無人機在航空維修領域的應用

張金濤

目前，航空裝備維修領域中出現了一種新的支持技術和手段-利用無人機輔助航空維修，該技術屬于無人機在航空裝備維修領域的具體應用，被國內外航空裝備供應商和使用商廣泛關注。本文就該項技術的應用場景進行了分析，重點論述了軍民領域中無人機在航空維修領域的應用現狀。

隨著軍、民用航空裝備規模的增加，全球航空維修產業維持持續增長。這不僅歸因于眾多新機型、新發動機和新部件的研制與生產，也得益于許多老舊飛機和發動機都在延壽運營。面對上述的巨大維修需求，軍民用飛機平均每架要配備二三十個維修人員，并且對維修人員的技能需求還在不斷增加。鑒于上述矛盾和無人機在遠程遙測、續航時間、飛行品質上有了明顯的突破，從而可以為無人機在航空維修領域的應用提供良好的發展前景。借助無人機，通過遙感測量等技術，采用多傳感器集成的方法，可實現部分航空維修檢查工作的全自動化開展。

技術應用

航空維修涉及的業務非常廣泛。可能包含日常維護保養和一般保障勤務，檢查和排除故障，調整和校正，機件的更換，小修，周期性工作，飛機及其設備、機件的中修、大修，部分零件的修配和制作，系統、設備的測量試和校驗，改裝和較大的周期性工作等。結合無人機的機動性、全方位探測和實時儲存分析的特點，航空維修中的人工檢查等業務比較適用于無人機檢查來替代人員巡檢。該項新技術通常在以下方面具有應用前景：

（1）雷擊損壞檢查

目前飛機庫中無人機的最大用途是直接目視檢查雷擊損壞。國外部分供應商正在試驗無人機，以便在已知或可疑損壞后檢查機身。雷擊后手動檢查需要4～6h，而無人機的使用可以在30min內完成檢查。

（2）定期維修

無人機可用于飛機的定期維護工作。在大量維護工作之間，無人機可以掃描機身并進行計劃維修，或在租賃檢查之前掃描機身，以確保零件處于正常狀態。國外已成功開發了相關完整的系統，以幫助工程師進行機身檢測，其無人機和板載傳感器可以進行信息實時交互并查詢數據庫，因此工程師可以快速得到檢查結果并據此進行深度維修決策。

（3）交付備件

在飛機維修部過程中，無人駕駛飛機可用于提供備件。這將減少機庫的地面復雜程度并提升維修速度和效率。

（4）自動檢測缺陷

無人機可以根據航空公司提供的缺陷數字圖像庫，對無人機收集的圖像結果進行編目和比較，這些圖像也可以存儲在云端以進行視頻識別，使工程師能夠查明潛在的損壞情況，以便選擇深度檢查。

民航領域應用

目前，民用航空領域在技術的創新和應用上處于領先地位。以空中客車公司使用無人機30min完成整機外觀檢查為例。空中客車正研究使用小型無人機進行航班飛機的外觀質量檢查。此舉主要是為了減少利用人工目視檢查飛機外觀劃痕、凹陷或者噴漆瑕疵等所需的時間。

空中客車使用的小型無人機攜帶一個高分辨率相機，由自動飛行控制系統操縱按照預定航跡在飛機上表面周圍飛行，全程由一名駕駛員監視。無人機拍攝的圖像自動存儲并被編譯成一個三維的數字模型，用于和完好外觀比對分析外觀質量瑕疵。空中客車表示，這種方法有助于改善質量可追溯性，阻止和減少飛機損壞。

通常情況下，飛機質量檢驗員需要利用升降平臺花費2h進行飛機表面質量檢查，而采用小型無人機僅需10-15min，同時還提高了安全性和舒適性。空中客車目前正在一架A320上進行全尺寸的工業級測試，并將在其它項目上使用無人機進行檢測。

和空中客車類似，國外的易捷航空也進行了相關的技術研發和測試。易捷在其分布于歐洲的10個工程基地使用小型無人機檢查飛機損傷。數據顯示預編程無人機可以將飛機遭受雷擊或雹災后所需的檢查時間從超過24h減少到2h，并幫助后續的詳細人工檢查精確定位，減少停飛時間。

當前，如果飛機遭受了雷擊或冰雹，工程師必須首先找到受損位置，然后測量和判定該區域是否為 關鍵區域，是否會對飛機產生安全影響。過去，人工的繞機檢查機體損傷會持續6至8h，而且還需要穿插其他工作環節。為了縮短時間和提升效率，易捷航空和英國藍熊系統公司聯合開發的專用于檢查的Riser四旋翼無人機。Riser能在室內操作，避免與人員和飛機的碰撞，自動構建三維圖畫，基于數據庫，其掃描技術可以實現微米級別的損傷探測和識別。

軍用領域應用

為了強調任務成功概率，考慮到維修任務工作量巨大，軍用領域的維修要求并沒有民航那么系統和嚴格。所以，使用更先進的檢測手段，提高檢測效率，降低檢測人員的數量和技能要求，也是軍方始終在探索的重點。

以美軍為例，其412測試聯隊使用新興技術，在Lewis-McCord基地使用了無人機（四軸飛行器）對C-17 運輸機進行外部的維護檢查。測試組首次在飛行線上使用了一個小型無人機系統，第二次應用了大型四軸飛行器，測試結果良好。根據測試情況，該無人機配備了攝像機，通過程序和人員的控制，無人機錄制了相關實時視頻，并由包含專業維護人員的團隊進行評估，以確定質量問題是否存在和是否需要進行進一步檢查。經過測試，從無人機的攝像機錄制的視頻足夠清晰，可以看到貨機外部的較小細節，如結構異常、裂縫等。

經過綜合評估，該測試非常成功，維護人員使用這些數據簽派了飛行，這是美國空軍的第一次嘗試。通過該技術的應用，可以節省維護者很多時間，通常需要45分鐘到一個小時的檢查只需幾分鐘就可以用無人機完成。特別是維護人員不需要使用電梯來檢查C-17的尾部，也不需要在飛機頂部行走。

總結

隨著無人機平臺的日益成熟和三維掃描和探測技術的發展，無人機在航空維修領域中的應用越來越廣泛。在這些應用中，無人機系統并不是要完全取代工程師，而是作為另外一種檢查工具和手段，更為高效的輔助工程師開展維修工作。無人機在航空維修領域中的應用具備寬廣的前景，但國內的研究與應用處于初級階段，如何利用國內的無人機先進平臺和技術，開拓出一條適合國內航空維修的創新之路是值得研究的新課題。