文章总结： 本文阐述低空飞行器安全从被动防御向全生命周期系统风险管控的演进，涵盖体系、功能及物理安全等维度。分析绿色技术带来的电池热失控、新材料可靠性及系统耦合等新挑战，强调适航认证是建立公众信任的核心，建议构建审慎包容的治理体系以推动产业发展。 综合评分： 88 文章分类： 政策法规,安全建设,技术标准,解决方案

我国低空飞行器安全的内涵演进与全新挑战

内生安全联盟

2026年1月11日 11:02 江苏

安全与适航是低空经济发展的生命线，是健康持续发展的前提和基础。构建审慎包容的低空安全新治理体系，成为推动低空经济安全健康发展的关键所在；建立一套科学、严谨的适航审定体系，从源头上确保飞行器的设计和制造符合安全标准，是低空经济发展的首要任务。

01

安全的内涵演进与多维审视

随着低空经济的兴起和航空技术的飞速发展，传统的以事故率为核心的“安全”定义已难以全面覆盖现代航空系统所面临的复杂风险。安全不再仅仅被理解为“没有发生事故或事件”的被动状态，而是演进为一种主动的、系统性的能力，即通过前瞻性的风险管理和持续的过程改进，确保航空活动在所有可预见的情况下都能将风险控制在可接受的水平。这一理念的转变，标志着航空安全从关注个体部件或单一事件的“点”状思维，转向了覆盖设计、制造、运营、维护全生命周期的“面”状或“体”状系统思维。中国民用航空局在其安全管理体系（SMS）建设指南中明确指出，安全是通过持续的危险源识别和风险管理过程，将人员伤害或财产损失的风险降至并保持在可接受的水平或其以下的状态。这一定义强调了安全的动态性、前瞻性和系统性，要求安全管理必须融入组织的日常运营和决策流程中，而非作为孤立的检查环节存在。

这种范式的转变，要求航空业从“事后调查”转向“事前预防”，从“符合规章”转向“超越规章”，从“关注结果”转向“管理过程”。ICAO在其《安全管理手册》（Doc9859）中也系统性地阐述了安全管理体系的四个支柱：安全政策与目标、安全风险管理、安全保证和安全促进，为各国建立系统化的安全管理方法提供了框架。在这一框架下，安全被视为一种可以管理和持续改进的组织绩效，其核心在于识别潜在的系统缺陷和危险源，并采取有效的控制措施。这种系统性的安全观，不仅适用于大型航空公司，也同样适用于新兴的无人机、eVTOL等低空经济参与者，为其安全融入现有空域体系提供了理论基础和实践指导。

1.体系安全与系统安全构建全生命周期安全框架

体系安全（SystemSafety）是现代航空安全理念的核心，它强调将飞行器及其运营环境视为一个复杂的、相互关联的系统，并从全生命周期的角度进行安全管理。这一理念认为，事故往往是多个看似微小的因素在特定条件下相互作用、连锁反应的结果，即“事故链”理论。因此，安全管理不能仅仅关注单个部件或环节的失效，而必须采用系统性的方法，识别和管理整个系统中存在的潜在风险。系统安全评估（SystemSafetyAssessment,SSA）是实现体系安全的关键工具，它要求在飞行器设计和修改阶段，系统性地识别潜在危险，分析相关风险，并确定适当的缓解措施。常用的技术包括功能危险评估（FHA）、故障树分析（FTA）和失效模式与影响分析（FMEA）等，这些方法有助于在设计早期发现并解决可能导致灾难性后果的潜在问题。

安全管理体系是体系安全理念在组织管理层面上的具体实践。根据中国民用航空局的规定，SMS是一个管理安全的系统做法，包括必要的组织结构、问责制、政策和程序，它由四个主要部分构成，包括安全政策和目标、安全风险管理、安全保证和安全促进。这四个部分相互作用，形成一个闭环管理系统，旨在实现安全绩效的持续提升。例如，安全风险管理部分要求组织主动识别危险源、评估风险并制定控制措施；而安全保证部分则通过持续监控和审核，验证这些控制措施的有效性，并发现新的安全问题。这种系统化的管理方法，使得安全不再是安全部门的专属责任，而是渗透到组织的每一个层级和每一个业务流程中，从高层管理者的承诺到一线员工的操作，都围绕着共同的安全目标展开，从而构建起一个坚固的全生命周期安全框架。

2.功能安全聚焦系统预期功能的可靠性保障

功能安全（FunctionalSafety）是体系安全中的一个关键分支，它特指与飞行器运行有关或直接支持飞行器运行的航空活动的风险被降低并控制在可接受水平的状态。其核心在于确保飞行器的各项系统和设备，无论是硬件还是软件，都能在需要时正确执行其预期的功能，并且在发生故障时能够进入一种安全的失效状态。功能安全的实现，依赖于对系统功能的深入理解、对潜在失效模式的全面分析以及对风险的有效控制。

为了确保功能安全，航空业制定了一系列严格的标准和流程。例如，针对机载软件和硬件的DO178C和DO254标准，就为软件/硬件的开发、验证和确认提供了详细的指导，以确保其在整个生命周期内的可靠性。这些标准根据系统失效可能导致的后果严重性，规定了不同严格程度的开发和验证活动。对于可能导致灾难性后果的A级软件，其验证要求极为严苛，需要通过各种测试和分析手段，证明其源代码与目标代码之间的可追溯性，并确保其在目标硬件上的行为完全符合设计意图。此外，系统安全评估（SSA）中的功能危险评估（FHA）也是功能安全的核心环节，它从顶层功能出发，系统地识别和分析功能失效可能带来的危险，并为后续的风险缓解措施提供依据。

3.物理安全确保飞行器结构的完整性与可靠性

物理安全是航空安全最基础、最直观的层面，它主要关注飞行器结构、部件和系统的物理完整性、强度和耐久性，确保其在各种预期的飞行和地面载荷下不会发生灾难性的失效。包括对飞行器材料、制造工艺、结构设计和维护程序的严格控制。传统的航空器主要采用铝合金等金属材料，其性能特性和安全标准已经过长期验证。随着复合材料、3D打印等先进材料和制造技术的广泛应用，物理安全的内涵也在不断扩展。复合材料虽然具有重量轻、强度高的优点，但其失效模式更为复杂，对冲击损伤、疲劳和湿热环境更为敏感，因此需要开发新的测试方法和标准来评估其长期可靠性。

适航法规中对物理安全的要求非常具体和严格。《正常类飞机适航规定》（CCAR23）就详细规定了飞机结构必须能够承受的限制载荷和极限载荷，并要求进行静力试验、疲劳试验和损伤容限评估，以验证其结构强度和安全裕度。对于关键结构件，即那些失效会直接影响飞行安全的部件，其设计和制造要求更为严苛。此外，物理安全还涉及到防火、防爆、防冰等系统的设计。例如，燃油系统的设计必须能够防止在可预见的撞击情况下发生燃油泄漏和起火；而防冰系统则必须确保在结冰条件下，飞机的关键气动表面（如机翼前缘、发动机进气口）不会结冰，从而保证飞机的操控性和发动机性能。这些物理层面的安全保障，是飞行器能够安全飞行的前提和基础。

4.公共安全防范航空活动对地面人员和财产的风险

公共安全是航空安全理念从飞行器本身向外延伸的重要维度，它关注的是航空活动对地面第三方人员和财产可能造成的风险。这一概念的提出，尤其是在无人机和城市空中交通（UAM）等新兴领域，变得尤为重要。传统的有人驾驶飞行器，其适航性主要关注机上人员的安全。然而，对于无人机而言，其适航性评估的重点转向了地面公众的安全。这意味着，在无人机的设计和认证中，需要重点考虑其在发生故障或失控时，对地面人员和财产可能造成的伤害，并采取相应的风险缓解措施。为了量化和管理这种风险，国际上发展出了特定运行风险评估（SpecificOperationsRiskAssessment,SORA）方法，是一种针对无人机运行的系统性风险评估方法，它通过评估无人机的性能、运行环境和应急程序等因素，来确定其运行风险等级，并提出相应的缓解措施。基于风险后果的分类方法，为无人机等低空飞行器的公共安全管理和适航认证提供了新的思路。

5.环境安全实现航空发展与生态保护的和谐共生

环境安全是航空安全理念在可持续发展背景下的重要延伸，它强调航空活动不仅要保障人员和财产的安全，还要最大限度地减少对环境的负面影响，实现航空发展与生态保护的和谐共生。环境安全涵盖了多个方面，包括噪声污染、废气排放和能源消耗等。在噪声方面，适航法规对飞机的噪声水平有明确的限制，要求新设计的飞机必须通过严格的噪声测试，才能取得适航证。在废气排放方面，除了对二氧化碳等温室气体的关注，还包括对氮氧化物、颗粒物等污染物的控制。为了应对这些挑战，航空业正在积极探索各种绿色技术，如可持续航空燃料（SAF）、混合动力和纯电动推进系统、更高效的空气动力学设计等。同时，这些新技术的引入也带来了新的安全挑战，电池的安全性、新材料的可靠性等，这些都需要在适航认证过程中进行充分的评估和验证。因此，环境安全与物理安全、功能安全等其他维度的安全紧密相连，共同构成了现代航空安全的完整体系。

02

绿色航空技术的安全新挑战

绿色航空技术的浪潮，以电动化、智能化、新材料应用为主要特征，正在深刻地重塑航空产业的格局。这场技术革命在为实现“双碳”目标和可持续发展带来巨大机遇的同时，也引入了一系列前所未有的安全挑战。这些挑战源于新技术的颠覆性、系统的高度集成性以及与传统航空体系的差异性。从高压动力电池的热失控风险，到复合材料结构的长期可靠性验证，再到分布式电推进与无人驾驶系统的复杂耦合，每一个环节都对现有的适航标准和安全管理体系提出了新的考验。

1.高能量密度动力电池的热失控风险与管理

电池安全是电动飞行器，特别是eVTOL，面临的最核心、最受关注的安全挑战。为了实现足够的续航里程，eVTOL必须搭载能量密度极高的动力电池组。然而，能量密度越高，电池内部的化学反应越剧烈，其热失控的风险也越大。热失控是指电池在受到过充、短路、机械损伤或高温等滥用条件下，内部温度急剧上升，最终可能导致起火、爆炸的连锁反应。一旦发生热失控，其释放的巨大能量和有毒气体会对飞行器和乘员构成致命威胁。为了应对这一挑战，业界和监管机构正在从多个层面构建安全防线。首先，在电池材料和电芯设计上，通过采用更安全的热隔离材料、优化电解液配方、引入陶瓷涂层隔膜等技术，从源头上提升电池的本征安全性。其次，在电池管理系统（BMS）层面，通过高精度的传感器和智能算法，对电池的电压、电流、温度等状态进行实时监控和精准管理，实现对过充、过放、过温等危险状态的预警和保护。最后，在系统层面，通过优化电池包的机械结构设计，增强其抗冲击和防穿刺能力，并设计高效的散热和灭火系统，以抑制热失控的蔓延。《电动汽车用动力蓄电池安全要求》（GB380312025），首次将“热失控后不起火不爆炸”作为强制性标准，这标志着行业正从追求能量密度转向将安全性能作为首要目标，这一趋势也必将深刻影响电动航空领域。

2.复合材料、智能材料的性能验证与长期可靠性

新型材料，特别是碳纤维复合材料，因其高比强度、高比模量的特性，已成为实现飞行器轻量化的关键，对于提升eVTOL等电动飞行器的续航和载重能力至关重要。这些材料的引入也带来了新的安全挑战。首先，复合材料的失效模式复杂，其分层、纤维断裂损伤往往难以通过目视检查发现，给维护和检修带来了困难。其次，复合材料的性能对制造工艺高度敏感，微小的工艺偏差就可能导致其力学性能大幅下降。此外，在长期服役过程中，复合材料会受到湿热、紫外辐射、疲劳载荷等多种环境因素的影响，其性能会发生退化，如何准确预测和评估其长期可靠性，是适航审定面临的一大难题。除了复合材料，形状记忆合金、压电材料等智能材料也开始在航空领域得到应用，它们能够根据外部刺激改变自身形状或特性，为自适应机翼、智能结构健康监测等创新设计提供了可能。但这些新材料的性能稳定性、环境适应性以及与现有系统的兼容性，都需要经过严格的验证和评估，以确保其在飞行中的安全可靠。

3.分布式电推进、飞控与无人驾驶系统的耦合风险

eVTOL等新型飞行器的一个典型特征是系统的高度集成和复杂性。分布式电推进（DEP）系统将多个小型电动机和螺旋桨分布在机翼或机身上，通过复杂的控制算法实现推力矢量和飞行姿态控制。这种设计虽然带来了气动效率和安全性方面的优势，但也极大地增加了系统的复杂性。飞控系统需要实时协调数十个甚至更多的电机和舵面，任何微小的控制偏差或传感器故障都可能导致灾难性后果。此外，无人驾驶系统（UAS）的引入，使得决策和控制链路更加复杂，从感知、决策到执行，每一个环节都涉及到大量的软硬件系统，这些系统之间的耦合和交互带来了新的潜在风险。例如，传感器数据的融合算法是否存在缺陷？决策模型在极端天气或未知障碍物面前能否做出正确判断？通信链路中断或受到干扰时，飞行器能否安全切换到备用模式？这些问题的存在，使得对复杂系统的整体安全性进行验证变得异常困难，传统的基于单一故障的适航审定方法已难以适用，需要发展新的基于系统理论和复杂性的安全评估方法。

03

安全视角下的社会公众信任

在低空经济时代，城市空中交通（UAM）、无人机物流等新兴业态要真正从概念走向现实，除了技术上的突破和法规上的完善，一个至关重要的因素是获得公众的信任和接受。公众信任是这些新业态得以商业化运营的社会基础，如果公众对其安全性心存疑虑，即使技术和法规上可行，也难以获得广泛的市场认可。如何建立、维护和增强公众信任，是所有低空经济参与者必须认真思考和解决的战略性问题。这种信任不仅仅是对技术本身的信任，更是对整个运营体系、监管框架和应急响应能力的综合信任。它要求行业不仅要做到“安全”，还要让公众“感知到安全”，并通过透明、开放的沟通，将复杂的技术和风险管理过程转化为公众能够理解和接受的信息。

1.公众信任的构成要素

公众对新兴航空技术的信任，主要由安全（Safety）、可靠（Reliability）和透明（Transparency）三个核心要素构成。安全是信任的基石，指的是公众相信该技术在设计和运营上能够将风险控制在极低的、可接受的水平，不会对自己和他人的人身和财产安全构成威胁。这种信任的建立，需要依赖于严格的适航认证、权威的监管机构背书以及长期、无事故的运营记录。例如，Cirrus飞机公司通过在其所有机型上标配整机降落伞系统（CAPS），并成功地多次挽救生命，极大地提升了公众对其产品安全性的认知和信任。可靠性是信任的保障，指的是公众相信该技术能够持续、稳定地按照预期运行，不会出现频繁的故障、延误或服务中断。对于城市空中交通等面向大众的服务而言，可靠性直接关系到用户体验和服务的可用性。如果eVTOL航班频繁因技术故障取消，或者无人机物流服务经常无法按时送达，公众的信任感就会迅速流失。因此，建立高可靠性的运营体系，包括完善的维护保养、备件供应和故障处理机制，是赢得公众长期信任的关键。透明是信任的催化剂，指的是运营方和监管方能够主动、公开地与公众沟通，及时、准确地披露与安全相关的信息，包括技术原理、风险管理措施、运营数据和事故调查结果等。在信息时代，任何试图掩盖或淡化风险的行为，一旦被揭露，都将对公众信任造成毁灭性的打击。相反，通过建立开放的沟通渠道，积极回应公众的关切，甚至邀请公众参与到安全监督的过程中，可以有效地消除信息不对称，建立积极的互动关系，从而将潜在的疑虑转化为理解和支持。例如，建立自愿报告系统，鼓励员工和公众报告安全隐患，并对报告者进行保护和奖励，就是一种促进安全文化、增强透明度的有效做法。

2.适航认证在建立公众信任中的核心作用

适航认证在建立公众对新兴航空技术的信任中扮演着无可替代的核心角色，它相当于由政府权威机构颁发的一份“安全承诺函”，向公众表明该飞行器的设计、制造和维护已经达到了法定的、最低可接受的安全标准，是飞行器从实验室走向市场、从试验场飞向城市天空的法定前提，也是向公众传递安全信号的最有力工具。适航认证过程的严谨性和权威性，是公众信任的根基，这个过程不仅包括对飞行器设计图纸的审查，还涵盖了大量的地面测试、飞行试验、系统验证和生产质量体系的审核，确保飞行器在各种正常和异常情况下都能安全运行。

此外，适航认证并非一次性的活动，而是一个贯穿飞行器全生命周期的持续过程。获得型号合格证只是第一步，后续还需要获得生产许可证以确保每一架出厂的飞机都符合设计标准，并为每一架飞机颁发单机适航证。在飞行器投入运营后，适航部门还会通过持续适航管理，包括发布适航指令（AD）、处理服务困难报告（SDR）等方式，监督和处理在运营中发现的安全问题，确保飞行器的安全水平在整个生命周期内得到维持和提升。这种全生命周期的安全监管，为公众信任提供了长期的、动态的保障。

3.新兴业态的社会接受度挑战

尽管适航认证为新兴业态的安全性提供了基础保障，但要获得广泛的社会接受，仍然面临诸多挑战。首先是噪声问题。城市空中交通（UAM）的飞行器将在人口密集的城市上空飞行，其产生的噪声对居民生活的干扰是一个极其敏感的社会问题。如果UAM飞行器的噪声水平过高，很可能会引发公众的强烈反对，导致项目难以推进。因此，在UAM飞行器的设计和适航认证中，必须将噪声控制作为一项关键指标，采用低噪声的螺旋桨设计、优化的飞行剖面等技术手段，将其噪声影响降至最低。其次是隐私和安全担忧。无人机在城市中低空飞行，可能会引发公众对隐私被侵犯的担忧，人们担心无人机搭载的摄像头会窥探私人生活。此外，对于无人驾驶的低空飞行器，公众可能会对其在复杂城市环境中的运行安全感到疑虑，担心其能否有效应对突发状况，如鸟类撞击、恶劣天气、其他空中交通等。这些担忧需要通过技术、法规和沟通等多方面的努力来化解。例如，通过地理围栏技术限制无人机进入敏感区域，通过加密和严格的操作规程保护采集的数据，以及通过公开透明的安全评估和模拟演示，向公众展示系统的可靠性和安全性。最后是视觉污染和心理影响。大量的无人机和eVTOL在城市上空穿梭，可能会对城市景观造成视觉污染，影响居民的心理舒适感。因此，城市空中交通的规划和发展需要与城市规划和景观设计相结合，合理规划航线和起降点，尽量减少对城市视觉环境的干扰。同时，加强与社区的沟通和协商，听取居民的意见和建议，让公众参与到城市空中交通发展的决策过程中，是提升社会接受度、实现和谐共生的关键。

来源：引自中国航空学会的《低空飞行器制造业白皮书（1.0）》

转载自：低空新视角

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本文转载自：内生安全联盟 《我国低空飞行器安全的内涵演进与全新挑战》