深瞳工作室出品
科技日報記者 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，實現(xiàn)了與世界強國的同臺競技?！敝泻剑ǔ啥迹o人機系統(tǒng)股份有限公司（以下簡稱中航無人機）副總經(jīng)理李屹東說。
如今，“翼龍”系列無人機已具備執(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-2H氣象型無人機。
“翼龍”系列無人機初步形成譜系化
12月20日，積石山縣地震救災(zāi)指揮大廳大屏幕上，實時顯示著翼龍-2H應(yīng)急救災(zāi)型無人機偵察的災(zāi)情畫面。圖像、數(shù)據(jù)上下貫通，一個個塌方地點被精準定位，搜救畫面被實時回傳。
“翼龍-2H應(yīng)急救災(zāi)型無人機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，可覆蓋約50平方公里范圍?！痹诂F(xiàn)場執(zhí)行任務(wù)的中航無人機飛行主管師李鶴說，翼龍-2H應(yīng)急救災(zāi)型無人機，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。
無人機是無人駕駛飛機的簡稱。它由無線電遙控設(shè)備和自備程序操縱，也可以由車載計算機完全或間歇地自主操作。
無人機種類繁多。從技術(shù)角度定義，可以分為無人固定翼飛機、無人垂直起降飛機、無人飛艇、無人直升機、無人多旋翼飛行器、無人傘翼機等。從動力系統(tǒng)定義，有油動和電池?zé)o人機。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。
“不同類型無人機應(yīng)用場景不一樣，設(shè)計思路、可靠性和成本都不一樣?！崩钜贃|說。
1917年，美國研制出世界首架無人機。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)，無人機技術(shù)不斷迭代更新：從需要用運輸機攜帶至空中放飛、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。
2012年11月，在第九屆珠海航展上，首款“翼龍”原型機亮相，被命名為翼龍-1。
翼龍-2無人機。
此后，“翼龍”家族不斷壯大，其中不乏處于國際先進水平的明星機型。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，于2015年立項研制，2017年實現(xiàn)首飛。其氣動布局、機體結(jié)構(gòu)和機載系統(tǒng)先進，各項技術(shù)指標(biāo)趨近目前世界最先進的同類無人機。特別是，它具有超強的自主性。
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……一系列動作靈活機動、控制精準。機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時回傳，航程越遠，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)場進行360度拍攝。”翼龍-2飛行表演現(xiàn)場總指揮張越說。
“可以說，經(jīng)過十幾年發(fā)展，‘翼龍’系列無人機已初步形成譜系化?！崩钜贃|說。
突破關(guān)鍵技術(shù)打造一機多用
“‘翼龍’無人機是在已有技術(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?！崩钜贃|說。
11年來，“翼龍”創(chuàng)新不止。
如今，“翼龍”無人機的型號豐富多樣。2018年，“翼龍”無人機獲第五屆中國工業(yè)大獎，技術(shù)指標(biāo)達到世界先進水平。
隨著世界無人機市場競爭日趨激烈，中國航空工業(yè)集團有限公司審時度勢，作出“打造我國無人機產(chǎn)業(yè)專業(yè)化國家隊”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，聚力打造國內(nèi)領(lǐng)先、世界一流的高端無人機產(chǎn)業(yè)基地。
“做強做大”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，中航無人機也開始探索“一機多用”。
“我們在民用領(lǐng)域，率先開展了無人機在大應(yīng)急、大氣象、大安防領(lǐng)域應(yīng)用的探索和創(chuàng)新，為增進民生福祉提供科技支撐?！敝泻綗o人機市場發(fā)展部副部長楊翰如說。
翼龍-2H應(yīng)急救災(zāi)型無人機。
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)，多采用有人機播撒的方式。有人機搭載催化劑，飛至云層中進行催化劑播撒。
這種方式有很多安全隱患?！斑_到催化作業(yè)條件的云層，內(nèi)部溫度較低，易導(dǎo)致飛機空中結(jié)冰。結(jié)冰后，飛機自身加重，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。
無人機則很好地規(guī)避了這些隱患。
然而，避免飛機結(jié)冰，是迄今飛機設(shè)計的關(guān)鍵難題之一。
“一旦結(jié)冰，會導(dǎo)致無人機損毀的災(zāi)難。”李屹東說。
為此，李屹東帶領(lǐng)項目團隊，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、實驗室模型驗證、材料技術(shù)攻堅、施工工藝攻堅，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，理論和模型驗證都成功，但試飛試驗卻總是出問題。“在甘肅金昌進行外場試飛驗證，無人機屢現(xiàn)防除冰系統(tǒng)在空中不受控的現(xiàn)象。”王德林說。例如，降落后的無人機，機翼出現(xiàn)鼓包、涂層小面積燒毀等問題。
李屹東帶領(lǐng)團隊成員攻堅克難，他們克服種種不利因素，臨時搭建試驗測試環(huán)境，夜以繼日開展試驗，進行故障分析。經(jīng)過多次反復(fù)試驗驗證，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氣象型無人機各系統(tǒng)達到了設(shè)計要求并交付使用。
“利用大型無人機開展人工影響天氣作業(yè)，填補了國內(nèi)大型無人機人工增雨的空白，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”一機多用的探索中，比比皆是。
一機多用的成功探索，讓“翼龍”成為百變之身。
翼龍-1E無人機。
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場，被命名為“甘霖-Ⅰ”的翼龍-2H氣象型無人機起飛。地面控制系統(tǒng)顯示，無人機防除冰、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。
翼龍-1E無人機。
這時，“翼龍”化云為雨。
2021年7月21日，鄭州強降雨，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)派翼龍無人機抵達你鎮(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！請盡快報告情況、聯(lián)系家人。祝平安！”
原本已“失靈”的手機被重新“點亮”，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，進行基于無人機的海陸空協(xié)同觀測試驗。
當(dāng)日9時，隨著對講機里傳來的“放飛”指令，搭載著毫米波測云雷達、掩星/海反探測系統(tǒng)的翼龍-10騰空而起。幾十分鐘飛行后，試驗無人機到達任務(wù)空域，與天基、?；痘鶜庀笥^測儀器一起，對海洋上空云系、溫濕廓線分布以及海面風(fēng)場等氣象要素進行協(xié)同觀測。
在無人機氣象保障服務(wù)指揮調(diào)度平臺上，技術(shù)人員看著屏幕上一組組實時傳輸回來的試驗數(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>
試驗圓滿成功，我國朝著建設(shè)以無人機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完成交付，并成功實現(xiàn)青藏高原東南邊緣氣象精細化垂直探測首飛。
兩型氣象探測型高空大型無人機，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)。兩型無人機均可掛載氣象雷達吊艙和多光譜分析儀等設(shè)備，具有航程遠、航時長、承載能力大、環(huán)境適應(yīng)性強等特點，可為海洋氣象目標(biāo)觀測、高原氣象探測、重大氣象災(zāi)害機動觀測及氣象衛(wèi)星真實性檢驗等關(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“大運會”開幕式，在青藏高原實施氣象探測……
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》，中航無人機位列其中。
2022年，中航無人機在科創(chuàng)板上市。
“我們的目標(biāo)是做國內(nèi)領(lǐng)先、世界一流的無人機產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)者?！敝泻綗o人機董事會秘書楊萍說。
“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?？紤]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產(chǎn)品類型出現(xiàn)。”李屹東說，放眼未來，無人機技術(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。同時，無人機向低成本、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，如傾轉(zhuǎn)旋翼機?！芭c傳統(tǒng)無人機相比，下一代傾轉(zhuǎn)旋翼機能像直升機一樣垂直起降，節(jié)省占地面積；同時起飛后還能像固定機翼的飛機一樣，快速巡航飛行，未來可應(yīng)用于遠程物流運輸和載人飛行?！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)鏈共同推進無人機在更多領(lǐng)域的高效應(yīng)用，例如科考、測繪、物流等?！崩钜贃|說。
對于未來無人機的應(yīng)用場景，李屹東進行了展望。
在他看來，未來無人機會被用來提供數(shù)據(jù)服務(wù)?！鞍褵o人機作為空中數(shù)據(jù)端口，針對不同行業(yè)進行數(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、更強大的數(shù)據(jù)流服務(wù)。”李屹東說，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)無人機租賃服務(wù)?！坝蓪I(yè)運行機構(gòu)，向各應(yīng)用行業(yè)提供專業(yè)化的租賃、運行服務(wù)。”李屹東說。
“翼龍”家族擴員的生態(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)與隊形，向著深邃的天空，自由飛翔。
（中航（成都）無人機系統(tǒng)股份有限公司供圖）
