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        百變“翼龍”風(fēng)雨之中顯“神通”

        發(fā)布時間:2023-12-28 15:49:00來源: 科技日報(bào)

          【深瞳工作室出品】

          采 寫:本報(bào)記者 矯 陽

          策 劃:劉 莉 李 坤

          前不久,在甘肅省臨夏州積石山縣6.2級地震救援行動中,“翼龍”無人機(jī)備受矚目。它搭載偵察和通信載荷,執(zhí)行災(zāi)情偵察和通信中繼任務(wù),為災(zāi)區(qū)救援提供了強(qiáng)有力的通信保障。

          “經(jīng)過十幾年發(fā)展,‘翼龍’從技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新到產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)了與世界強(qiáng)國的同臺競技。”中航(成都)無人機(jī)系統(tǒng)股份有限公司(以下簡稱中航無人機(jī))副總經(jīng)理李屹東說。

          如今,“翼龍”系列無人機(jī)已具備執(zhí)行通信、探測、偵察、投送等任務(wù)的能力,成為重大應(yīng)急救援的新質(zhì)力量。

          “翼龍”系列無人機(jī)初步形成譜系化

          12月20日,積石山縣地震救災(zāi)指揮大廳大屏幕上,實(shí)時顯示著翼龍-2H應(yīng)急救災(zāi)型無人機(jī)偵察的災(zāi)情畫面。圖像、數(shù)據(jù)上下貫通,一個個塌方地點(diǎn)被精準(zhǔn)定位,搜救畫面被實(shí)時回傳。

          “翼龍-2H應(yīng)急救災(zāi)型無人機(jī)在空中搭起的通信中繼站,使移動信號具有長時、穩(wěn)定和連續(xù)的特點(diǎn),可覆蓋約50平方公里范圍。”在現(xiàn)場執(zhí)行任務(wù)的中航無人機(jī)飛行主管師李鶴說,翼龍-2H應(yīng)急救災(zāi)型無人機(jī),是“翼龍”系列產(chǎn)品翼龍-2的衍生型,主要用于執(zhí)行災(zāi)害探查、應(yīng)急通信保障、應(yīng)急投送等。

          無人機(jī)是無人駕駛飛機(jī)的簡稱。它由無線電遙控設(shè)備和自備程序操縱,也可以由車載計(jì)算機(jī)完全或間歇地自主操作。

          無人機(jī)種類繁多。從技術(shù)角度定義,可以分為無人固定翼飛機(jī)、無人垂直起降飛機(jī)、無人飛艇、無人直升機(jī)、無人多旋翼飛行器、無人傘翼機(jī)等。從動力系統(tǒng)定義,有油動和電池?zé)o人機(jī)。按起飛重量、任務(wù)半徑和飛行速度、高度,可分為大、中和微小型無人機(jī)。

          “不同類型無人機(jī)應(yīng)用場景不一樣,設(shè)計(jì)思路、可靠性和成本都不一樣。”李屹東說。

          1917年,美國研制出世界首架無人機(jī)。此后100余年,伴隨著動力和無線電指令、模擬數(shù)據(jù)鏈及慣導(dǎo)、航電等新技術(shù)的涌現(xiàn),無人機(jī)技術(shù)不斷迭代更新:從需要用運(yùn)輸機(jī)攜帶至空中放飛、回收且只會平飛,到可以按規(guī)劃自動起降,并完成復(fù)雜動作;從低速、低航時、短航程,到高速中高空、長航時和長航程。

          “翼龍”系列屬大型固定翼無人機(jī)。

          2012年11月,在第九屆珠海航展上,首款“翼龍”原型機(jī)亮相,被命名為翼龍-1。

          此后,“翼龍”家族不斷壯大,其中不乏處于國際先進(jìn)水平的明星機(jī)型。例如,翼龍-2是我國首架搭載國產(chǎn)渦槳動力系統(tǒng)的大型無人機(jī),于2015年立項(xiàng)研制,2017年實(shí)現(xiàn)首飛。其氣動布局、機(jī)體結(jié)構(gòu)和機(jī)載系統(tǒng)先進(jìn),各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)趨近目前世界最先進(jìn)的同類無人機(jī)。特別是,它具有超強(qiáng)的自主性。

          今年11月28日,在四川自貢航空產(chǎn)業(yè)園,翼龍-2在中航無人機(jī)生產(chǎn)試飛基地完成了一次飛行演示。

          當(dāng)天,翼龍-2攜帶光電吊艙和合成孔徑雷達(dá)等載荷,按指令起飛。

          按預(yù)定規(guī)劃執(zhí)行自主短距起降、高速升空、低空盤旋、“8”字繞飛……一系列動作靈活機(jī)動、控制精準(zhǔn)。機(jī)頭下方的高清光電吊艙,如火眼金睛,將識別到的高清畫面實(shí)時回傳,航程越遠(yuǎn),識別范圍越廣。

          “低空盤旋和‘8’字繞飛等動作,對飛行系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性要求極高,翼龍-2結(jié)合高分辨率光電系統(tǒng),可對現(xiàn)場進(jìn)行360度拍攝?!币睚?2飛行表演現(xiàn)場總指揮張?jiān)秸f。

          “可以說,經(jīng)過十幾年發(fā)展,‘翼龍’系列無人機(jī)已初步形成譜系化。”李屹東說。

          突破關(guān)鍵技術(shù)打造一機(jī)多用

          “‘翼龍’無人機(jī)是在已有技術(shù)基礎(chǔ)上,大膽突破核心技術(shù),自行研制的系列化、中空長航時、多用途無人機(jī)。”李屹東說。

          11年來,“翼龍”創(chuàng)新不止。

          如今,“翼龍”無人機(jī)的型號豐富多樣。2018年,“翼龍”無人機(jī)獲第五屆中國工業(yè)大獎,技術(shù)指標(biāo)達(dá)到世界先進(jìn)水平。

          隨著世界無人機(jī)市場競爭日趨激烈,中國航空工業(yè)集團(tuán)有限公司審時度勢,作出“打造我國無人機(jī)產(chǎn)業(yè)專業(yè)化國家隊(duì)”的戰(zhàn)略決策,于2018年12月25日在四川成都重組設(shè)立中航無人機(jī),聚力打造國內(nèi)領(lǐng)先、世界一流的高端無人機(jī)產(chǎn)業(yè)基地。

          “做強(qiáng)做大”的重要標(biāo)志之一,是讓“翼龍”品質(zhì)更優(yōu)、用途更廣。在研發(fā)新型號的同時,中航無人機(jī)也開始探索“一機(jī)多用”。

          “我們在民用領(lǐng)域,率先開展了無人機(jī)在大應(yīng)急、大氣象、大安防領(lǐng)域應(yīng)用的探索和創(chuàng)新,為增進(jìn)民生福祉提供科技支撐?!敝泻綗o人機(jī)市場發(fā)展部副部長楊翰如說。

          僅翼龍-2這個系列,除此次在甘肅執(zhí)行救災(zāi)任務(wù)的翼龍-2H應(yīng)急救災(zāi)型,還有翼龍-2H氣象型。

          2019年3月,為解決祁連山生態(tài)修復(fù)問題,甘肅省率先探索啟動大型無人機(jī)人工影響天氣作業(yè)。他們把目光鎖定在翼龍-2身上。

          傳統(tǒng)大面積人工影響天氣作業(yè),多采用有人機(jī)播撒的方式。有人機(jī)搭載催化劑,飛至云層中進(jìn)行催化劑播撒。

          這種方式有很多安全隱患?!斑_(dá)到催化作業(yè)條件的云層,內(nèi)部溫度較低,易導(dǎo)致飛機(jī)空中結(jié)冰。結(jié)冰后,飛機(jī)自身加重,會出現(xiàn)氣動外形變化、控制舵面結(jié)冰卡滯等,安全隱患極大?!崩钜贃|說。

          無人機(jī)則很好地規(guī)避了這些隱患。

          然而,避免飛機(jī)結(jié)冰,是迄今飛機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵難題之一。

          “一旦結(jié)冰,會導(dǎo)致無人機(jī)損毀的災(zāi)難?!崩钜贃|說。

          為此,李屹東帶領(lǐng)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì),協(xié)同多個科研院所、高校,共同研發(fā)了防除冰系統(tǒng)。

          經(jīng)過多輪理論分析、實(shí)驗(yàn)室模型驗(yàn)證、材料技術(shù)攻堅(jiān)、施工工藝攻堅(jiān),最終正式將防除冰系統(tǒng)加載于翼龍-2上。

          試飛小組成員王德林回憶說,理論和模型驗(yàn)證都成功,但試飛試驗(yàn)卻總是出問題?!霸诟拭C金昌進(jìn)行外場試飛驗(yàn)證,無人機(jī)屢現(xiàn)防除冰系統(tǒng)在空中不受控的現(xiàn)象?!蓖醯铝终f。例如,降落后的無人機(jī),機(jī)翼出現(xiàn)鼓包、涂層小面積燒毀等問題。

          李屹東帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員攻堅(jiān)克難,他們克服種種不利因素,臨時搭建試驗(yàn)測試環(huán)境,夜以繼日開展試驗(yàn),進(jìn)行故障分析。經(jīng)過多次反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證,終于找到問題的癥結(jié)。原來,云層中的靜電影響了除冰系統(tǒng)的正常工作。經(jīng)過10個月的研制,翼龍-2H氣象型無人機(jī)各系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求并交付使用。

          “利用大型無人機(jī)開展人工影響天氣作業(yè),填補(bǔ)了國內(nèi)大型無人機(jī)人工增雨的空白,屬于世界前沿性技術(shù),促使人工影響天氣作業(yè)能力得到巨大提升?!痹诋?dāng)天的首飛儀式上,中國氣象局副局長余勇說。

          這樣的創(chuàng)新故事,在“翼龍”一機(jī)多用的探索中,比比皆是。

          一機(jī)多用的成功探索,讓“翼龍”成為百變之身。

          多元搭載應(yīng)對不同需求

          百變“翼龍”,應(yīng)用場景不斷豐富。

          2021年1月6日15時24分56秒,在甘肅省金昌市金川機(jī)場,被命名為“甘霖-Ⅰ”的翼龍-2H氣象型無人機(jī)起飛。地面控制系統(tǒng)顯示,無人機(jī)防除冰、大氣探測、催化劑播撒等功能正常,系統(tǒng)穩(wěn)定,性能滿足項(xiàng)目要求,經(jīng)過30多分鐘飛行,“甘霖-Ⅰ”平穩(wěn)著陸,首飛圓滿成功。

          經(jīng)“甘霖-Ⅰ”數(shù)次作業(yè),祁連山雨、雪明顯增多。

          這時,“翼龍”化云為雨。

          2021年7月21日,鄭州強(qiáng)降雨,其下轄的鞏義市成為洪澇災(zāi)害重災(zāi)區(qū)。在鞏義市米河鎮(zhèn),由于信號塔被沖毀,導(dǎo)致通訊中斷,全鎮(zhèn)人員失聯(lián)。

          面對洶涌而至的洪水,深陷“斷網(wǎng)”“斷電”困境,整個米河鎮(zhèn),籠罩在一片寂靜的恐懼之中。

          就在村民們一籌莫展之時,手機(jī)突然間收到了一條“陌生”短信:“米河鎮(zhèn)的鄉(xiāng)親們,因暴雨導(dǎo)致通信中斷,應(yīng)急管理部緊急調(diào)派翼龍無人機(jī)抵達(dá)你鎮(zhèn)上空,可暫時恢復(fù)中國移動公網(wǎng)通信……恢復(fù)時間只有五小時!請盡快報(bào)告情況、聯(lián)系家人。祝平安!”

          原本已“失靈”的手機(jī)被重新“點(diǎn)亮”,通信網(wǎng)絡(luò)神奇地恢復(fù)了!

          這是一種全新的應(yīng)急通信方式,即由無人機(jī)攜帶基站吊艙,在空中搭建一個應(yīng)急通信平臺。米河鎮(zhèn)50平方公里范圍內(nèi)恢復(fù)了應(yīng)急通信。

          這時,“翼龍”變身空中通信基站。

          2021年11月27日,在南海海域,中國氣象局氣象探測中心聯(lián)合航空工業(yè)等10多家單位,進(jìn)行基于無人機(jī)的海陸空協(xié)同觀測試驗(yàn)。

          當(dāng)日9時,隨著對講機(jī)里傳來的“放飛”指令,搭載著毫米波測云雷達(dá)、掩星/海反探測系統(tǒng)的翼龍-10騰空而起。幾十分鐘飛行后,試驗(yàn)無人機(jī)到達(dá)任務(wù)空域,與天基、?;?、岸基氣象觀測儀器一起,對海洋上空云系、溫濕廓線分布以及海面風(fēng)場等氣象要素進(jìn)行協(xié)同觀測。

          在無人機(jī)氣象保障服務(wù)指揮調(diào)度平臺上,技術(shù)人員看著屏幕上一組組實(shí)時傳輸回來的試驗(yàn)數(shù)據(jù)很是興奮:“這些數(shù)據(jù)用常規(guī)氣象探測手段幾乎無法獲取到?!?/p>

          試驗(yàn)圓滿成功,我國朝著建設(shè)以無人機(jī)為主體的空基觀測體系這一目標(biāo),邁出重要一步。

          這時,“翼龍”成為勇斗臺風(fēng)的“追風(fēng)者”。

          今年6月28日,國家級機(jī)動觀測業(yè)務(wù)在四川省自貢市啟動。

          啟動儀式上,兩種型號的氣象探測型高空大型無人機(jī)完成交付,并成功實(shí)現(xiàn)青藏高原東南邊緣氣象精細(xì)化垂直探測首飛。

          兩型氣象探測型高空大型無人機(jī),是我國首次專為氣象探測任務(wù)研制的,分別基于翼龍-2和翼龍-10無人機(jī)基礎(chǔ)平臺。其中一款針對高原任務(wù),另一款則針對海洋任務(wù)。兩型無人機(jī)均可掛載氣象雷達(dá)吊艙和多光譜分析儀等設(shè)備,具有航程遠(yuǎn)、航時長、承載能力大、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn),可為海洋氣象目標(biāo)觀測、高原氣象探測、重大氣象災(zāi)害機(jī)動觀測及氣象衛(wèi)星真實(shí)性檢驗(yàn)等關(guān)鍵任務(wù)提供突破性解決方案。

          這時,萬米高空上,“翼龍”成為“天眼”。

          自2019年完成大型無人機(jī)科研首飛后,“翼龍”系列飛行任務(wù)繁忙。在三江源開展首次大型無人機(jī)人工影響天氣作業(yè)和氣象探測,在青海參與大通縣泥石流災(zāi)害救援,在四川提供氣象服務(wù)保障“大運(yùn)會”開幕式,在青藏高原實(shí)施氣象探測……

          融合新技術(shù)拓展應(yīng)用場景

          今年3月,國資委印發(fā)《關(guān)于印發(fā)創(chuàng)建世界一流示范企業(yè)和專精特新示范企業(yè)名單的通知》,中航無人機(jī)位列其中。

          2022年,中航無人機(jī)在科創(chuàng)板上市。

          “我們的目標(biāo)是做國內(nèi)領(lǐng)先、世界一流的無人機(jī)產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)者。”中航無人機(jī)董事會秘書楊萍說。

          “為順應(yīng)國內(nèi)外市場發(fā)展,我們也在研發(fā)1噸級以下的無人機(jī)。考慮到市場需求、技術(shù)發(fā)展等多方面因素,后續(xù)會有更多樣的無人機(jī)產(chǎn)品類型出現(xiàn)?!崩钜贃|說,放眼未來,無人機(jī)技術(shù)無疑將向高端智能方向發(fā)展,從遙控、程控向全自主控制發(fā)展。

          “未來無人機(jī)會更‘聰明’?!崩钜贃|說,在目標(biāo)識別、態(tài)勢感知、任務(wù)規(guī)劃管理以及自主飛行過程中,甚至能夠做到智能維護(hù)。同時,無人機(jī)向低成本、高產(chǎn)量、新能源技術(shù)、高空和臨近空間、超長航時方向的發(fā)展,無疑將使無人機(jī)創(chuàng)造許多新的業(yè)態(tài)。

          下一步,還會有更新一代的無人機(jī),如傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)?!芭c傳統(tǒng)無人機(jī)相比,下一代傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)能像直升機(jī)一樣垂直起降,節(jié)省占地面積;同時起飛后還能像固定機(jī)翼的飛機(jī)一樣,快速巡航飛行,未來可應(yīng)用于遠(yuǎn)程物流運(yùn)輸和載人飛行?!崩钜贃|說。

          “除在應(yīng)急救援、氣象服務(wù)等領(lǐng)域進(jìn)行的應(yīng)用探索,后續(xù)我們還會結(jié)合5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)發(fā)展,與全產(chǎn)業(yè)鏈共同推進(jìn)無人機(jī)在更多領(lǐng)域的高效應(yīng)用,例如科考、測繪、物流等。”李屹東說。

          對于未來無人機(jī)的應(yīng)用場景,李屹東進(jìn)行了展望。

          在他看來,未來無人機(jī)會被用來提供數(shù)據(jù)服務(wù)?!鞍褵o人機(jī)作為空中數(shù)據(jù)端口,針對不同行業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲、提取、分析和展現(xiàn),為用戶提供更精確、更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)流服務(wù)?!崩钜贃|說,這個功能將用于環(huán)境監(jiān)測與執(zhí)法、消防、管線監(jiān)測、道路監(jiān)控、智能空中交通、邊境巡視、災(zāi)害探測、石化大氣污染、氣象探測等場景。

          新的業(yè)態(tài)里,未來還會出現(xiàn)無人機(jī)租賃服務(wù)?!坝蓪I(yè)運(yùn)行機(jī)構(gòu),向各應(yīng)用行業(yè)提供專業(yè)化的租賃、運(yùn)行服務(wù)?!崩钜贃|說。

          “翼龍”家族擴(kuò)員的生態(tài)鏈自主可控。

          李屹東表示,從研制之初,“翼龍”系列無人機(jī)就根植于我國航空工業(yè)乃至我國整體的科技、工業(yè)基礎(chǔ)上,相關(guān)核心技術(shù)掌握在自己手上。我們目前的技術(shù)、制造產(chǎn)業(yè)鏈和創(chuàng)新能力,足夠支撐保障“翼龍”系列無人機(jī)的市場需求。

          百變“翼龍”展大國之翼。朝著既定目標(biāo),“翼龍”家族,展開雙翼,并不斷變換姿態(tài)與隊(duì)形,向著深邃的天空,自由飛翔。

          (來源:科技日報(bào))

        (責(zé)編:陳濛濛)

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