■薛富利

（襄陽宏偉航空器有限責任公司湖北襄陽441022）

柔翼無人機用于人工增雨的探索研究

■薛富利

（襄陽宏偉航空器有限責任公司湖北襄陽441022）

淡水資源的短缺已成為世界性的危機，隨著中國經濟規(guī)模擴大和環(huán)境的惡化，原來降水充沛的地區(qū)也面臨淡水短缺的威脅。本文分析了現(xiàn)有人工增雨作業(yè)方式的現(xiàn)狀，闡述了柔翼無人機有效載荷大、飛行速度低、安全可靠，操作簡單、成本低廉等特點并進行了其用于人工增雨的可行性分析，用于人工增雨優(yōu)勢明顯。

柔翼無人機 人工增雨 人工影響天氣

1　引言

淡水資源的短缺已成為世界性的危機，隨著中國經濟規(guī)模擴大和環(huán)境的惡化，原來降水充沛的地區(qū)也面臨淡水短缺的威脅。人工增雨作業(yè)是解決淡水短缺的有效途徑。隨著人工增雨技術的發(fā)展，人工增雨系統(tǒng)中的發(fā)射平臺也處于不斷更新?lián)Q代當中。從最初的炮彈發(fā)射，到后來的火箭彈發(fā)射和飛機播撒，發(fā)射技術不斷進步，發(fā)射高度，控制精度也得到提高高，但總體來說，各種發(fā)射方式都存在一定的缺點，顯示出發(fā)射手段貧乏，成本頗高，對地面人員造成一定的風險。用柔性翼無人機作為空中平臺搭載發(fā)射架飛至預定高度和位置進行人工增雨是一個好思路。

2　常用人工增雨作業(yè)方式的現(xiàn)狀分析

2.1火箭彈

我國主要采用火箭防雹降雨系統(tǒng)，進行增雨作業(yè)，但仍存在以下幾方面問題：

2.1.1準確性差

火箭彈在使用過程中準確度差，為擊中同一目標要以增加火箭彈數(shù)量來解決完成任務，作業(yè)成本成倍增加。

2.1.2播撒高度不可調

火箭彈播撒時序由火工延期裝置控制，致使火箭彈使用時不能按實際云層高度范圍進行相應調整，從而影響實際使用效果。

2.1.3殘骸傘降回收弊端較多

火箭彈一般采用火箭頭錐與箭體“軸向開傘”的開傘技術，其結構設計復雜、易追尾纏繞殘骸回收時，回收傘開傘的事故率高，對地面人員和建筑造成二次傷害，甚至已發(fā)生了氣象火箭彈殘骸飄出國界引起國際糾紛的案例。

目前我國每年用于增雨的火箭彈約10萬發(fā)左右，并有逐年加量的趨勢，在如此大的使用基數(shù)下，對操作人員以及殘骸落點區(qū)的人員和建筑造成的傷害事故將大大增加。

2.2飛機或無人機播撒

利用有人固定翼飛機和無人機固定翼飛機進行播撒作業(yè)，是未來重要的發(fā)展方向，但這兩種方式也存在以下局限性：

2.2.1有人固定翼飛機

飛機、機場等初期投入費用高，而且后期維持投入大，單次使用成本高，與無人機相比，其對操作人員的風險性更大，或者會因為避免風險而不進行作業(yè)，從而貽誤作業(yè)時機；

2.2.2無人固定翼飛機

利用無人固定翼飛機進行播撒是目前一種新興的作業(yè)手段，但無人機載重量小，單次攜帶的催化劑少，同等載荷下，投入費用高，且該類無人機更容易受天氣影響，當出現(xiàn)飛行事故時，對地面居民和房屋的安全隱患較大。

3　柔翼無人機的特點介紹及其安全性分析

柔翼無人機是無人機家族新成員。它是一種帶動力的精確導航翼傘系統(tǒng)，由動力裝置與柔性翼相結合，借助螺旋槳發(fā)動機的推力和柔性翼的升力升空，可自主飛行，或在目標區(qū)安置超高頻無線電信標，通過獲取無線電信號實施自主尋跡飛行，可隨時切換為手動控制模式，通過電子伺服系統(tǒng)操縱降落傘繩來控制其飛行方向，實現(xiàn)精確著陸。采用柔翼無人機作為飛行平臺，按照預定航線飛行至任務目標點，到達預定地點后根據地面控制人員的指令，實施智能播撒作業(yè)。放飛后只要在地面進行監(jiān)控，必要時進行人工操縱干預，整個播撒過程簡單可行，安全可控。

目前，其最大有效載荷150kg；最大續(xù)航時間3h；最大飛行航程100km；最大飛行速度50km/h；最大飛行高度5000m；具有快速裝載、拆卸功能；自主導航控制系統(tǒng)，可根據任務規(guī)劃系統(tǒng)執(zhí)行任務并自動返回；地面手控功能，并與自動控制可隨意切換；用輪式車輛或拖車放飛；人員配備：“1+3”模式，專業(yè)1人，輔助3人。

柔翼無人機發(fā)射及飛行示意圖

4　柔翼無人機人工增雨的安全性分析

4.1無人化作業(yè)

由于是無人駕駛，可以不考慮對人的安全，使用風險低。

4.2系統(tǒng)本身安全可靠

翼傘系統(tǒng)本身具有滑翔緩降功能，即使在動力發(fā)生故障，發(fā)動機停機無動力的情況下，也可緩緩滑翔降落，對設備和人員均不會造成損傷。

4.3系統(tǒng)具有應急備份傘

柔翼無人機系統(tǒng)配備有應急備份傘，在異常情況下可強制降落，不會發(fā)生由于失去控制而飛走，系統(tǒng)具有自動判別是否受控，如果失控，則自動打開應急備份傘，就地降落。

柔翼無人機人工增雨原理圖

5　柔翼無人機在人工影響天氣領域中的應用前景

隨著“柔翼無人機人工增雨”的產業(yè)化推進，將會推進中國通用航空綜合保障服務、航空救生救援產業(yè)、通航飛機及零部件研發(fā)制造等航空產業(yè)的發(fā)展。另外，柔翼無人機對比其他類型的無人機具有有效載荷量大、飛行平穩(wěn)、飛行時間長、安全可靠、起飛降落方便等特點，其在人工影響天氣領域應用前景廣泛：

在民用可用于人工增雪、人工防雹、人工消云、人工消霧、人工防霜方面，相信在不就的將來可以在人工削弱風暴(臺風)和人工抑制雷電方面提高較好的方案；

在軍用可實施氣象作戰(zhàn)—人工制造暴風雨，、人工制造干旱，、人工制造颶風、利用激光制造雷擊閃電，擊落戰(zhàn)區(qū)空中的敵機或使其無法起飛；利用微波和粒子束把電磁、熱能量傳送到大氣中，干擾敵軍的衛(wèi)星通信和雷達系統(tǒng)等。

U213.1+3[[[文獻碼]B

1000～405X（2016）～4～397～1