10月，FAA发布了SFAR，其中包括适用于倾转旋翼机和有翼eVTOL飞机的SFAR条款，其中涉及的一些问题需要被澄清。

 

其中一个领域是关于自转。（FAR）第194.302（d）部第14篇的新规则规定：“在垂直升力飞行模式下运行的动力升降，如果已经证明有能力自转或经批准的等效机动，则允许其具有与直升机相同的最低安全高度”。

这就引出了一个问题，即什么是“等效机动”，以及它是否至少可以像自转一样安全，以实现适航和运营的两个目标：保护乘客和机组人员，不给其他人和财产带来过度危险。以下是关于这种等效的机动方式可能符合安全要求的描述。

 

以下细节也有助于了解eVTOL行业在认证其飞机时面临的一些障碍，以及如何进行谈判。它还提供了一个机会来解决一个普遍存在的问题，即使用分布式电推进（DEP）的eVTOL飞机在不能自转的情况下如何安全。

 

理解过去

FAA使用最低安全高度（MSA）来表示不同类别和级别的飞机在低于该高度时飞行不安全的高度，因为存在地形或障碍物。FAA的传统文件似乎是基于立即着陆的需要，以及找到和使用适当安全的着陆区能力，这些着陆区不会对其他人员或财产造成损害。

因此，由于直升机能够在紧急情况下进行自转，因此其MSA较低。自转将被视为紧急故障状态的极端情况，而不太极端的预防性着陆则被认为可以提供更多的控制和飞机性能，从而利用相同或更小的着陆区域。

由于以下原因之一，可能需要直升机自转的紧急情况：单引擎直升机的发动机故障、双引擎直升机的双引擎故障、尾旋翼故障或燃料耗尽。

MSA对动力升降机的新要求

虽然倾转旋翼机可以提供一些有限的自转能力，但大多数其他动力升降机，如DEP飞机，都使用RPM控制的螺旋桨或低惯性、可变距的螺旋桨，这些螺旋桨不提供自转能力。因此，FAA为这些飞机的认证引入了一条途径，但这条途径对安全设置了很高的障碍，并要求eVTOL飞机在基于性能的安全目标方面有充分的理由。

为了更好地理解自转机动等效物的含义，我们必须首先查看新型动力S升降飞机的要求措辞，这些措辞表明在紧急情况下需要与自转机动等效的机动。总结2024年6月FAA发布咨询通告草案AC 21.17-4“型号认证——动力升降机”的要求：FAA要求，因飞行控制或推进系统故障而对性能或操纵品质产生最不利影响的飞机——这些故障没有被证明是极不可能的——必须能够继续安全飞行和着陆（CSFL）。当由于其他更不可能发生的故障或情况而无法满足CSFL要求时，飞机应能够实现受控紧急着陆（CEL），该着陆为飞行员提供着陆方向和区域的控制，同时合理保护乘客免受严重伤害。CEL解决了包括自转或“等效机动”在内的紧急情况。这一要求还承认，在DEP飞机中，提供飞机性能的执行器也可能提供对飞机的控制。

我们如何证明所谓的等效策略是合理的？动力升降机21.17-4提供了一条可以通过FAA第8110.4号和第8110.112号指令考虑的路径：“当无法显示与认证法规的字面符合性，并且存在可以提供ELOS的补偿因素时，可以授予等效安全水平（ELOS）的调查结果（见14 CFR§21.21（b）（1））。补偿因素通常是任何设计变更、限制或设备，以促进授予等效性。问题文件记录了ELOS调查结果请求的演变和结论。

动力升降机的等效安全等级

DEP动力升降飞机（以及类似的倾转旋翼机）可以提供与自转同等的安全水平，原因如下。应该强调的是，以下内容并不意味着是禁止性的，而是作为提供ELOS的多种方式之一提供的。

 

拟议的倾转旋翼机和DEP飞机：

·没有尾旋翼，当发生故障时需要自转。

·提供发动机/电机的分离，以减少自相损害的可能性。在这方面，倾转旋翼机的一个假设是，倾转旋翼的冗余互连传动系与故障发动机充分隔离，或者互连传动系的故障不会导致发动机故障。

·可能仍然会使用自转，就像处理CEL的其他方式一样。

·利用传动系统或电机中的冗余，为发动机/电机故障提供部分动力运行。这些部分功率运行仍然可以提供CSFL，这比自转状态提供了更大的着陆点机会。这些飞机的可变配置也将提供各种着陆替代方案。如果部分功率不允许CSFL，需要CEL，可以预期性能仍将允许从翼载飞行过渡到垂直起降（VTOL）配置，以便控制着陆到可以在低速下以最小地面距离进行最小功率着陆的地点。

·可以预期，针对这些有支持能力，例如支持安全、部分动力着陆的标称和故障条件下的连续实时性能计算和实时预测算法，以及用于连续实时计算和显示着陆点的飞行员辅助算法，以增强飞行员决策过程。

最后，必须解决能源枯竭问题。这是eVTOL的一个长期问题，因为能源消耗与使用化石燃料的飞机不同，目前的电池技术只允许有限的能源供应和飞行时间。因此，这里将此作为CEL的原因。这也认识到，DEP用于升力的效应器也用于在垂直起降配置的小区域内进行紧急着陆飞机控制。因此，能量储备应高于着陆时部分功率性能和可控性的某个阈值。这里的想法是永远不要完全耗尽能源储备。

 

这可以通过以下几种方式实现，在每架飞机的型号认证过程中予以考虑，想法包括：

·用于标称和故障条件（包括热失控）的连续、实时电力监测和实时预测算法，支持安全着陆的能量阈值。

·飞行员辅助算法对着陆点的连续、实时计算和显示增强了传统的飞行员决策过程。着陆点的大小也可能影响所需的着陆横滚距。

·当CEL阈值被突破时触发的自动下降或下降提示机制，将命令受控的部分动力下降，同时为支持安全着陆的飞机飞行控制保留动力。这可能看起来很像VTOL配置中的自转。与实际的自转相反，这种机制将基于离地高度和计算出的着陆点可用性。在这方面，人们可以承认，较低的运行高度是有益的。这也将被视为对传统自转的优势，因为下降率在一定程度上可能是可控的，并为及时决策提供了便利。

 

结论

将论点放回MSA讨论中，我们可以看到，只要能够证明“等效机动”，较低的MSA可以为动力升降飞机在能量耗尽、火灾或热失控风险方面提供更高的安全裕度。

 

此外，通过采用上述方法，可以预期DEP飞行员比导致自转的传统即时故障更有可能更快地预测CEL。当考虑到飞机的可变配置时，这种及时性可能会提供增强的安全着陆机会。在这方面，翼载飞行将比垂直起降飞行提供更少的能量消耗，从而增加安全着陆的机会。挑战在于能够快速理解这些替代方案并决定最佳选择。随着软件和航空电子技术的快速发展，这可能是可以解决的。

 

为了实现之前描述的ELOS，需要推进和飞行控制系统的设计对故障具有鲁棒性，提供足够的冗余，并采用如上所述的支持子系统创新。这些辅助子系统还必须达到与飞行控制相当的鲁棒性和冗余度。本次讨论提供了一个例子，说明这些新型革命性飞机的认证和运营中的细微差别。AC 21.17-4中提供的CEL定义包括类似飞机的滑翔、类似直升机的自转以及可能类似于滑翔或自转的等效方式。这表明CEL的定义仅基于减轻飞机乘客的风险。然而，运营MSA讨论将代表CEL的一个子集，或推断出的更高限制，不仅最大限度地降低了飞机乘客的风险，还降低了其他人员和财产的风险。这里提供的是如何实现这一目标的一种观点。