新业态，新机遇——无人机人工影响天气作业蓄势待发

陈兆鹏 夏欣

珠海中航通用航空有限公司

随着技术积累与进步，我国人工影响天气的能力愈发成熟。现已开发出可用于人工影响天气的无人机平台，将与有人机互为补充，相得益彰，未来发展前景巨大。

2021年1月6日，用于人工影响天气的大型无人机“甘霖-I”从甘肃省金昌市金川机场起飞，起飞后地面控制系统显示，无人机防除冰、大气探测、催化剂播撒等功能正常，系统稳定，性能满足项目要求，经过30多分钟飞行，平稳着陆。

“甘霖-I”无人机的首飞圆满成功，标志着无人机开始实质性进入人工影响天气业务领域，逐步与有人机互为补充，相得益彰，未来发展前景巨大，业务蓄势待发。

中国人工影响天气现状

近年来，在全球气候变化背景下，我国资源环境生态问题更加突显，防灾减灾形势更加严峻，农业、生态、环境、交通等行业对干旱、冰雹、雾霾、高温热浪等灾害的敏感性不断增强。为避免或减轻气象灾害，合理利用气候资源，在适当条件下通过科技手段对局部大气的物理过程进行人工影响，显得愈发重要。

图1 2021年1月6日，用于人工影响天气的大型无人机“甘霖-I”在甘肃省金昌市金川机场首飞成功。

虽然我国水资源较为短缺，但空中云水资源丰富。60多年来，我国的人工影响天气工作从艰难起步、探索发展、优化调整到稳步发展壮大—应急抗旱防雹力保丰收，常态增雨作业守护生态，重大应急保障尽责履职，将飞雹化为细雨，让甘霖润泽大地。经过在人工影响天气方面业务基础的不断夯实，高性能增雨飞机平台、重点实验室、外场试验基地的建设不断加快，初步构成了天基-空基-地基有机结合的观测网络，作业指挥系统实现了省市县业务全覆盖。已有50多架作业飞机、6500余门高炮、8200余部火箭作业系统、5万专兼职作业队伍，形成了空地一体化协同作业体系，作业规模位居世界首位。

2016-2020年，我国共实施飞机人工增雨作业5474架次、飞行14917小时，地面高炮、火箭等地面作业23余万次，年平均人工增雨（雪）作业区覆盖面积达512余万平方公里，累计增加降水约2100亿立方米。

有人机人工影响天气作业

飞机人工影响天气作业能完成地面增雨设备不能完成的任务，具有空中寻找最强雨云、滞空时间长、播撒面积广、机动性强的优点。

图2 我国已有50 多架作业飞机、6500 余门高炮、8200 余部火箭作业系统、5万专兼职作业队伍，形成了空地一体化协同作业体系。

图3 运-12 是我国最常见的人工增雨作业机型，适合低空作业。

我国从事有人机人工影响天气作业的主要机型，为“空中国王”350、新舟60、运-12、运-7、安-26、夏延等飞机。国产运-12是我国最常见的作业机型，适合低空作业，飞行高度在6500m以下，一般除了新飞机以外，带有任务载荷时可以稳定在5500m左右高度飞行，可以胜任对北方春季层状云入云进行播撤 (负温播撒窗区在2300～4000m)，但是到了夏季和中国南方的大部分季节，零度层高度往往都高达5500 ～6000m，显然负温播撒已经远在运-12的能力之外，不能满足这些地区和这些季节的人工作业需求。在实际作业中，有些任务甚至需要在7000 ～8000m的云中进行，那么座舱增压功能也必不可少，“空中国王”350和新舟60飞机是国内主流高性能人工影响天气机型。

在无人机人工影响天气方面，无人机技术具有成本低廉、经济易用，尤其便于气象部门自己控制掌握。目前，按照气象部门自己的拓宽服务领域、定位服务社会的理念，气象无人机技术也可以成为省级及以下气象部门进行包括人工影响天气作业在内的、遥感、探测和灾害监测等业务的综合平台，为人工影响天气作业航空器的选择提供了更多选项。

无人机人工影响天气作业

《中国制造2025》规划要求推进无人机产业化快速发展。我国民用无人机产业起步晚，进步快。近年来，随着工业产业链配套的成熟，以及无人机技术的发展成熟，我国从单纯的生产加工制造转向自主研发，在民用无人机制造方面处于世界前列。民用无人机产业的研发、制造和应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。

“十三五”期间，我国无人机市场平均增长率约为50%。“十四五”期间，随着政策红利、技术迭代、资本投入的“共振”，我国无人机将迎来快速扩张。

根据《工业和信息化部关于促进和规范民用无人机制造业发展的指导意见》指出：到2020年，民用无人机产业持续快速发展，产值达到600亿元，年均增速40%以上。到2025年，民用无人机产值达到1800亿元，年均增速25%以上。产业规模、技术水平、企业实力持续保持国际领先势头，建立健全民用无人机标准、检测认证体系及产业体系，实现民用无人机安全可控和良性健康发展。民航局在2020年批准了13个无人机试验区，通过试点促进无人机行业与社会管理深度融合。

2020年8月，搭载毫米波云雷达、探空仪的翼龙-10无人机，在中国气象局指挥下完成国内首次高空大型无人机台风综合观测试验，开创了CT式台风扫描的先河。

2019年3月，为解决祁连山生态修复问题，甘肃省率先探索启动大型无人机人工影响天气作业，与中国气象局、中国航空工业集团有限公司等密切合作，大力攻关，历经一年多的项目研制，人工影响天气无人机“甘霖-I”所有参数、指标均达到项目要求，并最终通过技术鉴定，进入作业效果评估和标准制定阶段。2021年1月6日，大型人工影响天气无人机“甘霖-I”首飞成功，无人机防除冰、大气探测、催化剂播撒等功能正常，系统稳定，性能满足项目要求。

图4 2020年8月，翼龙-10 无人机完成国内首次高空大型无人机台风综合观测试验。

图5 “甘霖-I”无人机首飞成功，无人机防除冰、大气探测、催化剂播撒等功能正常，系统稳定，性能满足项目要求。

人工影响天气无人机用于复杂天气下作业，是可控和可回收探测器和播撒器。在降水云系出现时，根据雷达测得的降水云系的位置，设计飞行航线。无人机自动飞向作业位置，并且工作人员可以根据天气雷达探测的降水云系实况，操控无人机修正航线，无人机到达作业区或接近作业区时，通过无人机自身的气象探测仪器探测到的温度、湿度等气象参数，工作人员可以进一步选择作业点，发出操控指令让无人机开始播撒。

大型人工影响天气无人机相对有人机，实施人工影响天气具有以下优势：

（1）适应复杂地形和气象条件。无人机操控员在地面操控，能够在复杂地形和气象条件下作业，安全系数高。

（2）冷云作业，有效防除冰。加装翼面防除冰系统，防除冰效果显著，具备冷云条件作业能力。

（3）长航时作业能力。实现先探索、后作业、再探测、再作业的试验流程，具备跨昼夜飞行能力。

（4）空地协同，精准增雨。机动性高，快速响应多种飞行指令，探测数据实时传输至地面，为作业指挥提供依据，实现“空地协同，精准增雨”。

无人机人工影响天气未来前景

国务院办公厅《关于推进人工影响天气工作高质量发展的意见》指出，到2025年，形成组织完善、服务精细、保障有力的人工影响天气工作体系，基础研究和关键技术研发取得重要突破，探索大型无人机等人工影响天气作业新方式、新手段。

中国气象局已经将大型无人机人工影响天气综合应用系统纳入“十四五”人工影响天气发展规划中进行布局。支持开展祁连山区无人机人工增雨（雪）业务试验工作，推进无人机增雨（雪）系统从试验向业务转化，推广应用。

尽管无人机人工影响天气应用方面面临一些问题：比如无人机人工影响天气的相关行业标准尚未完善，无人机行业发展与相关行业的业务应用尚未规范，专业人才队伍较为欠缺。但是未来发展前景十分广阔，尤其是高空性能、安全性能、长航时性能十分突出，可以与有人机一起构建空中人工影响天气发展新格局。■