林一平

在國內(nèi)引入無人機技術，研究客改貨型飛機進行的結構和系統(tǒng)的相應變更與改進，構建無人機運行管控系統(tǒng)，利用衛(wèi)星定位、導航技術搭建天空地協(xié)同的指揮管理網(wǎng)絡，實現(xiàn)遠中近程無人運輸機常態(tài)化運營具有軍民融合、快捷空運的實用價值和廣闊市場。

上海交通大學

當前全球無人機技術已進入一個智能化、信息化、大數(shù)據(jù)、云平臺的新時代，有條件將有人駕駛客機改為無人運輸機。然而即便已經(jīng)具備技術，目前的客機改貨機工程仍需要研發(fā)人員明確設計任務，解決主要矛盾，體現(xiàn)創(chuàng)新思維，周全解決難題。

明確設計任務

隨著航空貨運市場的快速發(fā)展，國內(nèi)外航空公司在購人大量新機的同時也面臨著飛行員大量短缺的難題，如何能在短時間內(nèi)解決這一難題，正考驗著航空公司管理層的智慧。作為解決方案的創(chuàng)新舉措之一，就是將現(xiàn)役飛機平臺改裝為無人運輸機，組成專業(yè)的運輸無人機機隊去完成空運任務。

國內(nèi)外航空界都有根據(jù)實際需要而將現(xiàn)有客機改為貨機的實例，其中既有臨時改用的，也有永久改型的。除了有在原型機設計時就明確有客機型號和貨機型號外，近年來又出現(xiàn)將有人駕駛客機改為無人運輸機。但是不管用途如何變更，其技術的基本性質不會改變。即干線噴氣客機改為貨機后還是干線噴氣貨機;改為無人運輸機后仍然是干線噴氣無人運輸機，不可能變成遠程噴氣無人運輸機。這與戰(zhàn)術運輸機不可能突變?yōu)閼?zhàn)略運輸機是同樣的道理。

例如某型客機在設計任務中已經(jīng)規(guī)定是支線噴氣客機，這就意味著它在商載不變的情況下不飛中遠程航線。即便是在客改貨后也同樣飛支線航線，或客改貨型無人機照樣是支線噴氣無人運輸機，不會變成遠程噴氣無人運輸機。因為雖然用途發(fā)生變化，該飛行平臺的基本設計任務未變，支線運輸?shù)男再|未變。

因此，有的學術論文中多處提及支線噴氣客機改貨機后，滿載狀況下可執(zhí)行遠程飛行任務，這種提法有違商載航程圖結論，顯然并不正確。

解決主要矛盾

客改貨型無人運輸機主要解決機上無人駕駛和完成貨運兩大問題。具體途徑可以通過對原客機機身、飛行操縱系統(tǒng)等進行改進、改裝、更新來實現(xiàn)。

其中，對客改貨型無人運輸機的改裝可以是一部分改裝，或大部分改裝;一部分更新，或大部分更新，乃至全部更新。部分改裝包括操縱系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)等。

重點是將有人駕駛方式改為機上無人駕駛方式。需要明確是保留原來機械軟式操縱系統(tǒng)，還是改為電傳操縱系統(tǒng);明確是否采用多余度電傳操縱系統(tǒng)，以及相配套的飛控系統(tǒng)。

針對客改貨型無人運輸機提出的運營管理要求，應采用針對性的近、中、遠程操控，對機載系統(tǒng)中的飛行管理系統(tǒng)與自動飛行控制系統(tǒng)進行具體的更改，以適應全程飛行的操控。

體現(xiàn)創(chuàng)新思維

客改貨型無人運輸機的運行可以是傳統(tǒng)的地面站逐段引導模式，也可以是現(xiàn)代的衛(wèi)星加地面站引導模式，還可以是自主飛行模式見圖1。這體現(xiàn)了一個由初級到中級，由中級到高級的階梯式模式。著手系統(tǒng)設計時需要從本國的國情出發(fā)選擇決定最適合的飛行模式，以可靠、安全、有效、實用、經(jīng)濟作為評價指標。整體技術上既不保守，也不會太超前，更不能落伍，要體現(xiàn)創(chuàng)新思維，有一定的技術先進性，同時留有后續(xù)可供多次技術升級的空間，從而擁有強勁的市場競爭力。

倘若客改貨型無人運輸機技術上仍然僅依賴于地面站的引導與協(xié)同，這已經(jīng)不是新技術，這意味著無人運輸機僅能在固定航線飛行，那么用于執(zhí)行非固定航線的應急救援等任務就會存在問題，受到?jīng)]有地面站引導或地面站受損、失效等因素的制約。

國內(nèi)倘若先期采納北斗衛(wèi)星導航加地面站引導的模式，開發(fā)客改貨型無人運輸機，現(xiàn)階段已經(jīng)具備技術條件和技術基礎，一旦體系成熟就可實現(xiàn)高速發(fā)展，并體現(xiàn)出整體的先進性見圖2。

倘若軍民融合執(zhí)行得好，中期可開發(fā)客改貨型無人運輸機，采用基于Al技術的自主飛行模式，由此可比肩或趕超歐美發(fā)達國家，搶占國際航空運輸?shù)男赂叩?，取得適航話語權，搶先獲得客機無人化改裝市場的占有率。

周全解決難題

在構建客改貨型運輸無人機的頂層決策時，就要考慮好是否一步到位，還是分階段實施遞進。前者風險大，必須有十分的把握，要具備成功技術的支撐和經(jīng)驗的積累;而后者風險小，需要階段目標的實現(xiàn)與過渡，然后遞進。即可以先保留單人監(jiān)控無人駕駛，成功后再采用機上全部無人駕駛。至于究竟該采取哪種方式盡可能滿足改裝周期短、見效快、成本低、風險小的需求，則需要進行全面考量、綜合權衡及科學決策。

著手客改貨型運輸無人機項目應遵循“減一改一融”的原則，即需要去除有人駕駛的一些設施和系統(tǒng)，保留一些共性的設施和系統(tǒng)，變更、改裝和完善部分設施和系統(tǒng)，考慮管線的對接和系統(tǒng)的融合，達到功能一致及性能不下降，完成有人駕駛向機上無人駕駛的轉型升級見圖3。并且，盡量保持客貨運這兩種機型的共同性，為使用和維修提供便利。

（1）客改貨型無人運輸機首先需要改客艙為貨艙，拆除客艙內(nèi)的全部航空座椅和旅客行李架、氧氣面罩、多媒體設備等;

（2）拆除客艙內(nèi)的環(huán)境保障系統(tǒng)及其裝置;

（3）拆除駕駛艙內(nèi)的正面、中央、左右兩側、艙頂?shù)膬x表板及附屬線路，拆除左右座椅、人工操縱機構、操縱手柄等;

（4）拆除駕駛艙內(nèi)的通信設備、多媒體設備和電子、電器線路;

（5）保留客機總體布局和氣動布局，保留機翼、機身、水平尾翼、垂直尾翼等部件，確保無人機與原客機氣動性能的一致性;

（6）保留動力裝置，確保“客改貨”型無人運輸機與原客機動力性能的一致性;

（7）保留輔助動力裝置，確?！翱透呢洝毙蜔o人運輸機供氣、供電等的實際需要;

（8）保留燃油系統(tǒng)，確?！翱透呢洝毙蜔o人運輸機動力裝置的燃油供應及正常使用;

（9）保留液壓系統(tǒng)，確?？透呢浶蜔o人運輸機保持輕便、良好的操縱性;

（10）保留除冰、防雨系統(tǒng)，確?？透呢浶蜔o人運輸機在復雜、惡劣氣象條件下依然能夠可靠使用;

（11）保留防火系統(tǒng)，采取周全的自動噴淋、二氧化碳、干粉滅火系統(tǒng)，確?？透呢浶蜔o人運輸機在發(fā)生火情時能迅速撲滅火點，控制火情擴大和蔓延;

（12）需要對原來的客艙地板等進行結構加強，提高其承載能力，同時在貨艙內(nèi)安裝地板滾輪和系留裝置，安裝艙內(nèi)使用的電動起重機等。做到嚴格控制任務載荷重量，但又不能超重。另外，還需根據(jù)實際需要對貨機起落架進行加強，以滿足承載重載荷的要求;

（13）需要保證客改貨型無人運輸機在起降過程中的安全可靠，尤其確保在高原、復雜氣象條件下在機場起降的安全;

（14）需要確?？透呢浶蜔o人運輸機在低空支線航線上的安全，有一套應對風切變、山區(qū)復雜地形的對策等;

（15）客改貨型無人運輸機不是進行簡單的腹艙運輸，而是實現(xiàn)運輸機的貨艙模式，需要在機身結構設計方面具體落實貨艙門的開口位置和開口數(shù)量。例如開設機頭艙門和兩側艙門，保障裝卸貨物的速度和效率最大化;明確貨艙門開口的具體結構及補強措施;對貨艙門開口地板等位置進行補強，使其結構更加堅固耐用;

（16）提高機載系統(tǒng)的信息化、智能化水平。經(jīng)過技術升級使客改貨無人運輸機的信息化程度縮短代差，達到與整個通信行業(yè)同步發(fā)展的水準;增進客改貨型無人運輸機通過互聯(lián)網(wǎng)與外界的商業(yè)聯(lián)系和溝通;5G也將解決客改貨型無人運輸機操控信號傳輸延時問題;大數(shù)據(jù)、云計算及圖像識別等技術的應用將極大提升全程自主飛行品質，使每一環(huán)節(jié)精準有效，確保飛行安全;區(qū)塊連能提供更好的營商環(huán)境，有利于客改貨型無人運輸機不斷提高營運效率，增加收益并盈利。

應該明確客改貨型無人運輸機的技術性能指標，并與客改貨型有人駕駛貨機進行一番比較，論證其必要性?？透呢浶蜔o人運輸機的更改還必須符合國際民航的適航條例，適應航空貨運的系列要求，在取得民航局方驗收并頒發(fā)補充型號證書后才可作為貨機投入運營。

對于客改貨機型，現(xiàn)在有多種性能優(yōu)良的平臺可根據(jù)任務需求進行改裝，不僅機源充裕，而且機齡也較為合適;不僅擁有眾多國內(nèi)外用戶，而且改裝市場也遍及全球多地，尤其是亞太地區(qū)和中國航空運輸市場呈現(xiàn)上升趨勢。據(jù)波音公司預測，未來20年，全球客戶將需要超過1000架窄體客機改裝的貨機，其中1/3的需求來自中國市場。

目前已知國外可供客改貨的寬體機型共有5款，分別為波音747-400、767-200、767-300和空客A330-200/300、A300-600。國外可供客改貨的成熟窄體機型共有5款，分別為波音757-200、737-400、737-300、MD-80和CRJ200.這些機型絕大多數(shù)是雙人制駕駛組。倘若前期由雙人制駕駛組改為單人制駕駛作為過渡，另外一半交由機上無人駕駛系統(tǒng)執(zhí)行，便可省去一半飛行員，有利于航空公司的減人增效，或繼續(xù)擴大貨機隊伍。

倘若隨著無人機技術的日益成熟，后期全部改為機上無人駕駛。那么在確保飛行安全、可靠的同等條件下，航空公司在理論上不僅可省去全部飛行員，而且機隊的智能化程度也將大為提高，由人為因素導致的事故率將明顯下降，執(zhí)行力會大為增強，更有利于航空公司的經(jīng)營效益大幅提高。屆時，航空公司的飛行員大量短缺的矛盾將得以緩解，而且其組織架構、經(jīng)營業(yè)務、服務品質、整體面貌也都將煥然一新。

綜括上述，客改貨無人運輸機項目能以較小代價構建起無人機運行管控系統(tǒng)，精簡人力資源，節(jié)省航空公司運營成本，提升空運效率?？透呢洘o人運輸機項目緊密貼合我國在研型號的工作，推動國產(chǎn)貨機的新發(fā)展，符合國家中長期發(fā)展戰(zhàn)略及航空運輸市場需求，可更好服務國內(nèi)經(jīng)濟建設，服務“一帶一路”沿線國家的空運。