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无人机飞入百姓家

2016-02-16

发明与创新·少儿天地 2016年1期
关键词:无人飞机

作为飞机界的大明星,无人机从1917年问世至今,越来越火了。

它不但在战场上所向披靡,战斗力非凡,而且在公共安全、农林、环保、交通、通信等非军事领域大展身手,发挥着举足轻重的作用,就连科研人员也忍不住找它当帮手——

巴西与英国的科学家专门设计了一款长约2米、翼展4米的小型无人机。近期,这款无人机携带重约4公斤的传感器在空中捕捉红外图像,测量植物的叶绿素数值,监控可能发生的森林火情等灾害,并为预测雨林气候变化提供数据支持。

无人机,顾名思义,就是无人驾驶飞机,是利用无线电遥控设备和自备程序控制装置操纵的不载人飞机,包括固定翼机、无人直升机、多旋翼无人机、无人伞翼机等,可以完成复杂的空中飞行任务和各种负载任务,可谓是“空中机器人”。

你或许以为无人机是伴随现代战争而出现的,实际上它诞生的时间远远早于你的预计,只是发展远不如它的兄长——有人驾驶飞机那样迅猛。

1917年,美国的斯佩里和寇缔斯对一架有人驾驶飞机进行改装,原本想把它改造为无人驾驶鱼雷攻击飞机,进行军事作战,但事与愿违,由于军方提出的作战指标太高,改装后的飞机根本达不到要求。

军方只好立即停止投资,于是这架无人驾驶鱼雷攻击飞机被搁置在襁褓之中,一放就是16年,期间无人问津。

就在无人机险些被人们遗忘时,1933年,英国费尔雷公司将一架“女王”双翼飞机改装成无人驾驶靶机并投入实际使用。从此,无人驾驶飞机作为靶机被载入航空史册,在靶场上担当重要角色。

20世纪50年代~70年代,世界上研制无人靶机的国家增加到20多个,开发了上百种型号,生产数量超过2万架,无人机的队伍越来越庞大。其中最负盛名的是美国的“火蜂”和澳大利亚的“金迪维克”。而真正用于实战的无人攻击机当数德国的V-1无人攻击机。

20世纪60年代末至70年代初,在美国和欧洲等地掀起了一场“无人机热”,各国对发展无人机寄予很大希望,竞相研制。20世纪90年代以来,无人机技术发展迅猛,无人机在太空、陆地、空中和海上发挥着巨大作用。

如今,无人机进入全面发展时期,无人机的研制和装备势头空前高涨。未来, 种类众多、功能各异的无人机将成为广袤空宇中无处不在的百变幽灵、科技舞台上一颗光彩夺目的“明星”。

“旧时王谢堂前燕,飞入寻常百姓家。”随着技术不断发展,无人机不再满足只在军事领域频频露脸,而是大玩跨界,在商业、民用和娱乐领域大展身手,用一次次实践证明了自己是能干的“巡线员”、“桥梁师”、“追踪者”……令小伙伴们惊呆了!

可移动广告牌

你没有看错,无人机确实可以当作移动的广告看板。

由于无人机轻巧又灵活,可以飞低至地面,也能飞到传统广告平台到不了的地方,无人机广告公司Hoovy和DroneCast便“聘请”无人机,让它悬挂着广告横幅,飞行于活动会场等地。

虽然无人机广告看板的存在感不如广告飞艇,在尺寸方面,宽度不及广告飞艇或大型平面广告看板,但所到之处却广受欢迎。

人们对广告的内容更感兴趣,都会走上前询问广告商品。Hoovy的创办人史塔克说,有一次无人机飞过棒球场时,当时球员和观众都停止工作,开始注视无人机。

除了利用无人机宣传广告,设计公司NAS-DRA还提出了让无人机充当概念广告牌,挂在各种各样的广告牌上,治理污染。

这些无人机与其说是无人机,不如说是一种耕作机。它们遍布城市,白天依靠阳光促进翅膀内部的植物生长,晚上则把翅膀收起来,完全包裹住广告牌,不仅可以使人们免受广告的打扰,还能影响城市环境的热平衡。

追踪飓风

无人机非常英勇,能冲入风暴中心而不会像人那样受伤。因此,美国国家航空航天局(NASA)、美国海洋与大气管理局和诺斯罗普·格鲁门公司合作进行了一个长达3年、耗资3000万美元的实验——利用远程无人机追踪飓风,揭开飓风的奥秘。

实验所用的无人机是一款经过改装的“全球鹰”无人机,翼展35米,能在空中飞行30小时,行程达17700千米。无人机上安装了用于测量风暴系统温度、水汽含量、云层结构和深度、悬浮颗粒物或尘埃水平的激光测量仪,可以采集有关风暴系统中温度、气压、风力以及湿度的数据,对风暴的发展进行详细监测。

实验者们利用无人机追踪到了很多有价值的、与热带风暴有关的数据,希望能提高对飓风的预测能力,减少飓风带来的损失。

其实使用无人机对NASA而言并非新鲜事。早在2009年,NASA就用“全球鹰”无人机开展了极端天气和气候变化方面的研究,之后又对多个热带风暴系统进行了研究。

无独有偶,美国佛罗里达大学的一个研究团队用另一种方法完成了同样的追踪任务。他们采用的是众多15厘米长的小型无人机。

这些无人机用笔记本电脑控制起飞,所需电能极少,在风流和水流的裹挟下,可以穿越暴风雨,收集与温度、气压、湿度和位置有关的数据。这些数据能帮助科学家了解飓风内部气流和水分的作用力。

航拍摄影

你知道吗?无人机可以一边飞行,一边拍摄,最主要的是,能到任何有人驾驶飞机到不了的地方,拍下绝美风景、灾难现场图片等。

2014年12月16日,一个叫做Dronestagr.am的网站收集并展示了很多用无人机拍摄的鸟瞰图,使读者能从不同角度看到世界上的人与景物。

2015年5月,重庆交警在高速公路上用无人机巡逻,抓拍车辆违法变道、占用应急车道等违章行为。那些抓拍的画面可作为处罚依据,用以弥补区间监控盲区,达到车辆规范行驶的目的。

同年8月,天津化学品仓库发生大爆炸,灾难现场范围大且情况不明,无人机又发挥了极大的作用。它飞到事故现场上空,实时拍摄高清灾难图像,对灾情和救援实现有效的动态监控。

巡检输电线路

最近,我们在输电线路旁经常看到无人机的身影,而且活动的频率越来越高,难道无人机爱上了电线?

哈哈,你们想多了!其实是无人机成了最忙碌的电力巡线员,必须得围着电线转哦。

2014年9月,“海鸥”台风来袭,广东电网公司应用螺旋桨直升机和旋翼无人机开展输电线路巡查,准确定位杆塔,排除线路故障。

同年10月30日,伴着螺旋桨的轰鸣声,一架轴距450毫米的小型四旋翼无人机在福建漳州供电公司工作人员的操控下,携带着高清摄像机向离地面100多米高的铁塔飞去,通过遥控拍摄对输电导地线、金具、绝缘子及铁塔锈蚀和污秽、线路走廊等情况进行监测,全方位获取输电线路的图像资料,实现点对点的故障查巡,定点排查可能存在的隐性或潜在隐患,及时掌握特高压输电线路设备的运行状态。

2015年,湖南省首次利用四旋翼无人机对特高压线路进行巡检。这架四旋翼无人机具有续航能力和稳定性更强、巡视质量和安全性更高等特点,对特高压导线断股、间隔棒脱爪、绝缘子损坏等各类问题进行了全方位、无盲区“问诊”。

检测桥梁&造桥

桥梁合不合格,无人机一测便知哦。

哈尔滨工程大学教授莫宏伟和他的团队研发的桥梁检测无人机成功地对上海某高速公路路段进行了实际桥梁勘测。

无人机通过加载传感器装置和导航技术,能在距离桥梁底面一定范围内飞行,提升桥梁检测的准度和精度。操作人员只要持有手机等控制设备,在地面上就可完成对桥梁底面、柱面、横梁的拍摄取证。

除了检测桥梁,无人机造桥也很在行。

瑞士苏黎世联邦理工大学的研究人员曾经操纵几架无人机搭建了一座长7.3米、能支撑一个普通成年人体重的绳桥。

那些底部安装线轴的无人机把绳绕在脚手架横竖两根杆的交叉处,牵着绳穿梭在脚手架之间,编织成一张网,可以说是一座绳桥。它们有时单独施工,有时两架无人机一起编织。

虽然目前无人机只能造出如此简易的绳桥,但这项技术揭示了建筑自动化的前景。研究人员表示,相比传统建筑机器,能飞行的机器有很多优势,尤其是它们能到达空间任何一点并能飞进或环绕任何物体。

放低身段到农田

在农业领域,无人机的作用也不容小觑。它可以监测作物生长,进行农药、水以及化肥的精确施放,找出最需要这些资源的地方,并以最快的速度运送到位。

如今,越来越多的无人机飞入农田,代替人力执行繁琐苛刻的任务。

比如,加拿大安大略省西南部地区农民用的迷你无人飞机翼展1米多,最高时速56千米,配有高清照相机,可轻松分辨地面上一颗种子大小的物体。每次升空,这种电池驱动的遥控迷你无人飞机能工作45分钟,查看大约10平方千米的土地,观察农田庄稼长势、土壤和病虫害等情况。

在日本,雅马哈的RMAX无人直升飞机已经飞了20多年。那里的许多农田位于陡峭的山地中,这些无人机可以在5分钟内料理完6亩农田,而用拖拉机是完全办不到的。

安徽省毫州市智航航空植保科技有限公司生产的无人直升机就是针对农用专门开发的。这种无人直升机能很方便地喷洒农药,不需要跑道就可以在田间地头起降。飞机上装有半自动驾驶仪和GPS卫星定位系统,大大降低了操控者操作难度和风险,提高了农药喷洒的雾化程度,使喷洒更均匀,适用于小麦、大豆、玉米、棉花等高秆作物,能节省农药20%以上,大大提高了农药利用率。

全力搜救

2013年5月,在加拿大萨斯喀彻温省发生了一场交通事故,事故的伤者很可能是世界上第一个被搜救无人机拯救的人。

当时,加拿大皇家骑警接到一个紧急求救电话。当急救车赶到后,应急响应队员无法确定伤者的具体位置,因为在事故现场方圆两百米的范围内都没有发现伤者。

随后,人们将地面搜索范围扩大到周围1千米,并出动了具备夜视功能的直升机,却仍无所获。

不得已之下,皇家骑警向加拿大警方调用了一架警用无人机辅助搜寻。这架Dragan Flyer X4-ES型号的无人机装有前视红外摄像仪,在伤者被户外的低温冻伤前,找到了他。

这只是无人机完成的众多搜救任务中的一个。美国德克萨斯州的搜救组织EquuSearch经常利用装备了红外设备的无人机来搜救幸存者。中国也如此。

2013年国庆期间,一个86岁的老人在南京汤山安基山中走失,20多个民警搜山寻找3个小时未果。这时,派出所“压箱底”的秘密武器出马了!民警遥控指挥一架小型无人机飞到500米的高空中搜索,半个小时就找到了迷路老人。

2014年7月,云南怒江州福贡县多地发生泥石流灾害。当地驻军连夜启动应急救援预案,动用无人机开展搜寻失踪者、地址勘察工作,极大地提高了救援工作效率。

如今,装备精良的无人机越来越多地应用于搜救任务,且很可能成为标准的工作方式,覆盖人类无法到达的大部分区域。

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