消霧領(lǐng)域中柔翼無人機(jī)的運(yùn)用及可行性分析的論文

第頁共頁消霧領(lǐng)域中柔翼無人機(jī)的運(yùn)用及可行性分析^p的論文消霧領(lǐng)域中柔翼無人機(jī)的運(yùn)用及可行性分析^p的論文1概述霧給交通帶來的損失是宏大的。有霧飛機(jī)無法起飛和降落。海上濃霧會(huì)使船只觸礁失事；高速公路上汽車追尾事件的罪魁災(zāi)首常常就是霧?，F(xiàn)有消霧手段主要采用飛機(jī)播撒系統(tǒng)和地面作業(yè)系統(tǒng)，消霧費(fèi)用本錢高。飛機(jī)播撒消霧很難到達(dá)近地面；地面消霧系統(tǒng)建立本錢極高，消霧高度低、機(jī)動(dòng)靈敏性差。兩種方式效果都不太理想。采用柔翼無人機(jī)作為消霧飛行平臺(tái)進(jìn)展低空近地面消霧是解決這一問題一條好的思路。1.1政策背景。國務(wù)院2023年8月印發(fā)了關(guān)于《進(jìn)一步加強(qiáng)人工消霧工作的意見》，到2023年，建立較為完善的人工消霧作業(yè)體系，根底研究和應(yīng)用技術(shù)研發(fā)獲得重要成果，根底保障才能顯著提升，協(xié)調(diào)指揮和平安監(jiān)管程度得到增強(qiáng)，人工增雨作業(yè)年增加降水600億t以上，人工防雹面積由2023年的47萬km2增加到54萬km2以上，效勞經(jīng)濟(jì)社會(huì)開展的效益明顯進(jìn)步。1.2研制狀態(tài)。目前，襄陽宏偉航空器有限責(zé)任公司成功研制了柔翼無人機(jī)，該柔翼無人機(jī)打破了地面牽引發(fā)射、遙控技術(shù)及動(dòng)力翼傘飛行控制技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)柔翼無人機(jī)應(yīng)用于人工消霧飛行作業(yè)的功能。2023年6月，襄陽科技局組織了“柔翼無人機(jī)”科技成果鑒定會(huì)，鑒定專家包括中國工程院張勇傳院士、無人機(jī)專家張玉琢教授在內(nèi)的7位教授以上的專家。成果鑒定結(jié)論為該工程總體技術(shù)具有國內(nèi)領(lǐng)先程度。同時(shí)建議：進(jìn)一步進(jìn)步“柔翼無人機(jī)”的應(yīng)用領(lǐng)域。2柔翼無人機(jī)用于人工消霧的技術(shù)方案2.1工作原理。柔翼無人機(jī)是指帶動(dòng)力的準(zhǔn)確導(dǎo)航翼傘系統(tǒng)，由動(dòng)力裝置與柔性翼相結(jié)合，借助螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的`推力和柔性翼的升力升空，可自主飛行，或在目的區(qū)安置超高頻無線電信標(biāo)，通過獲取無線電信號(hào)施行自主尋跡飛行，可隨時(shí)切換為手動(dòng)控制形式，通過電子伺服系統(tǒng)操縱降落傘繩來控制其飛行方向，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確著陸。采用柔翼無人機(jī)作為飛行平臺(tái)，按照預(yù)定航線飛行至任務(wù)目的點(diǎn)，到達(dá)預(yù)定地點(diǎn)后根據(jù)霧的含水量及溫度等指標(biāo)，在合適高度的云層中根據(jù)預(yù)先設(shè)定的航線飛行并同時(shí)進(jìn)展播撒催化劑來消霧。2.2設(shè)備組成。柔翼無人機(jī)消霧系統(tǒng)主要由飛行體、放飛裝置、導(dǎo)航控制及通訊設(shè)備和消霧設(shè)備組成，如圖1所示。飛行體由沖壓翼傘、艙體和動(dòng)力系統(tǒng)組成。沖壓翼傘用于為飛行體提供升力；艙體用于安裝各種設(shè)備并與沖壓翼傘連接；動(dòng)力系統(tǒng)用于提供飛行所需的動(dòng)力。放飛裝置用于地面牽引起飛時(shí)與牽引車的安裝、固定、防護(hù)和脫離。導(dǎo)航控制及通信設(shè)備由導(dǎo)航單元、控制單元、通信單元及控制站組成。用于提供飛行任務(wù)航線、給控制單元發(fā)送操縱指令；執(zhí)行導(dǎo)航單元發(fā)送的操縱指令，驅(qū)動(dòng)操縱執(zhí)行機(jī)構(gòu)，改變飛行姿態(tài)及航線；完成對飛行道路的設(shè)定、狀態(tài)數(shù)據(jù)的輸入、飛行指令的發(fā)出和飛行軌跡的監(jiān)控和對飛行體反應(yīng)數(shù)據(jù)的接收處理。消霧設(shè)備由催化劑和拋撒裝置組成。用于裝載催化劑并由拋撒裝置按照任務(wù)方案進(jìn)展播撒，適時(shí)將催化劑播灑在霧中從而到達(dá)消霧作業(yè)目的。2.3主要技術(shù)指標(biāo)。最大有效載荷50kg;最大續(xù)航時(shí)間3h;最大飛行航程100km;最大飛行速度50km/h;最大飛行高度海拔3000m;2.4其他特點(diǎn)說明。具有快速裝載、拆卸功能；自主導(dǎo)航控制系統(tǒng)，可根據(jù)任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)并自動(dòng)返回；地面手控功能，并與自動(dòng)控制可隨意切換；用輪式車輛或拖車放飛；人員裝備：“1+3”形式，專業(yè)1人，輔助3人。3可行性分析^p3.1柔翼無人機(jī)的飛行特點(diǎn)。柔翼無人機(jī)具有超低空飛行的特性，飛行高度可低至10m,且飛行速度低〔40km/h~50km/h〕，合適播撒催化劑等播撒物。事先設(shè)置好飛行區(qū)域航線，放飛后只要在地面進(jìn)展監(jiān)控，必要時(shí)進(jìn)展人工操縱干預(yù)，整個(gè)播撒過程簡單可行，平安可控。3.2柔翼無人機(jī)低空消霧的平安性?！?〕無人化作業(yè)：由于是無人駕駛，可以不考慮對人的平安，使用風(fēng)險(xiǎn)低?！?〕系統(tǒng)本身平安可靠：翼傘系統(tǒng)本身具有滑翔緩降功能，即使在動(dòng)力發(fā)生故障，發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)無動(dòng)力的情況下，也可緩緩滑翔降落，對設(shè)備和人員均不會(huì)造成損傷?！?〕系統(tǒng)具有應(yīng)急備份傘：柔翼無人機(jī)系統(tǒng)裝備有應(yīng)急備份傘，在異常情況下可強(qiáng)迫降落，不會(huì)發(fā)生由于失去控制而飛走，系統(tǒng)具有自動(dòng)判別是否受控，假如失控，那么自動(dòng)翻開應(yīng)急備份傘，就地降落。3.3柔翼無人機(jī)低空消霧的本錢分析^p?！?〕專業(yè)消霧設(shè)備本錢昂貴，國外研制的專業(yè)消霧設(shè)備造價(jià)過百萬美元，每小時(shí)費(fèi)用本錢幾萬美元；〔2〕柔翼無人機(jī)消霧系統(tǒng)采購及維護(hù)本錢低。柔翼無人機(jī)采購本錢是其它小型運(yùn)輸機(jī)的1/10,每小時(shí)使用本錢〔包括采購本錢和機(jī)場及跑道建立本錢〕是其它類型運(yùn)輸機(jī)的1/50,平時(shí)也不需要進(jìn)展專業(yè)性強(qiáng)的保養(yǎng)工作；〔3〕柔翼無人機(jī)消霧系統(tǒng)消霧本錢低。機(jī)場跑道假如按照四五公里來算，每做一次傳統(tǒng)的地面人工消霧約投入幾萬元甚至數(shù)萬元，而采用柔翼無人機(jī)僅需幾千元?！?〕應(yīng)用前景。柔翼無人機(jī)在人工消霧領(lǐng)域的應(yīng)用意義重大，進(jìn)一步推動(dòng)我國人工消霧技術(shù)的開展。另外，柔翼無人機(jī)比照其他類型的無人機(jī)具有有效載荷量大、飛行平穩(wěn)、飛行時(shí)間長、平安可靠、起飛降落方便等特點(diǎn)，是對低空、超低空飛行作業(yè)的補(bǔ)充，其應(yīng)用前景廣泛：在民用領(lǐng)域，可作為增雨防雹火箭彈空中發(fā)射平臺(tái)和空中氣象監(jiān)測平臺(tái)；可作為無人化播撒農(nóng)藥、飛播造林的平臺(tái)；可施行復(fù)雜環(huán)境條件下的拍攝或?yàn)?zāi)后現(xiàn)場勘測；在軍事領(lǐng)域可攜帶傳單、擴(kuò)音等設(shè)備在敵方進(jìn)展心理戰(zhàn)；可利用其較大的載荷才能，對人員和其他裝備不易到達(dá)的區(qū)