在空域内的安全使用。运行无限制的小型无人机以较高的飞行高度飞行,从空中交通管理的角度将对空域内的载人飞机造成极大的碰撞危险。对此,通过无人机高度限制能提供必要的隔离。
(2) FAA接受了众多企业提出的将高度限制定为400英尺的建议,以允许大量的小型无人机系统的使用,同时对有人机的运行提供了更高的安全保障。FAA认为400英尺的高度限制为小型无人机和空域内的大多数有人机提供了100英尺的安全裕度,将确保两者的隔离运行,并减缓无人机操作者对无人机失去控制或对无人机高度测量的差错对安全的影响。
(3)FAA修订的高度限制,一方面考虑了小型无人机与模型飞机可能造成的混淆,400英尺飞行高度限制与FAA对模型飞机的资讯通告AC 91-57A中的规定一致;同时也考虑了与其他国家采纳的规定,加拿大、澳大利亚和英国均将无人机系统运行高度限制在400英尺或更低。
(4) FAA考虑了征求意见中建议的更低的飞行高度要求,但基于有人机的实际飞行情况,在距地高度400英尺以下的运行远低于在500英尺以上的运行数量,FAA认为更低的高度限制对安全性没有明显的提升,会对小型无人机运行造成不必要的限制。
(5) FAA考虑了对200英尺以上运行无人机的空中交通管制建议,但认为这对无人机操纵者和空中交通管制系统都会造成额外的负担,并且通过增加额外的空管工作负荷、新增设备和训练成本未必能取得相应的收效,最终没有采纳相关建议。
(6)针对搜索和救援等特殊用途,大多数是由政府部门以公共用途运营,FAA对此可以进行豁免,即高度限制不适用于该类别的无人机运行。
通过以上要点,可以看出FAA对小型无人机设定飞行高度限制的核心思路,是将无人机与有人机的运行环境隔离开,以确保降低无人机与有人机的空中相撞风险。在具体高度值的考虑上,500英尺的高度分界是基于有人机运行情况和特点给出的,而降低到400英尺,一方面提供了足够的安全裕度以避免无人机与有人机空中相撞的风险,确保将两者的运行环境隔离开来;另一方面考虑了规则一致性的问题,具体包括与其他国家的规定一致,以及与FAA规定的模型飞机高度限制一致。此外,对高度限制的设定,也综合衡量了小型无人机的用途发展和运行经济性,因此FAA没有采纳将高度限制得更低或对小型无人机进行空中交通管制等建议。
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