基于互聯網看國內無人直升機發展

李輝煌 王曉

摘要：本文主要介紹了國內無人直升機在空中監視、停電線路建設、農田航空管理等方面的應用、通過列舉在能源巡邏線、科學研究等領域的例子，分析了國產無人機的主要型號及其優缺點，指出國產無人機在能源行業發展前景廣闊。

關鍵詞：國內直升機;無人駕駛飛機;航空監測

引言：由于轉子特性、穩定性低、耦合強度大、時滯和非線性等問題，無人駕駛直升機難以控制飛行，因此啟動模型慢、少，應用不是很廣泛。然而，由于其獨特的直升機能力，垂直起降場很小，其適合需要空中懸停和無人駕駛的應用情況，但不能執行一些作戰任務，目前正在逐步發展。

一、無人直升機應用案例

1、山西無人機控制非法采礦

2009年，山西省從太原購買了兩架國內Z-3無人駕駛直升機，覆蓋面積達20多平方公里。該無人直升機可以用攝像機操作，并提供涉嫌非法采礦的精確坐標。

2、 中國地震減災演習

2018年，“搶險救災機器人”在北京順利完成了一次垃圾搶險演練。該項目是國家“863”計劃重點項目，由中國科學院沉陽機器人重點實驗室和中國地震應急搜救中心聯合實施。 演習于5月12日在地震救援訓練基地舉行，以自主飛行、空中飛行、喚醒跟蹤、極低空和自主著陸等為主題，并進行了即時信息檢索。在地震的其余地區，實時進行圖像恢復過程。

3、珠穆朗瑪峰“珠峰號”的西藏科考

2019年，香港深圳無人直升機（又稱航空機器人）研究組，香港某大學的自動化技術中心、深圳某大學的技術自動化中心、深圳市某大捷創新科技有限公司，自6月中旬以來，進行了近10天的測試，順利完成西藏珠穆朗瑪峰等寒冷地區的飛行和空中測試任務。

4、吳江市同里農田施藥

2020年7月22日至25日，由農業部南京農業機械化研究所組織的“水稻栽培超低技術低劑量研究”國家863項目。 南京農業機械化研究所、解放軍第60總研究所、南京林業大學、蘇州吳江敦力大學等單位參與直升機制造及其他直升機操作。

5、 向家壩放線施工

2020年9月5日，由江蘇輸變電站自主研發的無人直升機線路建設技術，在湖北省的向家壩至上海±800千伏高壓直流輸電線路工程K2長江跨海標記段成功應用，實現超高壓輸電線路施工技術的重大突破。

二、案例中的無人直升機

案例1、4和5是總參謀部第60研究所開發的小型飛行平臺，它結合了許多軟件和硬件技術，包括遙控、遙測、GPS導航、傳感和自動控制，使用Z-3無人直升機。其最大的起飛重量是120公斤，最大的任務是載荷25公斤，主旋環直徑3.4米，船長3.6米，高度1.1米，發動機25kw，最大飛行高度是3200米，最大懸停高度是800米，最大航程2h，最大飛行速度120公里/小時，其中圖像監控系統，空氣懸停操作與抗風系統能力出色。

案例2中無人直升機為無錫和航空技術有限公司生產，飛行控制系統由中國的沉陽理工某大學研制。飛行重量40公斤，貨物有效載荷15公里，最大巡航速度70公里/小時，最大航程2小時，最大飛行高度3000米，抗風能力大于6度。同時不需要手動駕駛或操縱，輸入目的地坐標后，它可以獨立飛行，在空中飛行、旅行等，也可用于用跟蹤點跟蹤飛行，獲取極低高度和自主地形的各種信息。

案例3由香港某大學的自動化中心及自動化技術中心的某有限公司立案。在珠穆朗瑪峰上使用無人機進行探索開發。該無人機半自主或單機飛行時，最大回轉精度±0.3m，速度控制±0.1m/s，保持自動方向、進場方向，進行GPS定點飛行的傳統的飛行控制功能。

三、無人直升機實際應用效果

在這種情況下，使用的應用包括航空的控制（隨機航空攝影）、電力釋放線建設、現場飛行管理、科學考察和無人值守的動力巡邏線等（定點航空照片）。

案例1和案例2適用于隨機空氣監測。也是各縣資源局使用無人機監控系統對重點礦控區的航拍進行監控的一種手段。其覆蓋范圍廣，實時獲取數據，也可提供潛在非法提取點的準確坐標。

江蘇省輸變電站采用案例5的機組，計劃用無人直升機牽引繩索到鐵路塔。方案比飛艇放行線更穩定，與動力降落傘放行線相比，操作人員安全性高、比載人直升機成本少，施工組織難度低，租賃成本比載人直升機低40萬元，施工經濟性強。同時，無人直升機的使用位置小，抗風性好。

案例3適用于科學探索、科學研究和實際任務。同時案例3也證實了無人駕駛直升機在飛行地點、空中監視、飛行成本低以及危險區復雜的地形和危險區的一些應用優勢。

案例4適用于農田飛行應用，是國家"863"項目"中的“稻田超低空低容量藥物技術研究與設備制造"項目，在解決人工噴灑機和隨身噴霧器在作業時的使用問題上，降低了勞動強度、工作質量、工作效率，難以適應快速有效地控制流行性病蟲害和草蟲害的要求。然而，它指出，由于成本等因素，價格達到300萬元，實現普及還有一個漫長過程。

四、無人直升機發展現狀與應用前景

（1） 空中監視和航空攝影是無人駕駛直升機的主要應用。

（2）克服電力光伏建筑在難以過河或沿線搬遷等原因導致的施工障礙。

（3）農用藥的應用具有較好的環境保護和一定的社會效益，但由于成本限制，無法得到推廣應用。

（4）科學考慮需要在其應用領域進行具體分析，在直升機起飛、著陸和懸停等利益方面通常處于特殊地位。

由于無人直升機民用的延誤以及研發和應用傳播等諸多因素，諸如上海“海鷹"、河南筑波4廠"WD100"、北方航空公司"FH-1"聯軸無人直升機、衛方V750無人直升機等具有起飛重量大和飛行能力強等優點的無人機，其私營部門卻沒有實際的申請報告。

結語：總之，提高起飛重量等級、發動機性能和飛行控制的安全性和可靠性是發展方向，也是現階段我國無人直升機研制和應用的必由之路。

參考文獻：

[1] 劉健， 張祥甫， 于志軍，等. 基于改進ERFNet的無人直升機著艦環境語義分割[J]. 電訊技術， 2020， 060（001）：40-46.

[2] 段興旺， 段文良， 張敏，等. 無人直升機加裝任務系統發展現狀與趨勢[J]. 科技視界， 2019， No.267（09）：64-65.