說起無人機大家都很熟悉,最近完全自主智慧財產權的國產大型無人機翼龍2再創佳績,變身影響天氣的神器,傳來了好消息——國內首架大型人工影響天氣無人機首飛成功。經過改造的「翼龍2」換名「甘霖-I」變身成功,這架四川造的無人機為甘肅的祁連山降下「甘霖「。
據測算,如果飛行50次,就可以帶來6-8億方降水,相當於一個中型水庫的庫容。那麼大型無人機投入民用,是不是有點浪費?無人機投入人工影響天氣工作中,又會帶來怎樣的神奇?
01翼龍2本就是智慧無人機,為農業生產、生態保護助力,充分體現軍為民用優勢
翼龍2(翼龍-II,Wing Loong II)是中航工業(AVIC)設計和製造的中空長期耐力無人飛行器,具完備的智慧財產權和量產能力,從2017年首飛成功以來,憑藉著優秀空氣動力學設計,改進了的機身和機載系統,成為了全天候無人飛行利器。
其機身長度11米,高度4.1米,翼展20.5米,最大飛行高度可達9000米,時速最好370千米,起飛重量最大4.2噸,外掛能力480kg,續航時間最大可達20小時。
航空迷可能都還記得當年在航展上掀起的熱潮,從構想提出,僅僅2年時間就首飛成功,經過一系列試飛任務,全部優秀完成,和美國MQ-9死神無人機水平相當,這表明我國的關鍵技術已經達到了全球大型偵查打擊一體化無人機的一流水平。
擔任此次首飛任務的是中國功勳試飛員雷強,他也曾擔任殲10戰機等重要機型首飛任務。說起「翼龍」Ⅱ,這位飛行專家感嘆:「這是很聰明的好飛機」
其市場表現也非常出色,建立的自動化程度高的生產線不單滿足國內部署需求,還根據海外客戶需求進行了客制化的改造,首次實現了「一站控雙機」。2017年就向沙特交付了300架,而今年的1月5日中航工業宣布將50架翼龍2交付某客戶。
正因為是面向全球客戶的機型,所以除了出色的表現以外,其從設計到生產都充分考慮了成本優勢。作為研製單位,中航工業自籌經費,從啟動到批量交付只用了5年時間,並且多項成果屬於世界一流水平,可以說是航空史上的一個奇蹟。
自己掏錢研發市場化的裝備就得充分考慮成本和產品生命周期,翼龍2無人機結構設計採用全壽命周期成本設計,也就是「全壽命周期費用」,涵蓋了產品設計、生產、維護等所有成本,統籌考慮材料、標準件、結構設計、成型工藝等要求,既能滿足結構強度剛度要求,又能實現可生產性、可靠性、可維修性需求,縮短了產品開發周期,實現了降低製造和維護成本的目標。
現在翼龍2是「一機多型」、「一型多用」,基於這種模塊化設計,單機的購置成本和運維成本都十分低廉。得益於模塊化設計,轉為民用的話,根據實際任務增減相應模塊即可。這為投入到農業使用提供了充分的保障:
一是機型平臺智慧、耐用,並且經過市場複雜工況檢驗;
二是模塊化設計,滿足人工影響天氣作業的高度、掛載等需求;
三是自動化採集與增雨作業,提高增雨效率;
四是採用播撒或控制制導有效降低增雨彈殼降落誤傷風險。
所以說使用無人機開展人工降雨作業,一點也不浪費,正是物盡其用。
02「翼龍2」換名「甘霖1」,大型無人機加入人工影響天氣裝備,全天候智慧化「呼風喚雨」
一般來說,當發現符合降雨條件後,可以人為投放催化劑,人工增雨作業主要有三種方式:地面高射增雨彈,機動發射增雨彈,飛機播撒;雖然已經廣泛使用但是還是存在效率和成本問題。這無人機出現後,氣象專家們就在尋找使用無人機掛載自動化設備實現人工增雨的可能性,但是普通民用的太小,掛載能力不夠;大型非民用設計飛行器就進入了視野,剛好翼龍系列符合要求,於是就有了上文提到的改造機型「甘霖-I」」。
我們知道甘肅地區屬於乾旱和半乾旱區域,尤其是祁連山地區長期受降雨不足困擾,為此當地為了高效快速利用有利水汽條件實現增雨作業,最終選擇了翼龍2無人機。經過一年的改造,就在2020年6月首飛,很快就投入祁連山增雨作業。
根據測算,「甘霖1號」天氣影響飛機,50次飛行就可以增雨6億到8億立方米,相當於為當地增加一個中型水庫,這是一個極其可觀的效益,未來將可能在全國乾旱地區大面積推廣,這就是無人機技術的魅力所在!
2020年1月6日,這是世界上第一次真正意義上實現無人機增雨作業恰逢有利氣象條件,「翼龍-2人工增雨雪型」在甘肅金昌首飛,這是我國首次利用大型固定翼無人機開展人工影響天氣作業,增雨雪效果明顯。
那麼使用無人機人工影響天氣到底有什麼優勢呢?
首先是效率更高。改型後的翼龍2具備遠距離氣象探測、大氣數據採集和增雨催化劑播撒,同時擁有可靠的防除冰能力,以及複雜氣象條件下作業等能力。自帶測風系統和雲粒子探測系統,可以快速地觀測到風場結構和水汽場結構,進而實現「邊探測、邊作業」。比之前根據氣象預報再進行作業要更節約時間,並且更加精準。長效續航能力,可以實現全天候自動化作業,堪稱完美。
其次是更長效。採用無人機人工影響天氣的成本更低、作業時間也更長,避免了之前地面發射催雨彈時效上的延遲,發射精度的不準確,覆蓋雲層較小等問題。還有有效的避免廢彈墜落的風險,使用無人機在雲層中自動判斷,自動作業,這是地面機動車輛發射和高射發射覆蓋不敢想的事情。不僅如此由於受探測數據功能,還能給地面控制站實時提供氣象數據,邊幹活、邊反饋,這樣的裝備誰不愛?
最後是更加安全。無人機不需要人員駕駛,所以任何情況下不需要擔心人員傷亡;也不用擔新裝備本身安全,本就是歷經複雜場景的機型,並且為了適應增雨作業還專門為其穿越積雨雲區域進行了準備。機翼電加熱和獨特的自潤滑塗層,防止機翼結冰。抗大風和側風能力,抗大風能力高達50米每秒,算是極端強悍。
為了適應冬季增雪作業,翼龍-2無人機基礎防冰設計主要包括電加熱空速管,進氣道加熱,熱空氣加熱螺旋槳,這個系統能夠讓其安然在強冷空氣中安全自由穿梭。
03總結:
無人機具有增雨雪機動性好、作業時間長、安全風險低、執行效率高和機載數據可實時傳輸的特性,其成功首飛不僅為千年絲綢之路的紐帶——祁連山,帶去甘霖沛雨,也會讓一片戈壁黃沙的包圍之中的綠洲帶去更為豐富的水源。
國之重器,甘肅首飛,這不僅是人工影響天氣的巨大進步,更是軍民融合產品運用的典型示範。