基于有人驾驶客机改无人运输机的若手思考

林一平

在国内引入无人机技术，研究客改货型飞机进行的结构和系统的相应变更与改进，构建无人机运行管控系统，利用卫星定位、导航技术搭建天空地协同的指挥管理网络，实现远中近程无人运输机常态化运营具有军民融合、快捷空运的实用价值和广阔市场。

上海交通大学

当前全球无人机技术已进入一个智能化、信息化、大数据、云平台的新时代，有条件将有人驾驶客机改为无人运输机。然而即便已经具备技术，目前的客机改货机工程仍需要研发人员明确设计任务，解决主要矛盾，体现创新思维，周全解决难题。

明确设计任务

随着航空货运市场的快速发展，国内外航空公司在购人大量新机的同时也面临着飞行员大量短缺的难题，如何能在短时间内解决这一难题，正考验着航空公司管理层的智慧。作为解决方案的创新举措之一，就是将现役飞机平台改装为无人运输机，组成专业的运输无人机机队去完成空运任务。

国内外航空界都有根据实际需要而将现有客机改为货机的实例，其中既有临时改用的，也有永久改型的。除了有在原型机设计时就明确有客机型号和货机型号外，近年来又出现将有人驾驶客机改为无人运输机。但是不管用途如何变更，其技术的基本性质不会改变。即干线喷气客机改为货机后还是干线喷气货机;改为无人运输机后仍然是干线喷气无人运输机，不可能变成远程喷气无人运输机。这与战术运输机不可能突变为战略运输机是同样的道理。

例如某型客机在设计任务中已经规定是支线喷气客机，这就意味着它在商载不变的情况下不飞中远程航线。即便是在客改货后也同样飞支线航线，或客改货型无人机照样是支线喷气无人运输机，不会变成远程喷气无人运输机。因为虽然用途发生变化，该飞行平台的基本设计任务未变，支线运输的性质未变。

因此，有的学术论文中多处提及支线喷气客机改货机后，满载状况下可执行远程飞行任务，这种提法有违商载航程图结论，显然并不正确。

解决主要矛盾

客改货型无人运输机主要解决机上无人驾驶和完成货运两大问题。具体途径可以通过对原客机机身、飞行操纵系统等进行改进、改装、更新来实现。

其中，对客改货型无人运输机的改装可以是一部分改装，或大部分改装;一部分更新，或大部分更新，乃至全部更新。部分改装包括操纵系统、飞控系统等。

重点是将有人驾驶方式改为机上无人驾驶方式。需要明确是保留原来机械软式操纵系统，还是改为电传操纵系统;明确是否采用多余度电传操纵系统，以及相配套的飞控系统。

针对客改货型无人运输机提出的运营管理要求，应采用针对性的近、中、远程操控，对机载系统中的飞行管理系统与自动飞行控制系统进行具体的更改，以适应全程飞行的操控。

体现创新思维

客改货型无人运输机的运行可以是传统的地面站逐段引导模式，也可以是现代的卫星加地面站引导模式，还可以是自主飞行模式见图1。这体现了一个由初级到中级，由中级到高级的阶梯式模式。着手系统设计时需要从本国的国情出发选择决定最适合的飞行模式，以可靠、安全、有效、实用、经济作为评价指标。整体技术上既不保守，也不会太超前，更不能落伍，要体现创新思维，有一定的技术先进性，同时留有后续可供多次技术升级的空间，从而拥有强劲的市场竞争力。

倘若客改货型无人运输机技术上仍然仅依赖于地面站的引导与协同，这已经不是新技术，这意味着无人运输机仅能在固定航线飞行，那么用于执行非固定航线的应急救援等任务就会存在问题，受到没有地面站引导或地面站受损、失效等因素的制约。

国内倘若先期采纳北斗卫星导航加地面站引导的模式，开发客改货型无人运输机，现阶段已经具备技术条件和技术基础，一旦体系成熟就可实现高速发展，并体现出整体的先进性见图2。

倘若军民融合执行得好，中期可开发客改货型无人运输机，采用基于Al技术的自主飞行模式，由此可比肩或赶超欧美发达国家，抢占国际航空運输的新高地，取得适航话语权，抢先获得客机无人化改装市场的占有率。

周全解决难题

在构建客改货型运输无人机的顶层决策时，就要考虑好是否一步到位，还是分阶段实施递进。前者风险大，必须有十分的把握，要具备成功技术的支撑和经验的积累;而后者风险小，需要阶段目标的实现与过渡，然后递进。即可以先保留单人监控无人驾驶，成功后再采用机上全部无人驾驶。至于究竟该采取哪种方式尽可能满足改装周期短、见效快、成本低、风险小的需求，则需要进行全面考量、综合权衡及科学决策。

着手客改货型运输无人机项目应遵循“减一改一融”的原则，即需要去除有人驾驶的一些设施和系统，保留一些共性的设施和系统，变更、改装和完善部分设施和系统，考虑管线的对接和系统的融合，达到功能一致及性能不下降，完成有人驾驶向机上无人驾驶的转型升级见图3。并且，尽量保持客货运这两种机型的共同性，为使用和维修提供便利。

（1）客改货型无人运输机首先需要改客舱为货舱，拆除客舱内的全部航空座椅和旅客行李架、氧气面罩、多媒体设备等;

（2）拆除客舱内的环境保障系统及其装置;

（3）拆除驾驶舱内的正面、中央、左右两侧、舱顶的仪表板及附属线路，拆除左右座椅、人工操纵机构、操纵手柄等;

（4）拆除驾驶舱内的通信设备、多媒体设备和电子、电器线路;

（5）保留客机总体布局和气动布局，保留机翼、机身、水平尾翼、垂直尾翼等部件，确保无人机与原客机气动性能的一致性;

（6）保留动力装置，确保“客改货”型无人运输机与原客机动力性能的一致性;

（7）保留辅助动力装置，确保“客改货”型无人运输机供气、供电等的实际需要;

（8）保留燃油系统，确保“客改货”型无人运输机动力装置的燃油供应及正常使用;

（9）保留液压系统，确保客改货型无人运输机保持轻便、良好的操纵性;

（10）保留除冰、防雨系统，确保客改货型无人运输机在复杂、恶劣气象条件下依然能够可靠使用;

（11）保留防火系统，采取周全的自动喷淋、二氧化碳、干粉灭火系统，确保客改货型无人运输机在发生火情时能迅速扑灭火点，控制火情扩大和蔓延;

（12）需要对原来的客舱地板等进行结构加强，提高其承载能力，同时在货舱内安装地板滚轮和系留装置，安装舱内使用的电动起重机等。做到严格控制任务载荷重量，但又不能超重。另外，还需根据实际需要对货机起落架进行加强，以满足承载重载荷的要求;

（13）需要保证客改货型无人运输机在起降过程中的安全可靠，尤其确保在高原、复杂气象条件下在机场起降的安全;

（14）需要确保客改货型无人运输机在低空支线航线上的安全，有一套应对风切变、山区复杂地形的对策等;

（15）客改货型无人运输机不是进行简单的腹舱运输，而是实现运输机的货舱模式，需要在机身结构设计方面具体落实货舱门的开口位置和开口数量。例如开设机头舱门和两侧舱门，保障装卸货物的速度和效率最大化;明确货舱门开口的具体结构及补强措施;对货舱门开口地板等位置进行补强，使其结构更加坚固耐用;

（16）提高机载系统的信息化、智能化水平。经过技术升级使客改货无人运输机的信息化程度缩短代差，达到与整个通信行业同步发展的水准;增进客改货型无人运输机通过互联网与外界的商业联系和沟通;5G也将解决客改货型无人运输机操控信号传输延时问题;大数据、云计算及图像识别等技术的应用将极大提升全程自主飞行品质，使每一环节精准有效，确保飞行安全;区块连能提供更好的营商环境，有利于客改货型无人运输机不断提高营运效率，增加收益并盈利。

应该明确客改货型无人运输机的技术性能指标，并与客改货型有人驾驶货机进行一番比较，论证其必要性。客改货型无人运输机的更改还必须符合国际民航的适航条例，适应航空货运的系列要求，在取得民航局方验收并颁发补充型号证书后才可作为货机投入运营。

对于客改货机型，现在有多种性能优良的平台可根据任务需求进行改装，不仅机源充裕，而且机龄也较为合适;不仅拥有众多国内外用户，而且改装市场也遍及全球多地，尤其是亚太地区和中国航空运输市场呈现上升趋势。据波音公司预测，未来20年，全球客户将需要超过1000架窄体客机改装的货机，其中1/3的需求来自中国市场。

目前已知国外可供客改货的宽体机型共有5款，分别为波音747-400、767-200、767-300和空客A330-200/300、A300-600。國外可供客改货的成熟窄体机型共有5款，分别为波音757-200、737-400、737-300、MD-80和CRJ200.这些机型绝大多数是双人制驾驶组。倘若前期由双人制驾驶组改为单人制驾驶作为过渡，另外一半交由机上无人驾驶系统执行，便可省去一半飞行员，有利于航空公司的减人增效，或继续扩大货机队伍。

倘若随着无人机技术的日益成熟，后期全部改为机上无人驾驶。那么在确保飞行安全、可靠的同等条件下，航空公司在理论上不仅可省去全部飞行员，而且机队的智能化程度也将大为提高，由人为因素导致的事故率将明显下降，执行力会大为增强，更有利于航空公司的经营效益大幅提高。届时，航空公司的飞行员大量短缺的矛盾将得以缓解，而且其组织架构、经营业务、服务品质、整体面貌也都将焕然一新。

综括上述，客改货无人运输机项目能以较小代价构建起无人机运行管控系统，精简人力资源，节省航空公司运营成本，提升空运效率。客改货无人运输机项目紧密贴合我国在研型号的工作，推动国产货机的新发展，符合国家中长期发展战略及航空运输市场需求，可更好服务国内经济建设，服务“一带一路”沿线国家的空运。