李輝煌 王曉

摘要：本文主要介紹了國內(nèi)無人直升機(jī)在空中監(jiān)視、停電線路建設(shè)、農(nóng)田航空管理等方面的應(yīng)用、通過列舉在能源巡邏線、科學(xué)研究等領(lǐng)域的例子，分析了國產(chǎn)無人機(jī)的主要型號及其優(yōu)缺點(diǎn)，指出國產(chǎn)無人機(jī)在能源行業(yè)發(fā)展前景廣闊。

關(guān)鍵詞：國內(nèi)直升機(jī);無人駕駛飛機(jī);航空監(jiān)測

引言：由于轉(zhuǎn)子特性、穩(wěn)定性低、耦合強(qiáng)度大、時滯和非線性等問題，無人駕駛直升機(jī)難以控制飛行，因此啟動模型慢、少，應(yīng)用不是很廣泛。然而，由于其獨(dú)特的直升機(jī)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(yīng)用情況，但不能執(zhí)行一些作戰(zhàn)任務(wù)，目前正在逐步發(fā)展。

一、無人直升機(jī)應(yīng)用案例

1、山西無人機(jī)控制非法采礦

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

2、 中國地震減災(zāi)演習(xí)

2018年，“搶險救災(zāi)機(jī)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(diǎn)項目，由中國科學(xué)院沉陽機(jī)器人重點(diǎn)實(shí)驗室和中國地震應(yīng)急搜救中心聯(lián)合實(shí)施。 演習(xí)于5月12日在地震救援訓(xùn)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(jìn)行了即時信息檢索。在地震的其余地區(qū)，實(shí)時進(jìn)行圖像恢復(fù)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(jī)（又稱航空機(jī)器人）研究組，香港某大學(xué)的自動化技術(shù)中心、深圳某大學(xué)的技術(shù)自動化中心、深圳市某大捷創(chuàng)新科技有限公司，自6月中旬以來，進(jìn)行了近10天的測試，順利完成西藏珠穆朗瑪峰等寒冷地區(qū)的飛行和空中測試任務(wù)。

4、吳江市同里農(nóng)田施藥

2020年7月22日至25日，由農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所組織的“水稻栽培超低技術(shù)低劑量研究”國家863項目。 南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所、解放軍第60總研究所、南京林業(yè)大學(xué)、蘇州吳江敦力大學(xué)等單位參與直升機(jī)制造及其他直升機(jī)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(fā)的無人直升機(jī)線路建設(shè)技術(shù)，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(biāo)記段成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)超高壓輸電線路施工技術(shù)的重大突破。

二、案例中的無人直升機(jī)

案例1、4和5是總參謀部第60研究所開發(fā)的小型飛行平臺，它結(jié)合了許多軟件和硬件技術(shù)，包括遙控、遙測、GPS導(dǎo)航、傳感和自動控制，使用Z-3無人直升機(jī)。其最大的起飛重量是120公斤，最大的任務(wù)是載荷25公斤，主旋環(huán)直徑3.4米，船長3.6米，高度1.1米，發(fā)動機(jī)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(jiān)控系統(tǒng)，空氣懸停操作與抗風(fēng)系統(tǒng)能力出色。

案例2中無人直升機(jī)為無錫和航空技術(shù)有限公司生產(chǎn)，飛行控制系統(tǒng)由中國的沉陽理工某大學(xué)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(fēng)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(biāo)后，它可以獨(dú)立飛行，在空中飛行、旅行等，也可用于用跟蹤點(diǎn)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(xué)的自動化中心及自動化技術(shù)中心的某有限公司立案。在珠穆朗瑪峰上使用無人機(jī)進(jìn)行探索開發(fā)。該無人機(jī)半自主或單機(jī)飛行時，最大回轉(zhuǎn)精度±0.3m，速度控制±0.1m/s，保持自動方向、進(jìn)場方向，進(jìn)行GPS定點(diǎn)飛行的傳統(tǒng)的飛行控制功能。

三、無人直升機(jī)實(shí)際應(yīng)用效果

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

案例1和案例2適用于隨機(jī)空氣監(jiān)測。也是各縣資源局使用無人機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對重點(diǎn)礦控區(qū)的航拍進(jìn)行監(jiān)控的一種手段。其覆蓋范圍廣，實(shí)時獲取數(shù)據(jù)，也可提供潛在非法提取點(diǎn)的準(zhǔn)確坐標(biāo)。

江蘇省輸變電站采用案例5的機(jī)組，計劃用無人直升機(jī)牽引繩索到鐵路塔。方案比飛艇放行線更穩(wěn)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(jī)成本少，施工組織難度低，租賃成本比載人直升機(jī)低40萬元，施工經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。同時，無人直升機(jī)的使用位置小，抗風(fēng)性好。

案例3適用于科學(xué)探索、科學(xué)研究和實(shí)際任務(wù)。同時案例3也證實(shí)了無人駕駛直升機(jī)在飛行地點(diǎn)、空中監(jiān)視、飛行成本低以及危險區(qū)復(fù)雜的地形和危險區(qū)的一些應(yīng)用優(yōu)勢。

案例4適用于農(nóng)田飛行應(yīng)用，是國家"863"項目"中的“稻田超低空低容量藥物技術(shù)研究與設(shè)備制造"項目，在解決人工噴灑機(jī)和隨身噴霧器在作業(yè)時的使用問題上，降低了勞動強(qiáng)度、工作質(zhì)量、工作效率，難以適應(yīng)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(dá)到300萬元，實(shí)現(xiàn)普及還有一個漫長過程。

四、無人直升機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用前景

（1） 空中監(jiān)視和航空攝影是無人駕駛直升機(jī)的主要應(yīng)用。

（2）克服電力光伏建筑在難以過河或沿線搬遷等原因?qū)е碌氖┕ふ系K。

（3）農(nóng)用藥的應(yīng)用具有較好的環(huán)境保護(hù)和一定的社會效益，但由于成本限制，無法得到推廣應(yīng)用。

（4）科學(xué)考慮需要在其應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行具體分析，在直升機(jī)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(jī)民用的延誤以及研發(fā)和應(yīng)用傳播等諸多因素，諸如上?！昂ｚ?、河南筑波4廠"WD100"、北方航空公司"FH-1"聯(lián)軸無人直升機(jī)、衛(wèi)方V750無人直升機(jī)等具有起飛重量大和飛行能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的無人機(jī)，其私營部門卻沒有實(shí)際的申請報告。

結(jié)語：總之，提高起飛重量等級、發(fā)動機(jī)性能和飛行控制的安全性和可靠性是發(fā)展方向，也是現(xiàn)階段我國無人直升機(jī)研制和應(yīng)用的必由之路。

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