進入無人機研究領域

記者（以下簡稱“記”）：劉總您好，在開始采訪之前請先為我們介紹一下貴所？

劉培志總師（以下簡稱“劉”）：我們中國兵器工業(yè)計算機應用技術研究所隸屬于中國兵器工業(yè)集團公司，它是我國陸軍裝備平臺信息化專業(yè)技術研究所。我所主要研究領域為武器平臺一體化綜合電子系統(tǒng)、中低空無人作戰(zhàn)系統(tǒng)、地面無人平臺的環(huán)境感知與智能控制系統(tǒng)、通用型電子信息平臺、數(shù)字化戰(zhàn)場的戰(zhàn)場管理信息系統(tǒng)、網(wǎng)絡化信息系統(tǒng)等，其信息技術產品涉及我軍裝備信各個領域。

2010 年年初，中國兵器工業(yè)集團作出決定，將我們與207所、528廠組成北方信息控制集團有限公司，最近又將5308廠整合到我們子集團，成立北方信息控制研究院集團有限公司，目的是強化頂層、強化信息總體、打造兵器自己在信息控制領域的一流團隊。

記：請問貴所是從什么時候開始進入無人機領域研究的？

劉：我們所從2002年開始進入無人機研究領域，是兵器工業(yè)集團最早進入該領域的一家單位。我們最初將研究的方向瞄準無人直升機的飛行控制，當時國內還沒有一款真正意義的無人直升機飛行控制系統(tǒng)，因此這是一個很高的起點。但是該領域的研究難度超出了我們的想象，我們前后用了超過4年時間才在2006年12月用傳統(tǒng)方法實現(xiàn)了小型無人直升機的飛行控制，但是之后我們就發(fā)現(xiàn)這種控制方法存在許多難以克服的問題。2007年9月，我們決定重新開始新型飛控系統(tǒng)的研究，兩年以后，即2009年年底，我們推出了第一款無人直升機飛行控制系統(tǒng)。我們在該領域的研究才算真正取得了突破。

2010年6月11日，也是在“尖兵之翼”無人機展會上，組委會安排在北安河機場進行無人機飛行表演。當天參與表演的包括航空的一些企業(yè)，但是我們兵器成為當時唯一被安排進行無人直升機飛行表演的單位，科目有超視距飛行、自主起降與懸停、用戶體驗。當我們成功完成表演后，現(xiàn)場很多領導和專家給予高度評價，稱贊我們做出了一個“國內第一”。

記：您對中國當前無人機的發(fā)展有何看法？

劉：無人機是一個非常大的產業(yè)。該產業(yè)目前正處在暴漲期，可以預計，到2020年，該行業(yè)的規(guī)模將達到年產值千億的水平。目前，參與無人機領域研究和開發(fā)的企業(yè)很多，既有國營的、也有民營的，呈現(xiàn)空前繁榮。中國兵器工業(yè)集團也已經(jīng)認識到無人機在未來民用領域以及與武器結合的軍用領域具有廣闊的應用前景，正在積極地進入該行業(yè)。

從一個專業(yè)人員的角度來看，我認為該行業(yè)的發(fā)展存在許多問題，最主要的有會飛的多，但能用的少；炒作概念的多，但做實體的少；消費級的多，行業(yè)級的少。這些都不利于該行業(yè)的健康發(fā)展。

記：相對于國內眾多的無人機廠商，兵器工業(yè)集團在無人機領域又有何優(yōu)勢？

劉：在無人機研究領域，有三大關鍵技術，即飛機平臺、飛行控制技術、應用系統(tǒng)集成技術。其中，飛行控制技術是與用戶使用直接關聯(lián)的。飛機性能的好壞、是否好用、能否在各種氣象條件下完成指定任務，這些都與飛行控制直接相關。

我們兵器工業(yè)集團在無人機飛行控制技術方面獨具特色，特別是在無人直升機飛行控制與管理系統(tǒng)方面，處在國內領先水平。我們研發(fā)了具備全自主飛行、飛行安全保護、飛行數(shù)據(jù)記錄等功能，具有自動起飛、自動降落、速度/姿態(tài)增穩(wěn)、自主巡航、遙控等模式，采用先進的現(xiàn)代控制算法，飛行控制自適應能力以及抗干擾能力強，可在6級風情況下自主起降，系統(tǒng)安全可靠，完全可以在惡劣環(huán)境自主起降、自主飛行作業(yè)的系列化飛控產品，并取得了多項知識產權，綜合性能達到了國內領先水平。

兵器的核心技術

記：貴所在無人機領域主要有哪些產品？

劉：兵器計算所在無人機領域已有十余年研究和產品研發(fā)歷史，擁有一支專門從事中小型無人機總體設計、自適應飛行控制技術研究應用系統(tǒng)集成專業(yè)化團隊，具備固定翼、直升機、電動多旋翼等各類飛行器的開發(fā)能力，產品覆蓋了從高端、到低端各種不同的型別，飛控產品既有簡易的，也有復雜的。它們可滿足用戶對各種類型無人機，例如固定翼飛機、直升機、電動多旋翼飛機的控制，也可以滿足用戶對無人機多種不同使用方式的穩(wěn)定控制，如彈射起飛、傘降回收、炮射巡飛等。

在民用、警用、軍用領域，兵器計算所研發(fā)了起飛重量10～300千克，有效載荷3～100千克多種固定翼無人機和無人直升機平臺產品，形成了集偵察、監(jiān)測、觀瞄、目標指示、火力打擊、信息保障等不同功能的無人機。

記：劉總剛才提到我們首先進入的是無人直升機的飛控研究，請談談其具體的難度，它對我們后來的發(fā)展起到了什么作用？

劉：從專業(yè)的角度看，單旋翼直升機的飛行控制難度在各種飛行器中是最難的。與固定翼飛機相比，直升機的飛行控制是一個6自由度的控制，遠遠多于前者的3自由度控制。我們在此領域的成功使我們成為國內第一家擁有自主知識產權的無人直升機飛行控制研究單位。有了這樣的起點，我們再進入固定翼飛機的飛行控制領域時就容易得多。以我們參與的珠海一家民營企業(yè)的某固定翼飛機項目為例，從參與該項目為其研制飛控系統(tǒng)開始到成功實現(xiàn)飛行器首飛，前后僅用了不到10天時間?？梢哉f前期所做的無人直升機飛行控制系統(tǒng)的研究工作為我們進入其他無人機領域研究打下了堅實的基礎。

記：我們的飛控系統(tǒng)性能如何？

劉：直升機的操縱非常復雜，需要專業(yè)級的操作手才可以完成遙控操縱，但使用了我們的飛行控制系統(tǒng)后，無人直升機變得“怎么都能飛，怎么飛都行”。

能在多大的風速情況下實現(xiàn)自主起降是最能體現(xiàn)1架飛機抗風能力的指標。目前，國內能夠在6級以上風氣象條件下實現(xiàn)自主起飛和降落的無人機直升機不能說沒有，但非常少。

2016年4月，在合肥，我們的一款無人機給客戶做交貨試驗，時間只有2天時間。當時遇到大風天，當時風力達到6～7級，超出了我們給用戶的承諾（5級風），我們的飛機照樣按部就班地完成了規(guī)定的演示科目，穩(wěn)穩(wěn)地降落在地面，給客戶留下了深刻的印象，客戶對我們的飛機交口稱贊。

2015年4月，我們的一架農林指導機甚至在8級風條件下實現(xiàn)自主起降。

目前，我們的系統(tǒng)在交給用戶之后完全可以不用專業(yè)人士操作，也不用我們去后期維護和保障，用戶只要熟悉一下操作說明書就可以放心使用。我們交給客戶的產品無論多復雜，均已經(jīng)做到了簡單易學，易于操縱，即使是小孩子也可以完成無人機的各種操縱。2015年我們賣出了9套無人直升機系統(tǒng)，外加1套飛行控制系統(tǒng)。我們?yōu)橛脩舭才帕?天的培訓時間。培訓包括向用戶宣貫操作手冊，介紹軟件界面，指導用戶操作，前后實際使用時間不足2個小時，用戶便可以自己完成飛機的起降與飛行。

記：我們的產品是否得到了真正的檢驗？

劉：2015年7月，我們與兄弟單位合作，從事人工影響天氣研究。當時，該項目正在進行最后的驗收，在驗收現(xiàn)場，飛機在5000米高空飛行時突然發(fā)生發(fā)動機熄火的故障，在幾次啟動發(fā)動機無效的情況下，操作人員被迫實施飛機迫降。該無人機最終靠我們的飛控系統(tǒng)控制用滑翔方式滑行5千米，實現(xiàn)了安全降落。這也是我們的飛控系統(tǒng)第一次得到實際檢驗，這次試飛也證明了我們?yōu)闊o人機開發(fā)的飛控系統(tǒng)是穩(wěn)定的、可靠的。

可靠的產品

記：請為我們介紹一下貴所的無人直升機產品？

劉：我們的無人直升機主要有ZKC和CH兩個系列。

CH系列中重點有CH-500，這是國內為數(shù)不多的一款察打一體無人直升機。其有效載荷150千克，最大起飛重量為500千克。在有效載荷的情況下可以持續(xù)飛行5～6個小時，非高原環(huán)境下時間長些，高原環(huán)境的時間稍短些。我們的這款無人機是察打一體，可執(zhí)行偵察任務，也可以執(zhí)行打擊任務。

記：請問貴所如何解決無人直升機的戰(zhàn)場生存能力不足的問題？

劉：無人直升機最大的不足是飛行速度慢，防護力相對較弱。小型無人直升機的巡航速度只有100千米/時，最大速度也只有150千米/時左右，但在面對高速飛行的防空導彈時，100千米/時和300千米/時差不多，從這層意義上看直升機與固定翼飛機的防護能力沒多大區(qū)別，反倒是無人直升機可以貼地飛行、難以被雷達探測到的特點彌補了其防護力不足的缺點，使其戰(zhàn)場生存力可以大大提高，戰(zhàn)場使用也更加靈活。

記：請介紹一下貴所在固定翼無人機領域的研究？

劉：目前國內從事固定翼無人機研究的企業(yè)實在太多，我們只針對具體的市場需求，定制開發(fā)特種應用的固定翼無人機產品，既有小型、也有中型的，既包括雙發(fā)無人機，又包括手拋式無人機。我們在展會上發(fā)布的A-300固定翼無人機就是完全由我們自主設計的一款無人機，包括參考型、氣動設計、反正計算再到工程設計，我們走完了整個飛機的設計研發(fā)流程。

除此之外，我們在此領域還做一些預研工作，主要是驗證此領域的一些前沿技術。例如，2015年1月，在兵科院的主持下，我們用4架固定翼無人機進行了多架飛機的協(xié)同試驗，主要驗證未來無人機編隊飛行的控制技術。無人機之間的協(xié)同需要根據(jù)不同的任務，采取不同的控制策略來實現(xiàn)，我們正在進行基于作戰(zhàn)任務的無人機之間協(xié)同的控制算法研究。

在演示過程中，4架飛機自主飛行，任何1架飛機都可以了解其他飛機的狀態(tài)，并根據(jù)其他飛機的狀態(tài)進行自主的編隊飛行。同時根據(jù)得到的統(tǒng)一任務指令，自動進行針對此任務的不同任務剖面的飛行。4架飛機中的任何一架，都可以作為僚機，感知前方目標情況，并指揮其他飛機前出執(zhí)行相關任務。當僚機損失時，可以根據(jù)事先安排的優(yōu)先級，自動有飛機充當僚機角色。

記：我們注意到在A300中程無人機的宣傳冊中提到，該無人機可“針對地面遠程火力打擊武器系統(tǒng)、提供對地面目標的低空搜索、定位、引導、評估等作戰(zhàn)支援”。能否請為我們介紹一下該無人機？

劉：A300中程無人機系統(tǒng)采用“貯-運-維護一體化”，“指揮-控制一體化”設計，主要執(zhí)行偵查、監(jiān)視、情報信息搜集任務。目前擬配備到某型號外貿155火炮系統(tǒng)中，可完成之前由偵察車完成的任務，如戰(zhàn)場偵察、目標搜索、激光末制導照射等。該無人機已經(jīng)進行了試驗，效果很好。

記：能否具體談談A300的作戰(zhàn)使用過程？

劉：該無人機的地面站與指揮車集成在一起，并與指揮車形成了一個閉環(huán)控制。在作戰(zhàn)使用過程中，無人機接收指揮車的偵察指令，將機腹部安裝的光電探測球彈出，進入偵察狀態(tài)。該探測裝置具備激光測距、激光照射功能。無人機上還安裝有定位定向裝置，可以完成對目標的偵察和定位定向，并將所獲得的目標信息通過數(shù)據(jù)鏈傳給指揮車。

在進行激光照射時，無人機首先從指揮車上獲得指令，進入目標照射準備狀態(tài)，并等待指揮車發(fā)出的照射目標指令。該無人機可以完成不同距離的激光照射任務，如3千米、5千米、8千米、10千米等，在完成不同距離照射任務時，無人機都有各自不同的任務飛行剖面。以3千米照射距離為例，無人機在4千米外便開始降低高度到1000米，在3千米處，用很短的時間完成激光照射任務。待火炮系統(tǒng)完成第一輪打擊任務之后，無人機通過數(shù)據(jù)鏈用視頻的方式及時將毀傷信息回傳給指揮車，由指揮車進行毀傷評估，并決定是否進行再次打擊。

除此之外，該無人機還可以完成校炮任務，如沒有制導能力或者僅具備簡易制導功能的火箭炮，在對靶標進行第一輪射擊后，無人機可以將目標偏差回傳給跑位指揮系統(tǒng)，由其進行修正校炮，這樣在進行第二輪打擊時偏差就會小很多。

記：請介紹一下貴所電動多旋翼無人機的研制情況？

劉：這種無人機是目前市場上非常常見的一類無人機，此類無人機說起來簡單，但對于真正的行業(yè)用機來說，要求并不低。我們在此領域主要是掌握了總體性能的匹配技術，在方案優(yōu)化、性能匹配方面具有優(yōu)勢。例如：從電池供電，到飛行控制，再到其他應用系統(tǒng)的集成，最后無人機與地面站的接口，為用戶提供數(shù)據(jù)分析或情報分析等都能提供最佳的優(yōu)化方案。

我們此次展出了D1和D5兩款電動多旋翼無人機，它們都具備全天候、全地域飛行能力。無論是在高原，還是在沿海，也無論是在寒區(qū)，還是在南方的濕熱地帶，該無人機都可以正常使用。所使用的電池，在滿載有效載荷情況下，在零下20℃環(huán)境下，可連續(xù)飛行40分鐘以上，常溫環(huán)境下可飛行1個小時。這款無人機可在20℃以上溫度飛行。

記：請問地面站都是由我們自己開發(fā)的嗎？

劉：地面站為無人機系統(tǒng)的一個組成部分，所有產品使用的地面站均由我們自己開發(fā)。我們針對任務的復雜程度，開發(fā)了不同種類地面站。

如車載式地面站，主要適用察打一體無人機的指揮和控制，在地面站載車內，火控和偵察都有各自專門的操控席；拖拉式的操作箱，主要用于武警的反恐防暴，內裝兩塊顯示屏，分別用于顯示任務載荷的數(shù)據(jù)和無人機的飛行性能數(shù)據(jù)；單兵地面站，裝在采用LINUX操作系統(tǒng)的平板電腦或安裝了安卓系統(tǒng)的手機內，主要針對單兵使用的無人機。通過觸摸方式設定飛行航跡飛行，并可以在飛機狀態(tài)或任務載荷不同界面之間自由切換，可以觀看視頻。目前我們的地面站產品涵蓋車載式、地面箱式、pad手持式以及手機式等不同類型，針對不同的用戶任意選配。

結語

劉：我們兵器工業(yè)集團已經(jīng)開始進入無人機領域，計算所承擔了我集團無人機研究的主要工作。雖然我們在無人機領域的起步較晚，在無人機平臺研究方面還存在不足，如市場開拓方面還要進一步加強，但我們有自己的核心技術，在用戶專業(yè)化定制的小型無人機領域，我們也有自己的特色和優(yōu)勢。我們可以根據(jù)用戶提出的需求迅速作出反應。這次展會展出的無人機都是由我們自己設計和研發(fā)，我們的產品可以滿足不同行業(yè)應用需求，甚至可以針對不同用戶需求進行快速定制。

目前，我們也正在與相關科研院校合作，將后者在理論上的優(yōu)勢與我們擁有的核心技術相結合，在產品的工程化方面多下功夫，努力將我們兵器工業(yè)集團無人機領域的研制水平提高到新的層次。

記：感謝劉總接受我們的采訪。

（編輯/萬歷）