ChinaAutoRegs|GB 42590-2023英文版翻译《民用无人驾驶航空器系统安全要求》
Safety requirements for civil unmanned aircraft system
1范围
本文件规定了民用无人驾驶航空器系统产品(以下简称“无人驾驶航空器,的安全要求,描述了相应的试验方法。
本文件适用于除航模之外的微型无人驾驶航空器、轻型无人驾驶航空器和小型无人驾驶航空器的 研制、生产、交付和使用。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件。
声学环境噪声的描述、测量与评价第2部分:声压级测定 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验 测量传声器第4部分:工作标准传声器规范 民用无人驾驶航空器系统分类及分级 无人驾驶航空器系统术语
民用轻小型无人机系统电磁兼容性要求与试验方法 民用轻小型无人机系统抗风性要求及试验方法 民用无人机唯一产品识别码。
3术语、定义和缩略语
3.1术语和定义
GB/T 35018—2018、GB/T 38152—2019界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1
无人驾驶航空器 unmannedaircraft;UA
没有机载驾驶员、自备动力系统的航空器。
注:分为微型、轻型、小型、中型和大型。
3 .1 .2
微型无人驾驶航空器 microunmannedaircratt
空机重量小于0.25 kg,最大飞行真高不超过50 m,最大平飞速度不超过40km/h,无线电发射设 备符合微功率短距离技术要求,全程可随时人工介人操控的无人驾驶航空器。
3 .1 .3
轻型无人驾驶航空器 light unmannedaircraft
空机重量不超过4 kg,最大起飞重量不超过7 kg,最大平飞速度不超过100km/h,具备符合空域管 理要求的空域保持能力和可靠被监视能力,全程可随时人工介人操控的无人驾驶航空器。
注:不含微型无人驾驶航空器。
3.1.4
小型无人驾驶航空器 small unmannedaircraft
空机重量不超过15 kg且最大起飞重量不超过25 kg,具备符合空域管理要求的空域保持能力和可 靠被监视能力,全程可随时人工介人操控的无人驾驶航空器。
注:不含微型、轻型无人驾驶航空器。
3 .1 .5
电子围栏 electric fence
无人驾驶航空器根据其位置信息和地理范围数据,检测到其接近、进人和位于相应的地理范围 时,向无人驾驶航空器操作员发出通知、警告或自动执行飞行预案的功能。
3.2缩略语
下列缩略语适用于本文件。
EIRP:等效全向福射功率(Effective IsotropicRadiatedPower)
ID:身份识别(Identity)
RMS:均方根(RootMeanSquare)
UTC:协调世界时(CoordinatedUniversalTime)
4安全要求 4.1电子围栏
轻型和小型无人驾驶航空器应在检测到其与特定地理范围可能或正在发生冲突时,向无人驾驶航 空器操作员提供通知、警告或自动执行飞行预案,飞行预案可选择阻止起飞、限制飞行高度、悬停、降落、 返航等一种或多种。
4.2远程识别
轻型和小型无人驾驶航空器实施飞行活动,应通过网络主动向综合监管服务平台报送识别信息。 无人驾驶航空器在飞行过程中应通过无线局域网(Wi-Fi)或蓝牙自动广播识别信息。无人驾驶航空器 远程识别应符合附录A的规定。
4.3应急处置
轻型和小型无人驾驶航空器在飞行过程中遇到数据链中断或丢失、电量/油量不足等突发状况 时,应具有悬停/空中盘旋、返航、降落、开伞等一种或多种处置能力,遇到导航失效情况,应通过操控软 件或产品手册中说明的其他方式向无人驾驶航空器操作员提供通知或警告。
4.4结构强度
无人驾驶航空器的结构强度应满足以下要求:
a) 在承受各种规定的载荷状态下具有足够的强度和刚度,无人驾驶航空器结构不产生有害变形;
b) 在承受最大起飞重量的1.33倍的载荷时,无人驾驶航空器的主要承力结构不被破坏。
4.5机体结构 4.5.1锐边
无人驾驶航空器机体及部件结构不应有对用户正常使用或维护保养造成伤害的锐边。
4.5.2桨叶
不具备桨叶保护装置的微型和轻型无人驾驶航空器,桨叶设计应减小对人员的划伤。桨叶不应使 用金属材料,并满足以下任意一个要求即可(
a) 非对称桨叶,桨尖前缘半径CRd大于1mm,如图la)所示;
b) 圆形桨尖半径CR2)大于1mm,如图lb)所示;
:)方形桨尖梢弦(A)大于2 mm或者桨尖梢弦与最大梢弦(B)比大于30%,二者取大,如图1:) 所示;
d) 桨叶碰撞时可折叠;
e) 对固定翼,桨叶应安装在尾部,防止碰撞割伤。
图1桨叶端部形状要求
4.6 整机跌落
对于采用锂离子电池作为动力的微型和轻型无人驾驶航空器,整机跌落应满足以下要求:
a) 调节无人驾驶航空器电池组至满电量的30ST2%,无人驾驶航空器由10 m高度自由垂直跌 落(见图2),不出现爆炸或起火现象;
b) 如无人驾驶航空器带有降落伞等跌落保护措施,记录无人驾驶航空器开伞状态下最大跌落速 度,将此速度折算为无人驾驶航空器不带保护措施情况下自由落体高度(称为等效高度),按等 效高度开展跌落试验。
图2整机跌落示意图
4.7动力能源系统 4.7.1锂离子电池动力能源 4.7.1.1标识和警示说明
4.7.1.1.1 标识
电池组应使用中文至少标明以下标识。
a) 产品名称、型号;
b) 额定容量、额定能量、充电限制电压、标称电压.
:)正负极性,使用“正、负”字样、“+、一”符号或不同颜色(例如红色和黑色)表示.
C)生产厂商信息。
额定能量的标识值应满足额定能量的定义。
以上标识均应在电池组本体上标明,对于结构上能保证用户在任何使用情况下都不可能导致误插 的产品,可不进行极性标识。
4.7.1 .1.2 警示说明
电池组的本体或最小包装上应有中文警示说明。
示例1禁止拆解、撞击、挤压或投入火中。
示例2:若出现严重鼓胀,切勿继续使用。
示例3:切勿置于高温环境中。
注:当电池组单独销售时,最小包装是指电池组的最小包装;当电池组和电子产品一起销售时,最小包装是指电池 组或该电子产品的最小包装。
4.7.1.2 电池组安全要求
电池组保护电路应能发现电池的电压、温度和电流的异常状态,应遵照无人驾驶航空器保护策略作 出控制或向无人驾驶航空器发出信号,在特殊情况下需待无人驾驶航空器降落并停止运转后再执行电 安全保护动作,电池组的安全要求如下。
a) 静电放电:电池组应不起火、不爆炸、不漏液。
b) 过压、过流与反向充电保护:电池组应不起火、不爆炸、不漏液,应有启动保护动作。
c) 外部短路保护:电池组应不起火、不爆炸、不漏液,应有启动保护动作。
d) 过温保护:电池组应不起火、不爆炸、不漏液,应有启动保护动作。
e) 过载:电池组应不起火、不爆炸、不漏液。
f) 温度循环:电池组应不起火、不爆炸、不漏液。
4.7.2氢燃料电池动力系统 4.7.2.1标识和警示说明
4.7.2.1.1 标识
氢燃料电池动力系统应使用中文至少标明以下标识;
B)产品名称、型号;
b) 额定电压、额定功率、电压输出范围、峰值功率;
c) 氢气人口、尾气出口;
d) 燃料电池安装使用方向;
e) 电气接口正负极性;
f) 生产厂商信息;
1)在生产厂商规定的正常运行条件下,所设计的氢燃料电池动力系统的最大连续电输出功率。 以上标识均应在氢燃料电池动力系统本体上标明,对于结构上能保证用户在任何使用情况下都不 发生误插的产品,可不进行极性标识。
4.7.2.1.2 警示说明
氢燃料电池动力系统的本体上应有中文警示说明。
示例1触电危险。
示例2:高温。
示例3:易燃气体。
示例4:高压气体。
4.7.2.2燃料电池堆安全要求
燃料电池堆的控制电路应能发现燃料电池堆的电压、电流、温度及气瓶压力的异常状态,遵照无人 驾驶航空器保护策略做出控制或向无人驾驶航空器发出告警信息,燃料电池堆的具体要求如下。
B) 外部短路保护(燃料电池堆应不起火、不爆炸、不严重漏气,应能发出相应的告警信息。
b)气瓶压力不足保护:燃料电池堆应不起火、不爆炸、不严重漏气,应能发出相应的告警信息。
C) 过温保护:燃料电池堆应不起火、不爆炸、不严重漏气,应能发出相应的告警信息。
d) 过载:燃料电池堆应不起火、不爆炸、不严重漏气,应能发出相应的告警信息。
e) 燃料电池堆不严重漏气的判定标准为运行时氢气泄漏率不大于0.5%。
4.7.3燃油动力系统
燃油动力系统的安全应满足:
B) 燃油动力系统可靠接地;
b)燃油管路能防止机械杂质进人;
C) 燃油消耗所引起的无人驾驶航空器重心变化不超过无人驾驶航空器允许范围;
d) 燃油动力系统设置工作状态有显示与告警信息,以便机组人员及时获取动力系统状态信息。
4.8可控性
4.8.1限制与保护能力
轻型和小型无人驾驶航空器的飞行控制系统应具备关键飞行参数的限制与保护的能力。关键飞行 参数的限制包括最大飞行高度限制和最大平飞速度限制。
4.8.2控制与导航精度要求
轻型和小型无人驾驶航空器控制与导航精度安全应满足:
a) 多旋翼无人驾驶航空器和无人直升机悬停时,水平保持精度小于或等于2m(RMS),高度(垂 向)保持精度小于或等于2 m (RMS),自动返航后,降落点位置精度小于或等于5m(RMS);
b) 固定翼无人驾驶航空器巡航中,航迹水平保持精度小于或等于5m(RMS),高度(垂向)保持 精度小于或等于5m(RMS);
:)无人驾驶航空器的水平定位精度小于或等于lOm(RMS),无人驾驶航空器的真高(垂向)或离 起飞点高度精度小于或等于15m(RMS)。
49防差错
无人驾驶航空器电池、电机、桨叶等部件的机械接口应具有防差错功能。
4.10 感知和避让
机体没有配备桨叶保护装置的轻型和小型无人驾驶航空器,应具有感知和避让功能,包括障碍物感 知、告警提示并采取自动悬停、避让或降落等措施。专门用于集群表演的无人驾驶航空器可不具备感知 和避让功能。
4.11数据链保护
轻型和小型无人驾驶航空器应采用信息安全技术手段进行防护,防止链路非授权访问。
4.12电磁兼容性
轻型和小型无人驾驶航空器应能在其使用运行的电磁环境下保证系统安全工作,且不对公共电磁 信号产生干扰,电磁兼容性应符合表1要求。
4.13抗风性
轻型和小型旋翼类无人驾驶航空器应具备在持续风、阵风等不大于一定等级下保证飞行安全的能力,在飞行控制系统参与情况下,轻型旋翼类无人驾驶航空器在起降阶段应能抵抗3级风力,在飞行阶 段应能抵抗%级风力;小型旋翼类无人驾驶航空器在起降阶段应能抵抗%级风力,在飞行阶段应能抵抗 5级风力。
4.14 噪声
在铭牌或说明书上标识旋翼类无人驾驶航空器在悬停和典型飞行速度下的噪声测量结果,即归一 化到离航空器lm处的A计权声压级。其中噪声测试频率范围为20Hz$20 000 Hz。在飞行工况 下,应标识测试时无人驾驶航空器的速度大小,单位为米每秒(m/s)。在表的最下栏还应标明测试环境 为全消声室或者室外(见表2$如果测试环境为室外,还需说明场地特点,如水泥地、草地或者泥地等。
415灯光
除用于集群表演和明确标识仅限昼间飞行的轻型和小型无人驾驶航空器,应安装航向灯光,并满足 以下要求:
a) 航向灯的亮度和闪烁频率应保证在夜间l20m空中肉眼可见;
b) 在产品说明书中说明无人驾驶航空器灯光的用途和灯语释义;
:)航向灯光不影响其他用途灯光的辨识性;
d) 航向灯如果是独立的则可采用任何颜色常亮灯或闪烁灯;
e) 航向灯如果和其他用途灯光共用同一光源时,航向灯应采用如红色、白色或绿色与其他用途灯 光交替闪烁,其他用途灯光不限定颜色,但不应与航向灯用相同颜色。(如果在任何飞行状态 下其他用途灯光均不影响航向灯的功能性,则本条不适用。)
4.16 标识
4.16.1唯一产品识别码
无人驾驶航空器唯一产品识别码满足以下要求。
a) 在无人驾驶航空器外包装和无人驾驶航空器机体不可分隔的部位表面,应有清楚标识无人驾 驶航空器唯一产品识别码。
b) 无人驾驶航空器唯一产品识别码应标识清晰、牢固、耐久且易于识别。
:)无人驾驶航空器应支持在地面控制单元软件程序或独立操控软件中显示其唯一产品识别 码,且同产品外包装、无人驾驶航空器机体表面所标识的编码保持一致;无人驾驶航空器唯一
产品识别码的联网报送、广播报送要求应符合附录A的规定。 d)无人驾驶航空器唯一产品识别码的编码规则应符合GB/T41300—2022中第5章识别码结构 的要求。
4.16.2 风险警示标识
在无人驾驶航空器外包装的明显位置应标识守法运行要求和防范风险提示。有关提示信息的内容 要素应包括但不限于(
B) “使用飞行器之前,请熟读用户手册及相关安全飞行指南,
b) “螺旋桨部件将可能导致伤害”等对产品使用者的年龄限制信息。
4.16.3分类标识符号
在无人驾驶航空器机体应明确标注无人驾驶航空器类别(微型、轻型和小型),无人驾驶航空器分 类标识符号应清晰、牢固、耐久、易于识别,且附着于一个不需要借助任何工具就能查看的不可分割的机 体部件之上,具体见图3。
4.17使用说明书
应提供电子或纸质使用说明书,并在以下方面作出警示要求(
B)操作程序; b)安全使用规则;
:)故障处理说明;
d) 使用环境适应性要求(如雷暴、台风等安全警示)
e) 描述安全性的警示语或图标。
5试验方法
5.1电子围栏 5.1.1试验条件
电子围栏试验条件应满足以下要求:
B)具备被测样机技术规格要求的空域条件;
b)地面控制单元和无人驾驶航空器之间满足无线电通视要求;
:)无人驾驶航空器起飞点周围环视高度角10°以上无障碍物,且周围无显著电磁信号干扰;
d) 地面风速不超过5.%m/s(3级风等级,抗风试验项目除外).
e) 气压:86kPa〜106kPa。
5.1.2试验步骤
电子围栏应按以下步骤开展试验,其结果应满足4.1的要求:
a) 在飞行试验场地内划设一规则的几何区域,标定区域边界的位置数据,利用后台服务器下发或 在地面控制单元的地图上实时设置相同边界的电子围栏;
b) 按照产品规范(用户使用说明书)的规定,操控无人驾驶航空器以推荐的飞行速度和飞行高度 接近并试图侵人电子围栏;
:)检查地面控制单元上飞行轨迹与围栏边界发生冲突前后,是否有报警提示、是否触发无人驾驶 航空器悬停、降落或返航等飞行预案;
d)将无人驾驶航空器置于划设的电子围栏区域内,操控无人驾驶航空器起飞,检查地面控制单 元是否有报警提示、是否触发阻止无人驾驶航空器起飞、限制飞行高度等飞行预案。
5.2 远程识别
轻型和小型无人驾驶航空器远程识别试验方法按附录A进行。
53应急处置
5.3.1试验条件
应急处置试验条件应满足5.1.1的要求。
5.3.2 试验步骤
对于不同的失效情况,观察无人驾驶航空器是否自动完成返航、降落、悬停/空中盘旋、开伞等保护动作。失效情况及其试验方法如下。
a) 链路中断或丢失:正常飞行状态下,关闭遥控器和地面控制设备,目视法观察是否具有相应的 保护功能。
b) 低电量/低油量:根据无人驾驶航空器低电量/低油量失控保护功能,在正常工作状态下,控制 样机持续飞行至表3中的低电量/低油量状态,目视法观察是否具有相应的保护功能;对于特 定的无人驾驶航空器在满足表3中“状态1”的基础上,可选择性满足“状态2”或“状态3”的要 求,制造商应向试验机构提交安全说明文件。
:)导航失效:操纵无人驾驶航空器飞人有顶建筑物等能遮挡卫星导航信号的区域,或使用卫星导 航信号干扰设备阻断无人驾驶航空器接收卫星导航信号,持续30>观察无人驾驶航空器是否 通过操控软件或产品说明书给出的其他方式进行提示、告警。
5.4结构强度 5.4.1试验条件
结构强度试验条件应满足以下要求:
a) 试验件按照确定材料、工艺生产的无人驾驶航空器产品,附有试验件合格证等证明文件;
b) 试验设备和仪器均为检定合格且在有效使用期内,精度优于被试样机对应指标精度的三分之
一或一个数量级。
5.4.2试验步骤
结构强度应按以下步骤开展试验。
a) 试验件支持。试验件支持状态满足模拟真实使用要求,夹具设计能方便地进行试验件姿态调 整,约朿点与试验考核部位保持距离,且在刚度较大的部位,约朿点不能限制试验件变形,防止 非考核部位出现过度变形和局部破坏。
b) 试验扣重处理。一般采用结构单独扣重或直接在试验载荷加载点上扣除的方法。结构扣重 按结构理论重量、重心就近在对应的加载点或扣重点上扣重,使结构扣重后所产生的附加力矩 最小,再用无人驾驶航空器或部件称重结果扣除假件重量后的结构实际重量,对结构理论重量 进行修正。加载设备扣重,垂向加载点的加载设备重量直接在加载点上扣除,其余加载设备重 量在相应扣重点或约朿点上扣除,一般不考虑侧向、航向加载设备的重量。
:)试验载荷处理及加载。试验载荷可按等效原则,通过合并、分解等处理完成试验载荷的处 理,试验载荷采取分级施加方式进行,逐级加载直至!33倍最大起飞重量,保载至少持续3 s。
d) 试验载荷施加方法(包括但不限于以下)。结构部件的表面拉向载荷,可采用胶布带一杠杆系 统施加载荷;对试验载荷有压向加载要求,不能或很难等效为拉向载荷时,可采用拉压垫一杠 杆系统与加载作动筒组成硬式连接系统,直接施加压向载荷。
e) 试验测量。测量参数包含载荷、位移、应变等,详细记录(或录像)加载过程和试验件的变形情 况等,记录最终的破坏载荷、试验件破坏模式及破坏部位。对已完成阶段试验的试验件进行无 损检测,记录阶段试验后试验件损伤状态变化。
5.5机体结构
5.5.1锐边
通过目视检查确定无人驾驶航空器机身及相关负载、配件等不存在锐边。
5.5.2 桨叶
测量微型和轻型无人驾驶航空器桨叶端部形状并记录。
5.6整机跌落 5.6.1试验条件
整机跌落试验条件应满足以下要求:
a) 地面风速不超过5.%m/s(3级风等级).
b) 试验件按照确定材料、工艺生产的无人驾驶航空器产品,附有试验件合格证等证明文件;
:)试验设备和仪器均为检定合格且在有效使用期内,精度优于被试样机对应指标精度的三分之
一或一个数量级。
5.6.2试验步骤
微型和轻型无人驾驶航空器整机跌落应按以下步骤开展试验:
a) 试验前先检查试验件和试验场地状态是否满足试验要求,调整无人驾驶航空器电池组电量至 满电量的30%±2%;
b) 如无人驾驶航空器带有降落伞等跌落保护措施,测试并记录等效高度;
:)用吊绳对无人驾驶航空器多点起吊,以单点悬提、释放方式进行整机跌落,提升系统能使飞行 状态下试验件相对撞击地面高度达到l〇m或等效高度,误差在T2cm以内;
d) 调整吊绳长度使试验件处于水平姿态,误差在±5°以内,可通过非接触测量手段(如地面高速 摄像系统等)进行试验件姿态测量;
e) 选用质轻、软的吊绳,连接在试验件上软绳的附加重量不超过无人驾驶航空器自重的5%;
f) 当试验件姿态和离地高度都达到预定要求后,释放锁打开,使试验件自由落体跌落至硬质铺硇 水泥道面;
1)采用高速摄像机观测无人驾驶航空器撞击地面的碰撞姿态失效过程,碰撞试验结朿后,目视 观测30min,以确认电池是否发生自燃、着火等现象; h)记录试验过程参数和试验现象,并进行拍照,留存试验影像资料。
5.7动力能源系统
5.7.1锂离子电池动力能源
5.7.1.1试验条件
5.7.1.1.1试验的适用性
如因受产品设计、构造或功能上的制约而无法对电池组进行试验,连同使用该电池组的无人驾驶航 空器、该无人驾驶航空器附属的充电器或构成无人驾驶航空器一部分的零部件,与电池组一起进行相关 试验。考虑到无人驾驶航空器的特性,仅对电池组执行电安全保护动作试验,对无人驾驶航空器在飞行 过程中的锂电池组电安全保护功能不做要求。
注:无人驾驶航空器及其附带的充电器或者构成其一部分的零部件来自该电池组的制造商或者电子设备的制造 商,并由该制造商提供操作说明。
5.7.1.1.2环境条件
除另有规定外,各项试验应在下列条件下进行:
a) 温度:20°C±5°C;
b) 相对湿度:不大于75%;
c) 气压(’kPs〜l + ‘kPB。
5.7.1.1.3参数测量公差
相对于规定值或实际值,所有控制值或测量值的准确度应在下述公差范围内:
a) 电压:±0.2%;
b) 电流:±1%;
c) 温度:±2C;
d) 时间:±0.1%;
e) 容量:±1%*
5.7.1.1.4温度测量方法
采用热电偶法测量样品的表面温度。温度测试点应选取温度最不利点作为试验判定依据。可使用 红外设备等辅助方式寻找最不利点。
5.7.1.1.5测试用充放电程序
5.7.1.1.5.1测试用充电程序
电池组采用下列方法之一进行充电:
a) 制造商规定的方法;
b) 电池组以0.2Jt充电至充电限制电压(U:)时,改为恒压充电,直到充电电流小于或等于0.02 I;,]止充电;
c) 在充电前电池组先按照5.7.1.1.5.2规定的方法进行放电,并静置30min。
宜采用方法a),当不可获得方法a)的信息时,可采用方法b)。
5.7.1.1.5.2测试用放电程序
电池组宜以推荐放电电流(U恒流放电至放电终止电压(U&)。
5.7.1.1.6样品的要求
除非另有规定,被测试样品应是客户将要接受的产品的代表性样品,包括小批量试产样品或是准备 向客户交货的产品。
若试验需要引人导线测试或连接时,引人导线测试或连接产生的总电阻应小于20 m%。
注:导线的电阻率温度系数小于5X10 3Z 如康铜线等。
5.7.1.1.7样品的数量
除特殊说明外,每个试验项目的样品为3个。
5.7.1.1.8样品预处理
电池组按照5.7.1.1.5规定的充放电程序进行两个充放电完整循环,充放电程序之间静置30 min。 在预处理过程中不应发生起火、爆炸、漏液等现象。
5.7.1.2试验步骤
电池组安全试验步骤如下:
a) 目视检查试验样品的标识是否满足4.7.1.1.1的要求;
b) 目视检查试验样品(电池组的本体或最小包装)的警示说明是否满足4.7.1.1.2的要求;
c) 试验时电池组处于正常工作状态,对于有加密设置的电池组需处于解密状态,电池组安全试验 项目应按表4进行,只有当某项试验的受试样品全部测试合格,才可判定该项试验合格。
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