皮卡公司“鵜鶘”農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)快速進(jìn)入市場(chǎng)

格雷厄姆·沃里克

皮卡公司研發(fā)了農(nóng)用藥物噴灑無(wú)人機(jī)，利用電推進(jìn)和自動(dòng)駕駛技術(shù)降低運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)和成本。

對(duì)于初創(chuàng)公司來(lái)說(shuō)，快速進(jìn)入市場(chǎng)最為重要。總部位于美國(guó)加州的皮卡公司（Pyka）擁有一款無(wú)人機(jī)，該公司相信這款產(chǎn)品能加快航空領(lǐng)域兩項(xiàng)最風(fēng)靡技術(shù)的發(fā)展——自動(dòng)駕駛和電推進(jìn)技術(shù)。皮卡公司開(kāi)發(fā)的農(nóng)作物噴灑電推進(jìn)無(wú)人機(jī)可在大型農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行短距起降，滿足當(dāng)前電池技術(shù)水平，而且遠(yuǎn)離人口稠密地區(qū)。

皮卡公司成立于2016年，首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人邁克爾·諾爾西亞此前在eVTOL初創(chuàng)公司小鷹航空開(kāi)發(fā)“科拉”（Cora）無(wú)人機(jī)和“海維賽德”（Heaviside）無(wú)人機(jī)。諾爾西亞表示，皮卡公司的目標(biāo)是將eVTOL、電推進(jìn)和自動(dòng)駕駛技術(shù)應(yīng)用到商業(yè)案例中，使其無(wú)人機(jī)迅速進(jìn)入市場(chǎng)。而這意味著必須使用不同類型的無(wú)人機(jī)平臺(tái)以簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)，即不使用垂直起降平臺(tái)而是使用短距起降平臺(tái)。

皮卡公司將市場(chǎng)用例聚焦在空中噴灑作物的農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)上，其無(wú)人機(jī)飛行高度低于120m，不會(huì)與美國(guó)聯(lián)邦航空管理局（FAA）對(duì)空域整合的要求相沖突，另一個(gè)有利因素是比有人駕駛的農(nóng)用飛機(jī)成本更低。

皮卡公司的第一款無(wú)人機(jī)是重270kg的“白鷺”（Egret）無(wú)人機(jī)，已在新西蘭完成測(cè)試，并表示“白鷺”無(wú)人機(jī)進(jìn)行了嚴(yán)格的認(rèn)證。

2020年10月1日，皮卡公司最新款的“鵜鶘”（Pelican）無(wú)人機(jī)獲得FAA特殊適航證書(shū)，被允許在加州和內(nèi)華達(dá)州的指定農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行非商業(yè)性測(cè)試和演示。“鵜鶘”無(wú)人機(jī)翼展11．6m，由3個(gè)20kW的電機(jī)驅(qū)動(dòng)位于機(jī)翼和尾部的螺旋槳，可攜帶重280kg的任務(wù)載荷在45m高度內(nèi)起降。“鵜鶘”針對(duì)作物噴灑進(jìn)行了專門(mén)優(yōu)化，外形像一架固定翼滑翔機(jī)，是一個(gè)空中的“巨大油箱”，超過(guò)一半的重量來(lái)自液體。皮卡公司表示，特殊適航證是獲得商業(yè)許可所必要的第一步，其大約一年前開(kāi)始和FAA合作，取得了很大的進(jìn)展。全部認(rèn)證工作預(yù)計(jì)在2021年初完成，將是迄今為止獲得FAA認(rèn)證的最大無(wú)人機(jī)。

除了體型變得更大外，“鵜鶘”無(wú)人機(jī)與“白鷺”無(wú)人機(jī)相比的最大變化是起落架從后三點(diǎn)式改為前三點(diǎn)式。皮卡公司曾試圖采用自動(dòng)化技術(shù)來(lái)解決后三點(diǎn)起落架的著陸問(wèn)題，但無(wú)人機(jī)在接地時(shí)仍會(huì)彈起，因此最終放棄了后三點(diǎn)式。“鵜鶘”無(wú)人機(jī)以26km/h的飛行速度在側(cè)風(fēng)中自動(dòng)著陸時(shí)，進(jìn)近時(shí)偏航25°，著陸仍偏航10°，無(wú)人機(jī)不通過(guò)地面繞圈而是通過(guò)前三點(diǎn)起落架自動(dòng)調(diào)整。

“鵜鶘”無(wú)人機(jī)以80 ～100km/h的速度飛行，每小時(shí)噴灑0．55km2的土地，每英畝施加8L農(nóng)藥，包括進(jìn)行4km的往返飛行、加油和換電池。每次飛行持續(xù)10min左右，飛行三次后可更換電池，在地面充電。機(jī)頭拆下后，可對(duì)3節(jié)重18kg、3．5kWh功率的電池進(jìn)行更換。

“鵜鶘”無(wú)人機(jī)可自主起降，皮卡公司會(huì)在事先確定需要噴灑農(nóng)藥的區(qū)域和全部障礙物并發(fā)送給無(wú)人機(jī)，除此以外的事項(xiàng)都由無(wú)人機(jī)自行處理。無(wú)人機(jī)從起飛點(diǎn)飛到工作的小塊區(qū)域后，把該區(qū)域劃分為狹長(zhǎng)的列，并進(jìn)行精確轉(zhuǎn)彎，不斷動(dòng)態(tài)調(diào)整并跟蹤已噴灑過(guò)的區(qū)域。在一次加載后可噴灑1/10的工作區(qū)，然后從停止的地方繼續(xù)開(kāi)始。

通常，大多數(shù)農(nóng)場(chǎng)會(huì)為GPS引導(dǎo)的牽引飛機(jī)繪制地圖，而“鵜鶘”無(wú)人機(jī)的機(jī)頭裝有激光雷達(dá)，能完成3D航空繪圖和路徑規(guī)劃，可在探測(cè)到障礙物時(shí)避開(kāi)。例如，如果“鵜鶘”的激光雷達(dá)發(fā)現(xiàn)地面上的中軸式灌溉車的機(jī)械臂進(jìn)入無(wú)人機(jī)工作區(qū)域，無(wú)人機(jī)將停止噴灑，爬升飛過(guò)障礙物，然后降高度繼續(xù)噴灑。

目前，皮卡公司已生產(chǎn)3架“鵜鶘”無(wú)人機(jī)，之后計(jì)劃每?jī)蓚€(gè)月生產(chǎn)一架。該公司計(jì)劃先自己運(yùn)營(yíng)“鵜鶘”無(wú)人機(jī)一段時(shí)間，后期再推銷給農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)者作為新工具。農(nóng)用飛機(jī)的固有風(fēng)險(xiǎn)很高，根據(jù)美國(guó)國(guó)家運(yùn)輸安全委員會(huì)（NTSB）的數(shù)據(jù)，農(nóng)用飛機(jī)在2017年就發(fā)生了67起空中噴灑事故。■