正兴鸿业:技术创新与工匠精神
2019-09-10
本刊记者
2018年12月,BDM-A3小型固定翼无人机在高空保持2h的稳定飞行,创下海拔8050m高度的飞行记录,这并非从零开始的初创企业所能实现?
北京正兴鸿业科技有限公司(下称正兴鸿业),创立于2017年,主打产品是续航时间超过24h、航程超过2000km的长航时固定翼无人机。公司拥有16项国家技术专利和包括3名研究员、4名高级工程师、1名英国海归博士、5名工程师、8名技师的完整无人机研发团队。最振奋人心的是,2018年12月,正兴鸿业自主研发的BDM-A3小型高空固定翼无人机在高空保持2h的稳定飞行,并刷新海拔8050m高度的飞行记录。
正兴鸿业掌门人沈观清,六十年代毕业于北京航空航天大学飞机及发动机设计系,曾在沈阳飞机设计研究所担任飞机一体化设计系统副总师,八十年代来到美国西北大学攻读土木工程系力学专业,随后在多家外企任职。2006年,执着于高效气动设计技术的沈观清,将创业项目瞅准了无人机。潜心磨剑十三年,沈观清为无人机项目倾注了心血,带领团队开发出8种型号中小型固定翼无人机和2种特种无人飞行器,同时开展“临近空间无人机”项目并完成基本论证设计和制造工艺准备。其中BDM-A3、BDM-B2、BDM-C1、BDM-EA、BDM-EB、BDM-V2这6这种型号无人机可投放使用,垂直起降BDM-V2无人机不久将登陆市场,“飞碟”BDM-FD1无人机正进行飞行性能测试。这些不同外形的无人机,设计之先进令人称奇,正兴鸿业究竟有什么独门秘笈?
究其根本,离不开十年如一日的技术创新和工匠精神。2019年3月,沈总在接受《无人机》记者采访时披露了公司无人机的关键技术、设计特点、应用范围、发展历程及未来规划。
关键技术
沈总在采访中表示,正兴鸿业已掌握长航时、高空、垂直起降无人机的关键技术,太阳能混合动力关键技术,特种无人飞行器关键技术。目前拥有自主知识产权的小雷诺数低速机翼翼型技术及矢量涵道风扇技术,油电混合动力技术,试飞成功的长航时无人机气动布局设计技术,垂直起降、矢量涵道风扇特种无人飞行器及飞行控制系统技术,特种轻质、高强度、低成本复合材料蒙皮技术等。
型号发展
沈总在采访中回顾说,正兴鸿业从2006年3月开始从事中小型固定翼无人机和特种飞行器研发,生产和运营,公司向市场推出的高端长航时多用途无人机,广泛应用于林业、农业、海事、城市综合管理、高寒高原地区侦察、应急救援、消防等领域,产品性能及质量获得用户认可。2017年公司一举赢得军方某型无人机竞标项目;2018年3月在新疆某基地,BDM-A2无人机从3100m高空起飞,达到最高升限5000m;2018年底参与内蒙古某基地军方某应急项目试飞,在摄氏零下200C至零上450C天气状况下,BDM-A3无人机起飞高度1100m,创下海拔8050m的高空飞行纪录,并在6000m续航1h。这些成果,是沈总深耕长航时无人机技术十余年,努力奋斗得来的。如果在这些无人机上安装小型卫通天线,将成为执行军民任务的远程无人机。
BDM-C1中空长航时无人机
BDM-C1是正兴鸿业自主研发的一种中空长航时无人机,以一台汽油发动机为动力,采用襟翼和副翼的下单翼、V型全动平尾、前三点起落架常规布局,机翼分成二部分,中机翼固定在机身中部,V型平尾具备差动和随动控制,满足纵向横向的飞行姿态控制,每侧平尾都具备独立双路电传操纵。可收放主起落架装在机身中翼二侧,前起落架装在机头下部。所有副翼、平尾、起落架收放和转向均采用双路电传操纵,设计过载为正3.0负2.0。
该无人机可持续跟踪监视移动目标,指示移动目标及准确定位坐标,实时传输中低空任务图像,也可自主飞行执行长时间巡逻和地面测量等侦察任务。
翼展7.6m的BDM-C1拥有很高的升阻比,高抗剪性能的特种蒙皮采用轻质碳纤维复合材料及铝合金制成,连接件为特制钛合金螺栓。中部机身上部为电子设备舱,主油箱位于机身中部,前机身的任务设备舱可选装各种光电吊舱、摄相机、红外相机等监视侦察任务载荷。
BDM-C1是全自动、全天候飞行(仅指细小雨天,地面自然风速不大于11m/s,气温摄氏零下200C到零上450C)的无人机。起飞滑跑距离(在混凝土或公路上起飞)小于100m,降落滑跑距离不大于100m(高度为10m至停止滑跑)。单机飞行高度为4000m时,无线电控制半径约为100-150km。双机或多机配置飞行,最大控制半径为1000km,实用半径500km。飞行高度1500m时,最小巡航速度66km/h,最佳飞行速度约为85km/h。
通过正兴鸿业BDM-B2、BDM-C1长航时无人机与美国全自主飞行小型长航时无人机典型代表RQ-21A“扫描鹰”技术参数比较看出,正兴鸿业BDM-B2、BDM-C1长航时无人机的性能已超越RQ-21A“扫描鹰”。
结构设计与强度
机身为半硬壳结构,前机身外蒙皮采用高強度玻璃刚制成,中机身是7075高强度铝合金框架和碳纤维复合材料蒙皮,后机身是全碳纤维复合材料管状结构。机翼为特种复合材料框架的双棵结构,采用碳纤维复合材料工字棵。全动平尾为单棵结构,由钛合金转轴和铝合金基座组成,棵是碳纤维复合材料工字棵。所有碳纤维复合材料由T300高强度纤维和双马树脂制成,具有高质量、高可靠性。零部件和结构连接件均采用特制高精度钛合金和不锈钢。
飞控与导航
采用致导科技(北京)有限公司飞控设备,提供自主起降和全自动飞行,可预设航线和编程,在可控飞行范围内利用机载电台改变航线,以适应任务变化。如机载设备发生故障无法继续完成任务时,无人机自动返航。可控范围是指机载无线电台接收指挥中心指令的范围。当飞行高度大于4000m,可控半径大约为150 - 200km。
维护与运输
BDM-C1无人机可折分成前机身、机翼、后机身、平尾四部分装入二个包装箱,整个系统装入一个公务车内,非常易于运输。使用前,20 - 25min内可快速组装成整架无人机。
BDM-C1具备一个包括人工遥控设备、GPS远程飞控系统的便携式控制箱,兼作远程控制的图像信息显示器以及一个供充电机使用的便携式汽油发电机。
该机可在长度约为100 - 150m,宽20 - 25m的平坦土跑道或混凝土跑道起降,如果有一段公路,起降更方便。
“飞碟”BDM-FD1无人机
“飞碟”BDM-FD1是正兴鸿业开发的一种垂直起降、新型特种无人飞行器。其平面形状为圆形,上下面为双曲面,装有二个倾斜方向舵,具备良好的气动特性和机动性,可在0 - 4000m高度搭载任务载荷任意悬停,避障,翻越建筑物、河道、峡谷。
具有垂直起降功能的“飞碟”BDM-FD1无人机,采用油电混合动力系统驱动带有矢量气动舵的涵道风扇,因此飞行中可始终保持较高的升阻比,具有良好的加速度和较长的续航时间。矢量气动舵的飞控、高效涵道风扇技术以及油电混合动力系统的结合,使“飞碟”BDM-FD1具有良好的飞行性能,尤其可作机动飞行,在空中任意高度进行长时间的定点、定方向稳定悬停。“飞碟”集成了自主式飞控、导航设备(GPS、北斗和惯导),可搭载一台三光吊舱(可见光、红外光和激光测距仪),也可携带30倍SONY相机或摄像机,航拍高清图片和跟踪移动目标。“飞碟”采用可收放起落架,全盘光滑无突出物,具有全向隐身特性。这些特性决定了“飞碟”具有广泛的应用场景。根据需求,可定制不同尺寸、携带各种任务载荷设备的“飞碟”无人机。
BDM-YJ-90应急救援飞行汽车
BDM-YJ-90最大起飞重量420kg,可搭载100kg任务载荷,续航时间1-2h,飞行高度0- 4000m,航程200km,飞行速度0- 140km/h,最大飞行速度超过120km/h,可作为战场救援和难以超越地形如高山、河网地带、峡谷地区的应急物资补给。
BDM-LCKJ-01临近空间无人机
BDM-LCKJ-01是一种以太阳能转换电能和内燃机发电为组合动力的临近空间无人机,最大起飞重量520kg,可搭载50kg的红外光电载荷、卫通通信系统和小型合成孔经雷达,在20 - 24km高度持续飞行10 - 15天。该无人机有望成为占领临近空间的战略武器。
未來规划
并未满足成功的正兴鸿业,还在做更多的大胆尝试。沈总表示,公司将按照自身的发展节奏探索前沿技术,未来将研发最大起飞重量150 - 300kg的垂直起降、多用途无人机,为海军研发侦察、监视军用无人机和小型预警机。发展最大起飞重量520kg,可在24km高空平飞10 -15天的临近空间无人机。2019年将同北京航空航天大学合作成立联合开发实验室。