李輝煌 王曉

摘要：本文主要介紹了國內無人直升機在空中監(jiān)視、停電線路建設、農田航空管理等方面的應用、通過列舉在能源巡邏線、科學研究等領域的例子，分析了國產無人機的主要型號及其優(yōu)缺點，指出國產無人機在能源行業(yè)發(fā)展前景廣闊。

關鍵詞：國內直升機;無人駕駛飛機;航空監(jiān)測

引言：由于轉子特性、穩(wěn)定性低、耦合強度大、時滯和非線性等問題，無人駕駛直升機難以控制飛行，因此啟動模型慢、少，應用不是很廣泛。然而，由于其獨特的直升機能力，垂直起降場很小，其適合需要空中懸停和無人駕駛的應用情況，但不能執(zhí)行一些作戰(zhàn)任務，目前正在逐步發(fā)展。

一、無人直升機應用案例

1、山西無人機控制非法采礦

2009年，山西省從太原購買了兩架國內Z-3無人駕駛直升機，覆蓋面積達20多平方公里。該無人直升機可以用攝像機操作，并提供涉嫌非法采礦的精確坐標。

2、 中國地震減災演習

2018年，“搶險救災機器人”在北京順利完成了一次垃圾搶險演練。該項目是國家“863”計劃重點項目，由中國科學院沉陽機器人重點實驗室和中國地震應急搜救中心聯(lián)合實施。 演習于5月12日在地震救援訓練基地舉行，以自主飛行、空中飛行、喚醒跟蹤、極低空和自主著陸等為主題，并進行了即時信息檢索。在地震的其余地區(qū)，實時進行圖像恢復過程。

3、珠穆朗瑪峰“珠峰號”的西藏科考

2019年，香港深圳無人直升機（又稱航空機器人）研究組，香港某大學的自動化技術中心、深圳某大學的技術自動化中心、深圳市某大捷創(chuàng)新科技有限公司，自6月中旬以來，進行了近10天的測試，順利完成西藏珠穆朗瑪峰等寒冷地區(qū)的飛行和空中測試任務。

4、吳江市同里農田施藥

2020年7月22日至25日，由農業(yè)部南京農業(yè)機械化研究所組織的“水稻栽培超低技術低劑量研究”國家863項目。 南京農業(yè)機械化研究所、解放軍第60總研究所、南京林業(yè)大學、蘇州吳江敦力大學等單位參與直升機制造及其他直升機操作。

5、 向家壩放線施工

2020年9月5日，由江蘇輸變電站自主研發(fā)的無人直升機線路建設技術，在湖北省的向家壩至上?！?00千伏高壓直流輸電線路工程K2長江跨海標記段成功應用，實現超高壓輸電線路施工技術的重大突破。

二、案例中的無人直升機

案例1、4和5是總參謀部第60研究所開發(fā)的小型飛行平臺，它結合了許多軟件和硬件技術，包括遙控、遙測、GPS導航、傳感和自動控制，使用Z-3無人直升機。其最大的起飛重量是120公斤，最大的任務是載荷25公斤，主旋環(huán)直徑3.4米，船長3.6米，高度1.1米，發(fā)動機25kw，最大飛行高度是3200米，最大懸停高度是800米，最大航程2h，最大飛行速度120公里/小時，其中圖像監(jiān)控系統(tǒng)，空氣懸停操作與抗風系統(tǒng)能力出色。

案例2中無人直升機為無錫和航空技術有限公司生產，飛行控制系統(tǒng)由中國的沉陽理工某大學研制。飛行重量40公斤，貨物有效載荷15公里，最大巡航速度70公里/小時，最大航程2小時，最大飛行高度3000米，抗風能力大于6度。同時不需要手動駕駛或操縱，輸入目的地坐標后，它可以獨立飛行，在空中飛行、旅行等，也可用于用跟蹤點跟蹤飛行，獲取極低高度和自主地形的各種信息。

案例3由香港某大學的自動化中心及自動化技術中心的某有限公司立案。在珠穆朗瑪峰上使用無人機進行探索開發(fā)。該無人機半自主或單機飛行時，最大回轉精度±0.3m，速度控制±0.1m/s，保持自動方向、進場方向，進行GPS定點飛行的傳統(tǒng)的飛行控制功能。

三、無人直升機實際應用效果

在這種情況下，使用的應用包括航空的控制（隨機航空攝影）、電力釋放線建設、現場飛行管理、科學考察和無人值守的動力巡邏線等（定點航空照片）。

案例1和案例2適用于隨機空氣監(jiān)測。也是各縣資源局使用無人機監(jiān)控系統(tǒng)對重點礦控區(qū)的航拍進行監(jiān)控的一種手段。其覆蓋范圍廣，實時獲取數據，也可提供潛在非法提取點的準確坐標。

江蘇省輸變電站采用案例5的機組，計劃用無人直升機牽引繩索到鐵路塔。方案比飛艇放行線更穩(wěn)定，與動力降落傘放行線相比，操作人員安全性高、比載人直升機成本少，施工組織難度低，租賃成本比載人直升機低40萬元，施工經濟性強。同時，無人直升機的使用位置小，抗風性好。

案例3適用于科學探索、科學研究和實際任務。同時案例3也證實了無人駕駛直升機在飛行地點、空中監(jiān)視、飛行成本低以及危險區(qū)復雜的地形和危險區(qū)的一些應用優(yōu)勢。

案例4適用于農田飛行應用，是國家"863"項目"中的“稻田超低空低容量藥物技術研究與設備制造"項目，在解決人工噴灑機和隨身噴霧器在作業(yè)時的使用問題上，降低了勞動強度、工作質量、工作效率，難以適應快速有效地控制流行性病蟲害和草蟲害的要求。然而，它指出，由于成本等因素，價格達到300萬元，實現普及還有一個漫長過程。

四、無人直升機發(fā)展現狀與應用前景

（1） 空中監(jiān)視和航空攝影是無人駕駛直升機的主要應用。

（2）克服電力光伏建筑在難以過河或沿線搬遷等原因導致的施工障礙。

（3）農用藥的應用具有較好的環(huán)境保護和一定的社會效益，但由于成本限制，無法得到推廣應用。

（4）科學考慮需要在其應用領域進行具體分析，在直升機起飛、著陸和懸停等利益方面通常處于特殊地位。

由于無人直升機民用的延誤以及研發(fā)和應用傳播等諸多因素，諸如上?！昂ｚ?、河南筑波4廠"WD100"、北方航空公司"FH-1"聯(lián)軸無人直升機、衛(wèi)方V750無人直升機等具有起飛重量大和飛行能力強等優(yōu)點的無人機，其私營部門卻沒有實際的申請報告。

結語：總之，提高起飛重量等級、發(fā)動機性能和飛行控制的安全性和可靠性是發(fā)展方向，也是現階段我國無人直升機研制和應用的必由之路。

參考文獻：

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