无人运输机就要来了
2019-09-05啸峰
啸峰
近几年来,中国在无人机领域持续发力,已经迅速成为世界上无人机技术最领先的国家之一。从“翼龙”和“彩虹”系列察打一体无人机、“翔龙”远程高空无人侦察机到“神雕”无人预警机、“利剑”隐身无人攻击机、“暗剑”高速无人战斗机,无论哪个型号与老牌无人机强国同类产品相比都不逊色,并且还有所创新。而无人运输机的发展,则成为了中国航空技术人员在无人机领域发展的新方向。
“探路星”航空工业无人运输机的首次积极探索
“探路星”是航空工业第一飞机设计研究院(以下简称“一飞院”)在“小鹰”500通用飞机的成熟平台基础上设计改装的一款通用型无人运输机,可用于执行侦察监视、遥感测绘、环境监测、目标定位和通讯中继等任务。
“小鹰”500通用飞机由一飞院自主设计,是我国第一架按照中国民航适航条例设计生产、拥有完全自主知识产权的轻型多用途飞机。“探路星”通用型无人运输机,继承了原型机的优良品质,保留了原机经济高效的布局,更重要的是在系统性能方面做了大幅改进和提升,自主开发了飞行控制系统,配备了先进的地面站数据链路,为今后的长远发展奠定了良好的基础。
“探路星”无人运输机系统由系统平台、数据链路和地面控制站三部分组成,航空工业完全掌握其气动、结构、强度、航电、飞控等全套系统设计、制造、试验和检验,具有完全自主知识产权;同时,一飞院还根据市场和客户需求开展了各种适应性、功能性的加、改装,不仅能够占据无人运输机产业价值链的顶端,更能有效保障改装安全、运营安全、国家安全和人民生命财产安全。
AT200全球首款3吨位级货运无人机
事实上,使用无人机运输物资并不是什么新鲜事。2012年,美军在阿富汗就曾经使用无人直升机调运物资,当时美军采用的是以卡曼K-Max直升机为基础改装的无人机,效果比较显著。值得一提的是,全球首款吨位级货运无人机是由中国研制的AT200,该机改自新西兰P750飞机的机型,于2017年26日成功首飞。
AT200是世界上第一款载重能力超过1吨的无人机,其最大载荷达到1500千克。在此之前,世界上载重能力最强的无人运输机是以色列的“鸬鹚”,该机最多可携带500千克货物,AT200的载荷达到其三倍。与K-Max无人型和“鸬鹚”相比,AT200的弱势是不能垂直起降,但是该机对起降场地的要求不高,适用范围比较广泛。
AT200大型货运无人机正式启动于2016年6月,由顺丰速运(集团)有限公司和陕西炼石有色资源股份有限公司旗下朗星无人机公司与中国科学院工程热物理研究所为总体单位,联合航空工业618所、中电54所、航天773所、西工大等单位研发。
AT200
◎飞机全长11.84米
◎翼展12.80米
◎高4.04米
◎最大起飞重量3.4吨
◎货舱容积10立方米
◎巡航时速为313公里
◎续航时间长达8小时
◎航程2183公里
◎实用升限6098米
AT200无人机配备了先进的飞控系统和指挥系统,彻底摆脱了对飞行员的依赖,在指控中心即可实现飞机的“一键自主起降”,还可同时控制多架无人机。只需监控无人机的状态,必要时由无人机飞控手进行简单的操作即可改变飞行状态,极大降低了货运成本和无人机操作难度。
飞机全长11.84米、翼展12.80米、高4.04米、最大起飞重量3.4吨,可谓国内外民用无人机领域个头最大的家伙,其货舱容积10立方米,再加上1.5吨的有效载荷,该机的货运商载能力国内外首屈一指。
飞鸿98
◎最大起飞重量5.25吨
◎最大载重1.5吨
◎最大容积量15立方米
◎飞行高度4500米
◎巡航速度180千米/小时
◎最大航程1200公里
◎起飞与着陆距离最短仅有150米
同时,AT200无人机巡航时速为313公里,续航时间长达8小时、航程2183公里,实用升限可达6098米,即使在陆运交通不发达及多山的西部、高海拔地区,也可高效完成点对点的货运支线运输。此外,该型无人机在同级别的飞机中具有惊人的起降能力,满载货物时200米内即可完成起飞和着陆,能够在未铺筑的简易跑道甚至是土坡、草地上起降,解决了高海拔、山区等难以抵达地区的起降问题。
飞鸿98我国首款全自主制造无人运输机
2018年10月16日,中国航天科技集团有限公司第九研究院自主研发设计改造的大型商用无人运输机飞鸿98,在内蒙古包头试验场试飞成功。这是我国第一款全自主制造的无人运输机。
飞鸿98是在过去我国运5B的原型机的基础上改造而成的,最大的载重量可以达到1.5吨。运5B运输机用途广泛,自1957年首飞以来,已有超过60年的历史。此次飞鸿98系统平台是以运5B运输机为基础平台研制的自动化无人化运输系统。
飞鸿98大型商业无人机是在我国航天成熟的飞控技术、测控技术以及感知传输技术基础上,进行了改造。该无人機的特点是起降简易、操作简便、技术先进、飞行可靠、成本也非常实惠。它是军民融合一个重要载体,后续在军民领域都会发挥很大的作用。
飞鸿98无人运输机最大起飞重量5.25吨,最大载重1.5吨,最大容积量15立方米,飞行高度4500米,巡航速度180千米/小时,最大航程1200公里,起飞与着陆距离最短仅有150米,可用于复杂地形情况下的多用途物流运输。
有人机到无人机的无缝对接
无人运输机的优势在于,将飞行员的驾驶技能和应急处置经验,变成了飞控计算机人工智能的软件,极大地提高了飞机的安全性;同时舍弃了飞行员座椅、救生、环控等设施,降低了相应的维护成本;最重要的是相比有人驾驶,无人机不会疲倦,可以大大提高工作效率,为物流企业大幅度降低运营成本、提高经济效益。对于海岛、山区、高海拔运输补给等都有很广阔的用途。
事实上,大型固定翼有人飞机能否改为无人飞机在全球飞机界有着巨大争议。有人机性能质量可靠,经济技术指标先进,如果能够改造成功,将大幅缩短其研制和批产时间,但改造的最大难点在于三个未知,即气动特性未知、质量特性未知、接口关系未知,其难度在某些方面甚至超过了全新研制一架无人机。
以AT200为例,研发团队以该支线客机为载体,充分运用国内优势技术,快速建立起了智能物流无人机的改造方案、研制流程和测试规范。经过17个月的艰苦攻关,研发团队突破了有人机改无人机总体设计、飞机一发动机一控制系统匹配和系统综合测试等关键技术。同时,为保证飞行安全和系统可靠性,采用了多余度飞控导航系统、抗干扰链路、数字化智能配电技术等,奠定了AT200吨位级物流无人机诞生的技术基础。
顺丰曾经评估认为,通过无人机运输货物,虽然运输成本是汽车的三到四倍,但时间要比汽车节约3倍以上。因此,在无人运输机的研发上,国内快递货运业巨头顺丰也一直都走在了前列。不但积极参与了AT200吨位级物流无人机和飞鸿98大型商业无人机的投入研发。还于2017年正式宣布,顺丰大型物流无人机总部基地项目落户成都双流自贸试验区,在启动全国首个将大型无人机运用于支线物流运输的项目正式落地的同时,也掀开了物流快递行业无人机送货的新篇章。
有评论指出,飞鸿98国产化大型商业无人机系统飞行试验的成功,拉开了国内大型商业无人机适航认证的序幕,展现了大型商业无人机落地应用的可行性:而作为航空工业无人运输机的首次积极探索,“探路星”无人运输机的研制则将为今后无人运输机产业的健康发展树立新的标杆。