深瞳工作室出品
科技日?qǐng)?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(jí)地震救援行動(dòng)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(tái)競(jìng)技?！敝泻剑ǔ啥迹o人機(jī)系統(tǒng)股份有限公司（以下簡(jiǎn)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(cè)、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(jī)。
“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(shí)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(gè)個(gè)塌方地點(diǎn)被精準(zhǔn)定位，搜救畫面被實(shí)時(shí)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(dòng)信號(hào)具有長時(shí)、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(chǎng)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(jiǎn)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(dòng)力系統(tǒng)定義，有油動(dòng)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(chǎng)景不一樣，設(shè)計(jì)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(jī)。此后100余年，伴隨著動(dòng)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(huì)平飛，到可以按規(guī)劃自動(dòng)起降，并完成復(fù)雜動(dòng)作；從低速、低航時(shí)、短航程，到高速中高空、長航時(shí)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。
翼龍-2無人機(jī)。
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?jiǎng)恿ο到y(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(dòng)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(dòng)作靈活機(jī)動(dòng)、控制精準(zhǔn)。機(jī)頭下方的高清光電吊艙，如火眼金睛，將識(shí)別到的高清畫面實(shí)時(shí)回傳，航程越遠(yuǎn)，識(shí)別范圍越廣。
“低空盤旋和‘8’字繞飛等動(dòng)作，對(duì)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行360度拍攝?！币睚?2飛行表演現(xiàn)場(chǎng)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?！崩钜贃|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(shí)、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(hào)豐富多樣。2018年，“翼龍”無人機(jī)獲第五屆中國工業(yè)大獎(jiǎng)，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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，中國航空工業(yè)集團(tuán)有限公司審時(shí)度勢(shì)，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(hào)的同時(shí)，中航無人機(jī)也開始探索“一機(jī)多用”。
“我們?cè)诿裼妙I(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。”中航無人機(jī)市場(chǎng)發(fā)展部副部長楊翰如說。
翼龍-2H應(yīng)急救災(zāi)型無人機(jī)。
僅翼龍-2這個(gè)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(dòng)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。“達(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(huì)出現(xiàn)氣動(dòng)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(huì)導(dǎo)致無人機(jī)損毀的災(zāi)難。”李屹東說。
為此，李屹東帶領(lǐng)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，協(xié)同多個(gè)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(chǎng)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(shí)搭建試驗(yàn)測(cè)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(gè)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。
翼龍-1E無人機(jī)。
多元搭載應(yīng)對(duì)不同需求
百變“翼龍”，應(yīng)用場(chǎng)景不斷豐富。
2021年1月6日15時(shí)24分56秒，在甘肅省金昌市金川機(jī)場(chǎng)，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(cè)、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。
翼龍-1E無人機(jī)。
這時(shí)，“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(hào)塔被沖毀，導(dǎo)致通訊中斷，全鎮(zhèn)人員失聯(lián)。
面對(duì)洶涌而至的洪水，深陷“斷網(wǎng)”“斷電”困境，整個(gè)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(shí)，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(shí)恢復(fù)中國移動(dòng)公網(wǎng)通信……恢復(fù)時(shí)間只有五小時(shí)！請(qǐng)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(gè)應(yīng)急通信平臺(tái)。米河鎮(zhèn)50平方公里范圍內(nèi)恢復(fù)了應(yīng)急通信。
這時(shí)，“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(cè)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(cè)試驗(yàn)。
當(dāng)日9時(shí)，隨著對(duì)講機(jī)里傳來的“放飛”指令，搭載著毫米波測(cè)云雷達(dá)、掩星/海反探測(cè)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(cè)儀器一起，對(duì)海洋上空云系、溫濕廓線分布以及海面風(fēng)場(chǎng)等氣象要素進(jìn)行協(xié)同觀測(cè)。
在無人機(jī)氣象保障服務(wù)指揮調(diào)度平臺(tái)上，技術(shù)人員看著屏幕上一組組實(shí)時(shí)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(cè)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(cè)體系這一目標(biāo)，邁出重要一步。
這時(shí)，“翼龍”成為勇斗臺(tái)風(fēng)的“追風(fēng)者”。
今年6月28日，國家級(jí)機(jī)動(dòng)觀測(cè)業(yè)務(wù)在四川省自貢市啟動(dòng)。
啟動(dòng)儀式上，兩種型號(hào)的氣象探測(cè)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(cè)首飛。
兩型氣象探測(cè)型高空大型無人機(jī)，是我國首次專為氣象探測(cè)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(tái)。其中一款針對(duì)高原任務(wù)，另一款則針對(duì)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(shí)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(cè)、高原氣象探測(cè)、重大氣象災(zāi)害機(jī)動(dòng)觀測(cè)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(shí)，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(cè)，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(huì)”開幕式，在青藏高原實(shí)施氣象探測(cè)……
融合新技術(shù)拓展應(yīng)用場(chǎng)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?！敝泻綗o人機(jī)董事會(huì)秘書楊萍說。
“為順應(yīng)國內(nèi)外市場(chǎng)發(fā)展，我們也在研發(fā)1噸級(jí)以下的無人機(jī)。考慮到市場(chǎng)需求、技術(shù)發(fā)展等多方面因素，后續(xù)會(huì)有更多樣的無人機(jī)產(chǎn)品類型出現(xiàn)。”李屹東說，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(huì)更‘聰明’。”李屹東說，在目標(biāo)識(shí)別、態(tài)勢(shì)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(shí)，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(shí)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(huì)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(shí)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(huì)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(cè)繪、物流等?！崩钜贃|說。
對(duì)于未來無人機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景，李屹東進(jìn)行了展望。
在他看來，未來無人機(jī)會(huì)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(duì)不同行業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)、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)。”李屹東說，這個(gè)功能將用于環(huán)境監(jiān)測(cè)與執(zhí)法、消防、管線監(jiān)測(cè)、道路監(jiān)控、智能空中交通、邊境巡視、災(zāi)害探測(cè)、石化大氣污染、氣象探測(cè)等場(chǎng)景。
新的業(yè)態(tài)里，未來還會(huì)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)。”李屹東說。
“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(chǎng)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。
（中航（成都）無人機(jī)系統(tǒng)股份有限公司供圖）
