标准化经济效益的个案研究:轻型运动飞行器产业通过制定ASTM 国际组织的标准,获得了蓬勃发展

2011-12-04 16:54:36

                                           作者:Tim Kern

 

联邦航空部(Federal viation Administration,缩写FAA)在2005 年采用了一种新型的飞行设备轻型运动飞行器(Light Sport Aircraft,缩写LSA)。在依据经过FAA 认可、ATSM国际组织的标准(由私人企业合作投资制定的)一致性前提下,航空产业依据对飞行器进行分工开发的原则,使轻型运动飞机产业在安全性、市场接受程度、降低生产商与消费者的成本、销售与技术开发等各个领域都获得了长足的推进。这里记述了其产生过程。

20 世纪70 年代作为一个飞行黄金时期,新的飞行器如雨后春笋般发展起来,在美国,它犹如一个炙手可热的蛋糕。但是到了 70 年代的后期,飞行器在该国呈现萧条趋势,大的生产场商( 如著名的 Cessna 与Piper)纷纷抛弃了双座机型的市场,而转向于研究比较大、性能比较好、利润比较高的机器(飞行器)。

那些需要新型双座飞行器的飞行员迫于压力不得不自行研制他们所需要的机种,使用还在计划中或者未成熟的工具。如他们所知道的那样,这些早期的“家庭作品”提供了飞行所需要的空间与娱乐性。但大部分研制者的作品没有制造标准所指导,其性能不能经受考验,其发动机在一些情况下没有明确的来源。因此虽然“家庭作品”运动从 20 世纪 80 年代中期就已经崛起,很多著名自制飞行器也只是一些具有危险性的“珍玩”而已。

新品的出现:超轻型飞机

超轻型交通工具起源于20 世纪 70 年代对滑翔器的狂热:一些有进取心的飞行员尝试将他们的设备运送到山顶上,在他们的机器上(有时在他们自身上)固定各种功率的发动机。FAA 在其法规的第《103 部分》规定:允许超轻型交通工具的使用,但是也对超轻型交通工具进行了严格的限制— 它们只能装载5 加仑的燃料,只准乘1人;它们不能飞越人口密集的地区,或者速度超过每小时62 英里;同时,还严格限制飞行器的重量,空载重量不能大于254磅。当然,使用这类飞行器也有一定的好处:它不需要飞行员驾驶许可证(这就意味着没有经过飞行培训的人员也可以使用它),而且这种交通工具的费用也不高。

20 世纪 80 年代末至 90 年代初,曾经进行了将这类简单轻型飞行器发展、创造成为一种新类型、名之为“原始类型”飞行器的努力。不幸的是,超轻型交通工具的两大优势——飞行训练简单与成本费用低——却没有成为开发“原始类型”飞行器时所主要考虑的需求。这样,这种飞行器渐渐发展成为按另一种类型标准要求生产的飞行器,而且是一种在操作方面具有显著性限制的飞行器。因此,在这种类型飞行器被认可、并同意投入应用时,几乎没有多少生产商对其抱有热情,最初的那些好像是好的构思的想法实际上已经流产了。与其他被 FAA 早已认证的同种类型飞行器相比,生产和认证这种类型飞行器的成本并没有什么不同。但需求依然存在业界人士与爱好者都承认,真正的需求是回到那种能满足基本、安全性能要求的飞行,而那些诸如具有花样飞行能力、夜间飞行能力以及可伸缩能力的性能要求,都不是必要的。市场需求的是简单、安全、经济以及功能上更有吸引力的飞行器,来提供给那些不希望第二次支付飞行培训课学费的飞行爱好者。

很多生产商采用“以配套部件的 形式”向用户提供这种类型的飞行器。但是,这样做也存在问题。FAA 法规规定:飞行器配套部件要由用户自己组装,但有很多希望购买飞行器的用户不愿意购买这种配套部件,也有很多其他用户则由于没有 时间去组装,或没有适合的个人飞行器组装场所。在这些情况下,在制造业的工厂里就将轻型飞行器组装好是一种显而易见的解决方案。但对于产业界来说,由于受到(那些阻碍现代新技术发展的)旧法规与程序的限制,不准备去撼动旧有的官僚体制了(即:不要求修改FAA关于飞行器配套装部件要由用户自己组装的规定)。 现在又一次回到“满足基本、安全飞行要求”这一基本思路,重新提出那已经失败的“原始类型”飞行器。依据已经提出的法规框架,现在将重点直接定位为“ 运动飞行”,而正式提出研制轻型运动型飞行器(LSA)思路。就像它的名字 所暗示的那样,新的思路将“关注点”指向了娱乐,并简化为“时尚飞行”(即或多或少包含了休闲成份, 或“运动”)。 在20世纪末,问题又一次发展到非常严重的程度。根据来自 Kansas 城的FAA小型飞行器董事会的负责人Michael Gallagher 回 忆,“看着沉重的超轻型飞行器,产业界意识到在某些方面需要设定执照(获得法律上的认可)来对运动飞行规则进行支持。FAA在当时并 没有资源与意向在这个新的飞行器 产业领域中制定新的法规,并开展认证工作。1998 年实验飞行器协会( 缩写为: EAA)和Tom Mc- Sweeney、Beth Ericson 和我进 行了接洽,他们询问我们如何给这 种飞行器认证,以支持制定《运动飞行员规则》。他们虽然没有说出如何做,但言下之意是对这种飞行器需要进行认证。如何将各种信息, 特别是双座训练机的信息整合到现行的《运动飞行员规则》中,是我 们当时要解决的问题。” Gallagher 对早先的讨论继续回忆到:“实际上,存在一种不同于常 规认证的交通工具,这种交通工具不耗费FAA 资源。当时我们考虑: 一种方法是将产业要素引入其中,也就是说,如果我们制定一个标准, 作为自我认证的依据,那会怎么样呢?我们注意到了在超轻型飞行器产业领域中有关的设计、制造、质量保证等方面的标准化问题(在这个领域中原来没有标准);我们也注意到,如果我们有这些标准,并具有遵守这个标准的机制,则超轻型飞行器的安全性将有所提高。在超轻型飞行器产业领域中,没有制造、质量控制等等 法规,所以很多事情要我们去做。例如:我们定义了新的净失速速率 (45 节)。这样就需要提供一个设计规范来确保达到这个规定,用以限制 超轻型飞行器的高端速率。我们可不 希望人们将超轻型飞行器作为一个具有各种先进的、复杂的、空气动力学 的、具有200 节速率的器具来使用,所以我们说:“ 不,这样不能用。让它简单一些吧。”我们问自己:“我们如何制作LSA?如何有效地整合双 座超轻型飞行器?如何使产业界与FAA 达到双赢的局面呢? ”各种各样的发烧友组织有它们发 自内心的兴趣所在,但没有一个组织具有足够的全面专业知识,也没有一个组织能够将其简化、优化,并制定成复杂的标准。 制定标准时,要考虑与包含几乎所有常规类型推进器推动的飞行器, 例如:旋翼机、重量转移、轻比空气、滑翔机、强力降落伞、以及飞机、有 特殊考虑的两栖飞行器(出于独特的考虑,直升飞机被排除在被考虑之外)。各种类型的制造材料与技术更 新较快,需要各种领域的专业知识。 因此,新的飞行器类型被要求满足以下所条件:

 

必须提供成品(即由制造商在工厂组装好的)飞行器;

必须有简单的飞行器标准与性能;

 

飞行器必须足够实用;

飞行器的制造、检测与维护必须有认可的标准;

标准需要随着科学技术的发展进行修订。   

成为ASTM国际组织的标准
Gallagher 解释了ASTM国际组织是如何将各方面的努力结合起来的:“由于FAA 与实验飞行器协会(EAA)是保持合作关系的,而 EAA 的Earl Lawrence 不久前刚刚结束与 ASTM关于汽车燃料的合作,于是我们说:‘为什么不采用这种模式呢?’EAA 和ASTM 合作,而FAA也同意和ASTM合作,于是我们就采纳了这个办法。这样,产业界向前发展时,FAA 参与到这个发展进程中来。Scott Sedgwick (他在Gallagher 手下掌管小飞行器 理事会的决策部门)和Sue Gardner(运动飞行员规则制定小组的领导者) 及产业界一起工作,提了出LSA归类范畴的基础轮廓。”

ASTM 制定标准的专业历史,严谨性体现了这么一个背景:借助于它,能够将产业界联合起来,而且ASTM的组织机构将允许其进行快速协调,成为一个国际性产业团体。

因此,在产业界支持的推动下,为满足需求,ATSM国际组织于 2002年组织了一个新的关于LSA 的技术委员会F37。它的分技术委员会从事如下的专业技术领域:推进力和推进器、飞机、三角翼、动力伞、滑翔机、旋翼机和轻于空气的飞行工具。另外,F37 的领域还涉及:机身外围的应急弹射降落伞和压燃式柴油发动机。他们还正在制定世界上第一个小型飞行器机场的设计标准。

ASTM 的组织能力和信息技术使 得标准的快速制定成为可能。涉及三角翼的标准分技术委员会F37.40 的主席Scott Toland 说:“我们大 多数成员都来自世界各地,我们最大的生产商们在法国和澳大利亚。我们和他们经常会晤沟通,但是从来不做私下交流。ASTM 的虚拟会议系统非常神奇。当我们通过电话讨论标准的修订和变化时,他们通过实时在线技术,同时和整个团队交流。团队成员都能知道标准内容的变化,并立即反馈。整个任务团队可以就同一个关于飞行的文档进行合作。如果没有虚拟会议技术,跨越3个大陆进行复杂的标准起草将是不可能的。”

Toland 继续说:“当我们起草设计规范时,我们整个冬天每周都要召开一次会议,每次会议持续2到3小时。大家有大量的观点和意见,如果没有虚拟会议技术,我们是不可能取得现在这些成就的。”

除了促成大家在会议上进行交流的后勤工作外,另外一个任务就是使来自不同产业的人们能够达成共识。

Dan Johnson是F37关于机身应急降落伞防护系统标准制定工作组的负责人。他解释:“过去我们曾经试图与产业界取得共识,当时还没有政府的压力。但是即使有压力,我也无法肯定仅仅依靠产业界内部建立的组织,我们就可以完成标准的制定。ATSM 给了我们一个框架,一个进程的结构,在其中,产业界可以找到自己的位置。然后,你就可以在标准制定的过程中对其进行处理。这里面有很多看不见的结构,没有ATSM 的帮助,这些制定规则的要素就无法产生。”

时间就是金钱

在成立F37 的两年时间内,合作投资制定了20 项ASTM 国际组织的标准,其中大多数是在9 到16个月内完成的,以便FAA 在其法规中参照这些标准。这些标准在今年的早些时候已经由FAA通过,并在美国联邦登记处(U.S.FederalRegister)发布的一项“接受申明”(Notice-of-Acceptance)的出版物中得到采纳。

Thomas Peghiny 的FlightStar 公司进口组装生产FlightDesign CT> 和Comco-Ikarus C-42飞行器,他说:“对LSA 标准的漫长等待几 乎毁了我们的生意,市场存在非常严重的混乱。” 随着LSA 标准的制定,他说:“与去年相比,我们的业务增长了3 倍。业务增长的百分之百归功于LSA 标准的制定。”

依照官僚主义的缓慢速度完成 LSA(的FAA)标准的制定,或者说导致制定FAA 法规条款(的FAA)标准的制定,将会慢得使制造商吃惊。有着休闲娱乐背景的轻型飞行器市场,将会因为长时间的耽误遭受负面影响。从发出启动制定到正式完成需要花费20个月的时间,而新类型飞行器分类FAA法规的制定则要花上超过10 年的时间才能形成。F37的高效运作真算得上是拯救了大量的业务,并为更多的新业务提供了一个坚实的平台。

Larry Werth 是FAA 的小型飞行器理事会LSA 的项目经理,他在2005年4 月FAA 的法规发布会上说:“这是最后解决的一个难题。现在轻型固定翼运动飞行器的制造商可以依据ASTM 的一致性标准规定的要求来发布自己产品声明,并开始销售飞行器。”
FAA 飞行器认证机构的主任 John Hickey 也在一次ASTM-FAA 联席会议和今年六月关于EAA 的空 中表演的记者招待会上,表达了F37标准项目和FAA 法规制定之间 关系的价值:“ASTM标准系统的价值已经变得越来越明显了”,通过“接受申明”的发布,Hickey在宣布FAA对另一个系列ASTM F37 标准的认可时解释:“最初的一批标 准花了我们20 个月的努力,但是要修改它们方便得难以置信。在大约3个月之内,这些标准已经经过修订而重新投入使用,修订后标准满足了法规和产业的需求。这就意味着: 通过采用ASTM 制定的这些标准,产业部门和法规制定者能够迅速地 确保LSA 安全性和性能质量要求的变化。”

进程、组织、进展、结果

F37.30强力降落伞分技术委员会主席James Stephenson 指出:“我非常倾心于ASTM系统。我们以前尝试了很多次。由于没有任何 机构,所以当事情没有按照他们要求的方式进行时,这些成员就会离开。我们了放弃了许多年前制定的一些强力降落伞标准;而把它们整合成一个ASTM标准,这个ASTM标准工作得非常好。这个ASTM 的一致性标准系统是一个非常出色的工具,它可以使得人们相互交流,得到结论。”

至少每隔五年,所有的ASTM 国际组织的标准都需要审查一次,以确保这些标准是最新的。技术委 员会F37 根据需要,确定每隔两年 审查一次。这样就保证了技术上的先进性,促进技术的革新与进步。 就像Johnson 提到的那样:“与常规的FAA 认证相比,在这种情况下,标准不仅被定期修订,而且必须定期的审查。

标准化对工业界的好处

技术发展方面

由LSA 制造厂设计、制造、检测和维修的飞行器都符合相应的标 准。在实践中,它不像自制的那些飞行器,它的零部件的更换必须符合生产商的产品技术规范;对飞行器进行改动时,必须经过生产商的核准。

EAA 产业和法规事务副主席和ASTM F37 技术委员会主席Earl
Lawrence说:EAA成员经常处于飞行器技术发展的最前沿。这也是存在如此多的、自己制造他们飞行器现象的一个主要原因,因为现代技术的发展受到繁重和昂贵的飞行器认证要求的阻碍。ASTM 国际组织的定期正式审查,以及知识渊博群体的迅速且有效率的非正式的观点的交换,帮助我们保证现代最好技术不被排除在标准修订者的办公室门外。

Lawrence 预测到了与ASTM 协作和通过ASTM 工作的长远利益:定期召开常会议的结果是,法规的制定者、消费者和生产者之间保持了定期对有关休闲飞行所有方面信息的交流。他说,“这就使得在大家所关心的方面成为主要问题之前,产业界就能够将其定位。”
   市场营销方面
使得飞行员接受并采用LSA 是一件事,使得他们的乘客(尤其是他们的妻子和朋友)爬上小型飞行器则是另一件事。对于自制的飞行器来说,需要在机门上、机舱内的醒目位置贴上“实验飞机”这个词,还需要一些告示,这些告示告诉人们:这个飞行器存在没有被FAA 认证的问题。这种要求就会让很多预期的乘客留在地面上。但是对于一个经过LSA 认证的工厂制造的飞行器就不需要这样的标记和告示。

毫无疑问,尽管很多业余爱好者制造的飞行器具有超过一般安全要求的措施,但是这样还是不能够保证所有特定的飞行器都是这样。不过,对经过认证的飞行器而言,则这种保证是显而易见的。

Lawrence 解释了一个拥有完善标准的产业所具有的巨大市场优势:“由于效率更高的信息沟通,我认为我所能够预计的最好的事情就是:显然曾经没有过标准的这一类飞行器有了产业标准,这可以使得EAA 能够更好地使成员把精力集中在满足符合最小安全标准的飞行器上。EAA 就能够使公众和我们的成员与一个产业集团之间互相交流和互相促进。告诉我们相信他们的产品,因为该产品的生产符合消费者能够信赖的一套系列准。”

降低生产商和消费者成本

大大地简化了LSA 认证的过程,而且仍然保留了作为最初产业目标的安全性和工程原则。这些认证的低成本直接转化为LSA 飞行器的低成本。简单的设计使得用户承受得起费用、高质量的维护。低的运行成本确保了这种飞行器的更广泛的使用,而这些使用反过来又促进了飞行员的普及和技术的提升。最基本的设计要求(例如禁止使用可伸缩和可在飞行中调整的推进器)和受限的飞行动作和操作(例如白天操作、低空飞行、最高限制速度和最低飞行速度)使得飞行员能够将注意点集中于基本的操作,允许更早的单独飞行和更快的飞行许可。还有一点:简单的构造降低了保险费用。

结果LSA 标准是否被接受的真正反应将来自于市场:人们是否买得起这种轻型飞行器?人们会买这种轻型飞行器吗?这种轻型飞行器的市场会扩大吗?

尽管要得出结论还为时尚早,但是数据显示这些问题的答案将是显而 易见的“是”。Lawrence说:“看,一年以前,我们接受了这个准则。现在,我们有来自19个制造商遵从这 些设计准则,这是很了不起的!”。从初步的数字来看,数据倾向于显示:LSA 正在商业上获得成功。这与以前几次努力尝试不同,例如:以休闲飞行员为目的和“原始类型”思路(这几次努力尝试实际失败了)”经过了2005 年的飞行巡回表演,现在制造商的反馈是令人振奋的。四月,在佛罗里达州累克兰(Lakeland)市的一个飞行表演上,FAA批准并宣布了第一批LSA设计。很快,六月底,在威斯康星州的奥什科什(Oshkosh)的特技飞行表演上,许多厂家宣布他们已经卖光了2005年全年的产品,有些甚至卖到了2006 年。

统计显示,在最初的几个月里,LSA 被法规采用的情况是非常令人振奋的。根据EAA 的统计数字,经过FAA 的更新,最初六个月里关于LSA 的统计如下: 

 

注册的新生产的LSA 有245架;

有289 架LSA 从以前的双座超轻教练机被改装;

进行了560 个LSA 运动飞行员试验飞行;

FAA 为超过100 多位飞行考官增加了管理LSA 飞行试验的资格;

任命了43 名新的运动飞行考官;   

发放了60 张运动飞行修理员资格证书;

被批准的生产商已经卖出了超过250架的LSA。还有更多的订单等待其生产商获得批准生产的资格后生产。

EAA 和美国之外的情况

F37 制定的ASTM国际组织的标准已经被世界各国的航空权威部门采用,它们之中许多法规的制定者(或者其相关产业领域中成员)参与了制定ASTM 标准的过程。

 Johnson 指出:“虽然法规是美国FAA 制定的,但是ASTM 标准适用于全世界的。它已经在澳大利亚得到了实践,并且已经开始在世界范围内推广。我认为:在开始制定ASTM 标准的时候,该产业中的很多人不会预期到出现目前的这种良好的情况。”

Johnson 又说:“今天,总共有19 个被批准认可的LSA 制造商,只有3 个是美国的,另外16 个是国际合作模式的。很多国家拥有相似的小型飞机的加工工序和相应文件技术要求,所以很多制造商至少已经部分准备好了,所以当限重确定为450kg(或者是包括降落伞毛重472.5kg)的时候,他们只需要拆卸一些部件,他们的设计就可以在当地获得批准。当他们需要增加重量限制,以便可以给顾客安装他们需要的设备时,我们开始看到:许多以前存在欧洲设计经过重新设计而开发而满足新的重量限制要求。”

更多的国家采用ASTM 标准会给产业带来额外的效益。FAA 的Larry Werth 已经初步联系了包括英国和捷克共和国在内的一些地方航空俱乐部(这些组织在各自的国家管理轻型运动飞行器),还联系了加拿大、澳大利亚和新西兰的民航管理部门以及来自以色列、哥伦比亚和巴西等国的独立用户,通过他们来了解:LSA 标准是否可以在这些国家获得采用?这样可以使更多的国家采用LSA 标准,从而给LSA的生产商和拥有者带来全球性的市场利益。

F37 带来的国际利益不可轻视。Toland 解释说:“传统的飞行器标准都是以技术法规形式出现的。在我们的技术法规中,我们尽所有的努力以避免在这些法规中使用美国专业术语以及FAA 专业术语,而最终的标准是在国际范围内适用的。”

他继续说道:“长期以来,我一直希望我们能够为这些飞行器建立第一个国际标准。现在看来,各个国家都有自己独特的认证需求。这促使生产商进行反复的试验来适应每个市场的不同要求。也许有一天,一个国家的认证可以被多个国家接受,在提供相同安全性的条件下,这将降低交易成本。”

对未来的启示

许多F37 正在探索的技术领域可能在世界范围内影响航空部门的未来发展。例如:美国国家运输安全董事会一直关注发生这种风险可能性:机体的未展开应急降落伞应该在紧急情况下最先响应(一个未展开的降落伞可以覆盖一台火箭发动机)。F37 是第一个对采用国际符号(这些符号将向援助人员发出警告)标志降落伞的方法进行考核的组织。

 F37 同时也制定了关于小型机场的标准。尽管存在无数关于跑道、机场建筑、标志、灯光以及其他相关设备的标准,但是还没有关于整个小型机场的最低综合性要求的标准。LSA 的出现为制定这一标准提供了可能性和实用性。这将带来多方面的好处:机场设计有了最基本的参考;市政当局可以看到一个标准设计(这将减少不合理的设计);保险公司有了操作底线;机场的总体设计和建筑将会得到简化,建设速度加快并且降低成本。最重要的一点是,机场将达到设计所要求的安全性和适用性。

 F37 的积极工作很可能会影响到FAA 的未来,这就是产业上的交互影响。以前,飞行器制造商的标准是FAA制定的,现在,FAA参与F37的工作。Johanson 提示说:“这是一个意义重大的改变,FAA 参加合作比它独自工作要好”

Toland 补充说:“EAA 的认证部门完全同意采取统一标准的想法。由于市场上飞行器种类太多,传统的飞行器认证方法完全不适用于LSA。因此某些FAA机构进行了调整,以前FAA是唯一的权威机构,但是现在他们认识到统一制造程序的好处。在这种模式下,FAA 是积极的参与者,他们只有投票权而没有否决权。”

 Stephenson 说:“ASTM 的未来是光明的。它已经在无人飞行器系统和领空事务中获得了应用。如何统一管理无人飞行器和有人驾驶飞行器这个问题?ASTM可以解决这个问题。”

最终分析结果表明:产业界和相应法规制定机构进行合作,采用了ASTM 国际组织的一致性标准制定过程,在飞行器产业中的LSA领域已经获得了令人惊讶的成绩:从提高了安全性,降低了成本,为消费者提供飞行准入,到提高研发效率、为市场提供准入、提高了制造商的销量;ASTM F37 的工作对航空产业而言是一个双赢的结果。

 

致谢:
    作者向下列人员表示感谢,他们提供了许多背景资料和思路。

 

Gary Crump 飞行器拥有者和飞行员协会医疗认证部门主管

Randy Schlitter 飞行员 Jon Thornburgh

                                           ( 张有光 译  陈柏年 校)

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