本文主要內容來源於公開資料，偏向FAA認證體系，部分內容結合獅尾智能實踐經驗編寫。

在傳統航空體系中飛行員是大多數系統和未知情況的失效安全（Failsafe）備份，舉一個例子，線控（Fly-by-Wire）的直接模式（Direct Mode）就是這種情況。

在UAM場景下出於安全、易用、無人駕駛等需求驅動，SVO應運而生。SVO是航空業內“Simplified Vehicle Operations”的縮寫，主要目的是基於飛行自動化技術來減少飛行員必須具備安全操控飛機的技能。

2015年後隨著AAM/UAM場景發展，FAA、NASA和GAMA等機構推動瞭SVO技術標準的發展。

AAM最終實現不需要飛行員的全自動飛行目標

01. SVO帶來全新的航空安全理念

傳統的飛行控制組成示意圖# FCL: Flight Control Law 飛行控制律

傳統航空安全理念

● 設計需求制約飛行控制

● 失效嚴重性和概率制約飛行設備和系統的等級

● 根據搭載乘客的數量設定可靠性等級

● 發生事故後，總是假定飛行員可以正確的接管

● 飛行員是自動飛行控制系統的備份保障

SVO安全理念

● 所有的系統與元器件由失效嚴重性和概率制約（並非設計需求）

● 單個飛行員在正常運行下的失效率約為10的-5次方

● 緊急情況下的飛行員錯誤率更高

單個飛行員不能導致災難性事故；

在單點故障發生後無需飛行員操作仍能安全飛行

● 飛行員並不是可接受的系統備份

SVO1，SVO2 和 SVO3的設計理念

SVO1：主要面向當前固定翼的飛行員

大幅降低學習VTOL和旋翼飛機運營的負擔

改進現有自動化的可靠性來去除人工備份保障

使用已有的自動化運營數據來支持飛機取證

新的SVO1評分：現有飛行員更易操控，減少新手飛行員的訓練

SVO2：為沒有飛行經驗的人設計

航線飛行指令

專註在導航而非飛機機動

自動化完成大多數飛行前計劃

新的SVO2評分：現有飛行員更易操控，最低限度的新手飛行員的訓練（目前1-2周時間完成）

SVO3：指點控制 – 指定目的地後完全自主運行

全自動化的飛行前計劃

空管或操控員可以改變目的地或航路

無需飛行員駕照

02. SVO的分級路線圖

SVO1標準特性 | 面向對象：現有飛行員

● 統一的控制方式（Unified Control）

– 很像飛機的操控，但是在eVTOL和懸停運行中大幅簡化操作；

– 所有飛行條件下各個軸向都是穩定的

● 飛行包線保護

● 典型玻璃駕駛艙和飛行儀表

● 使用自動飛行（autopilot）功能且保證線控（FBW）可靠性

● 使用當前玻璃駕駛艙爬升、巡航、下降 VNAV功能

● 去除人工指令確認，儀表進近飛行

● 飛行前的自動化處理包括

– 重量與重心、天氣、航路、剩餘能量、填報飛行計劃、飛機性能檢測等

● 自動系統保護 – 溫度限制、電流限制、轉速限制等

● 地面機場導航和輔助運行

● 飛行層選擇

SVO2標準特性 | 面向對象：非飛行員

● 簡易飛行控制/顯示/導航（Control/Display/Manager）

從零開始以人為中心的設計，不考慮之前機型或技術

飛控 – 在所有飛行條件下飛機運動是相同的

顯示為導航而優化，而非控制

緊密集成控制、顯示與導航功能

● 飛行包線保護

● 全自動化的飛行計劃和填報

● 自動氣壓調節和天氣更新（航路重規劃建議）

● 自動與空管（ATC）通信

● 全程儀表飛行

● 自動地面和空中防碰撞

● 自動起飛和降落

● 自動失效保護（動力失效、通信故障、低能量等）

● 極簡單的飛行員培訓

● 其他包含在SVO1中的特性

SVO3 | 面向對象：乘客

● 指點控制 – 在指定目的地後完全自主飛行模式

● 全自動飛行計劃和運行

● 空管或操控員可以改變航線

● 無需飛行員駕照

● 面向未來的場景

特別註意：

1. 因為SVO3無需飛行駕照，安全責任不能依賴飛行員

2. SVO3僅僅在受控環境下作為135/121部的部分運營，安全責任在於運營方

03. SVO認證發展路線

在可預見的將來不太可能改寫14 CFR 23部

這會導致

●為每個新的eVTOL/SVO設計獨立特殊條例

●為每個新的eVTOL/SVO設計獨立的特定模式訓練和飛行員取證需求

提議認證路線發展Step 1:

創建一般的特殊條例能夠應用於大多數eVTOL設計

創建可合並的自動化功能的最小集作為SVO-X打包，用於制定使用當前ACS/PTS的SVO飛機飛行員知識和技能的標準集

認證路線發展Step 2:

飛機取證：將一般特殊條例轉成新部(14 CFR 53部?)

飛行員取證：創建 SVO特定的飛行駕照和SVO1/2評級的ACS集

當前FAR Part 1對取證載人飛機定義有：

Airplane/ Rotorcraft/ Powered Lift

未來可能新增一項：

SVO (Special Condition)

SVO由安全性、自動化程度和飛行特性定義，SVO1, SVO2和SVO3分別滿足特定標準（23部/27部等）,飛機可以是固定翼、旋翼機或者其他類別。重點不在於使用的能源形式、發動機數量以及產生升力方式，而是從駕駛員視角來看的不同飛行操控特性。

04. 如何管理認證過程

當前飛機和飛行員認證方法

固定翼和旋翼機設計的取證方式已經穩定很多年瞭，當開發對飛機運行特性上的改動相對較少時，當前的規范會升級容納這些運行特性。

定制化飛機和飛行員認證方法

新技術創造瞭改變飛機運營基礎的機會，這些改變會與當前規范和理念有沖突。

FAA有使用特殊條例(Special Condition)方法容納此類飛機設計的改變。每個申請方將和FAA一起開發特定模型的飛行員訓練和取證需求。相對於標準化認證，這些方法需要申請者和FAA花費更多時間並消耗大量的資源。

標準的SVO/eVTOL飛機和飛行員認證方法

新的適用SVO/eVTOL的規范已經在發展，這些飛行器的取證流程將和現有的很相似。

顏色濃度代表使用不同認證方法的飛機數量

當前取證方法與SVO認證方法相似之處在於，都是在過去發展出來的規則上去容納新的規則。

定制化認證方法代表瞭當前技術已經取得一定發展的情形，目前的規則已不太適用飛機取證和飛行員取證，定制化認證是使用特殊條例來給飛機和飛行員走特殊取證流程。

當前正是發展面向技術新進展的認證路徑的窗口

● 降低因飛行員失誤造成事故的需求—更安全，增加公眾接受度

● 低成本的航電系統—降低安全特性的成本、更廣泛的使用

● 降低訓練成本的需求—解決當下飛行員短缺問題，進行更廣泛的推廣使用

● 線控新構型的需求

05. SVO系統特性的革命性變化

● 無需姿態指示，飛控可以完全搞定姿態

● 無需飛行指引，飛機沿著飛行航路標志或者飛行計劃飛行，飛行員不控制姿態

● 無需空速或者高度趨勢顯示，飛控可以完全搞定高度和空速管理，有數字空速和高度顯示（空管有時候會問詢）

● 在升力旋翼未介入時，飛行員無法操控速度比進近速度更慢

全推進情況下，飛機將趨於最大爬升速度

沒有失速（Stall Speed）

● 顯示無需側向和垂直偏離指示，飛控跟隨期望軌跡

● 無需自動駕駛模式控制面板或者模式告示面板

沒有自動飛行（Autopilot）模式

飛行員不再選擇模式

● 無需機械備份或者“直接”模式

新的操控方式需要新的顯示（D&G）概念和飛控系統（FC），隨著新的顯示系統開發，很明顯導航系統需要被集成到顯示和控制系統中。隨著導航系統的開發，很明顯三要素（控制、顯示、導航）需要高度集成，任一方面的設計更改會改變其他兩個的設計。

06. 市面SVO技術概覽

(1) Honeywell（霍尼韋爾）

Honeywell作為全球最大的航電供應商，全力拓展UAM相關業務，2020年9月發佈瞭面向無人機系統（UAS）和城市空中交通（UAM）下一代航電系統，國外eVTOL主機廠很多都選擇瞭Honeywell作為航電飛控供應商

包括：Lilium、Vertical Aerospace、Pipistrel、Faradair、Eviation、Airflow 等

Honeywell SVO飛行面板Honeywell下一代飛控 Anthem飛行面板

（2）Flight Level Enginneering

FAA資助項目驗證SVO飛行場景

FLE SVO駕駛艙

（3）Skyryse

由Skyryse開發的FlightOS，是一個飛行自動化技術堆棧，飛行員可以通過觸摸屏平板電腦和操縱桿實現飛行控制操作。

FlightOS

07. INSKY城市自動飛行系統

獅尾智能致力於先進航電飛控技術的研發，為空中全自動飛行提供解決方案。在載人飛行器（UAM）領域，獅尾智能融合航電飛控、智能感知等技術，推出瞭全新的城市4D自動飛行控制系統，針對eVTOL研發面向適航的自動飛行控制系統，推動空中交通工具的革新。

在城市工業無人機（UAS）領域，獅尾智能開發瞭空中數據自動捕獲、分析以及可視化管理平臺，通過智能網聯、航線規劃和自主感知避障等技術實現在城市復雜環境下的超視距自動作業，最大化的發揮無人飛行器在復雜場景下的應用能力，形成一套自動化的城市飛巡解決方案。

參考文獻:

[1] Simplified Vehicle Operations – Electric VTOL Flight Test Council

[2] GAMA, A Rational Construct for Simplified Vehicle Operations (SVO), 2019

[3] Honeywell Unveils Next-Generation Avionics Lab for Unmanned Aerial Systems and UAM

https://aerospace.honeywell.com/us/en/learn/about-us/press-release/2020/09/honeywell-unveils-next-gen-avionics-lab-uas-uam

[4] Skyryse-Technology-Designed for simplicity, developed for safety

https://skyryse.com/technology