用融合理念打造精品無人機

王鑫邦

2015年“9·3”閱兵中，無人機方隊排頭的一架大型雙尾撐布局無人機頗為引人注目，這便是北京航空航天大學(xué)無人機所研制的BZK-005高空長航時無人機。該機于2000年立項，堪稱是中國首款大型無人機系統(tǒng)。北航與無人機的淵源頗深，其研制的“無偵”-5更是作為解放軍首款應(yīng)用于實戰(zhàn)的無人機而載入史冊。2016年，北航對無人機所進行改制，成立了北航天宇長鷹無人機科技有限公司。而北航無人機公司首款推向國際市場的產(chǎn)品則是以BZK-005平臺為基礎(chǔ)，改裝優(yōu)化的外貿(mào)察打一體無人機“天鷹”-1（TYW-1）。

Q：我們現(xiàn)在談到的TYW-1外貿(mào)型無人機是一種怎樣的技術(shù)裝備？能否談?wù)勊Q生的淵源？

A：軍用無人機最早為無人偵察機，后來逐步發(fā)展為察打一體無人機。在這一領(lǐng)域，美國的研發(fā)和使用都比較早。通過反恐戰(zhàn)以及幾次局部戰(zhàn)爭中的應(yīng)用，以美國“捕食者”為代表的察打一體無人機表現(xiàn)出了很好的性能。近些年恐怖主義橫行，因此很多國家都希望裝備，也就有了很強烈的外貿(mào)需求，市場很大。國內(nèi)已經(jīng)有很多單位針對性的研制了幾款外貿(mào)型察打一體無人機，比如“翼龍”和“彩虹”-4，銷售得都很好。BZK-005是一款相當(dāng)成熟的無人機平臺，我們將它進一步改造、優(yōu)化，研發(fā)了TYW-1外貿(mào)型察打一體無人機，參與國際軍用無人機市場的競爭。目前TYW-1的研發(fā)非常順利，年底前就能定型。

Q：BZK-005是一個執(zhí)行高空長航時偵察任務(wù)的平臺，轉(zhuǎn)換成TYW-1執(zhí)行中低空察打一體任務(wù)，有哪些困難？主要的變化有哪些？

A：簡單說來，偵察平臺轉(zhuǎn)換為察打一體平臺就是將原有不必要的偵察設(shè)備去掉，換成制導(dǎo)武器和火控系統(tǒng)。但在實際操作中并不簡單，這里涉及到飛機結(jié)構(gòu)更改、加裝武器和火控系統(tǒng)，并且需要將飛控系統(tǒng)和火控系統(tǒng)融合等問題。無人機發(fā)動攻擊時，首先要對目標(biāo)定位、跟蹤，然后由火控計算機進行計算，最后發(fā)射導(dǎo)彈。不過發(fā)射制導(dǎo)武器需要滿足一定的攻擊條件，并不是說無人機在任意角度、任意高度都能完成發(fā)射，所以這里面涉及到攻擊航路的規(guī)劃問題。飛控和火控融合得好，攻擊航路規(guī)劃得越合理，無人機的攻擊效果才會有保證。不同的企業(yè)都會根據(jù)各自的優(yōu)勢來解決這個問題，就TYW-1而言，可以做到完全自主攻擊，無需人工控制或干預(yù)。自主攻擊可以完全屏蔽人的不確定因素，有利于提高無人機的作戰(zhàn)效能，同時也不存在武器操作手的訓(xùn)練成本。在結(jié)構(gòu)上，考慮到無人機的運輸，我們重新設(shè)計了TYW-1的分離面，使整機能夠裝進一個標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，這可以為用戶節(jié)約不少運輸成本。

Q：對于無人機來說，航時和載荷是一對矛盾體，TYW-1是怎樣解決這些矛盾的？

A：載荷和航時確實是矛盾體，解決的方法就是優(yōu)化氣動設(shè)計。換句話說，就是要增加飛機的升阻比，升阻比越大，相同的載荷重量飛機阻力更小，發(fā)動機所需功率就小，飛行就越省油，航時自然就更長。氣動優(yōu)化是我們的優(yōu)勢，BZK-005在軍隊多年的飛行數(shù)據(jù)已經(jīng)證明了這一點。另外，相關(guān)部門曾經(jīng)將BZK-005和其他幾款同級別的無人機平臺作對比測試，結(jié)果也證明了BZK-005在氣動方面是最優(yōu)秀的。

Q：作為外貿(mào)無人機來說，很多國家會對機載武器有各自的要求，TYW-1考慮過武器兼容性的問題么？

A：目前TYW-1的武器系統(tǒng)在設(shè)計上是遵照國軍標(biāo)，無論是機械接口還是電力接口，都能滿足國內(nèi)武器的要求。TYW-1的火控系統(tǒng)是開放式框架。另外，TYW-1唯一封閉的系統(tǒng)是導(dǎo)航和飛控，其他都是模塊化設(shè)計，武器光電系統(tǒng)和鏈路系統(tǒng)等都能夠按照用戶的需求改裝。

Q：TYW-1的目標(biāo)市場有哪些？

A：中東一直是世界軍火市場最為活躍的地區(qū)，他們對無人機的需求量很大。此外，巴基斯坦以及東南亞一些國家對無人機也有需求。另外，基于BZK-005的氣動設(shè)計，TYW-1本身就是一個非常好的高空長航時無人機平臺，一些需要維護海洋權(quán)益或者對局部地區(qū)（比如邊境）有長期監(jiān)控需求的國家也很適合。

Q：目前“彩虹”-4和“翼龍”無人機銷售情況都很好，TYW-1會有意回避與他們競爭么？

A：作為企業(yè)，我對自己的產(chǎn)品很有信心，因此也希望能和包括國內(nèi)產(chǎn)品在內(nèi)的所有同級別無人機平臺進行競爭。就技術(shù)而言，我們有自己的優(yōu)勢，“彩虹”-4和“翼龍”也有各自的長處，良性競爭也可以促進彼此在技術(shù)、項目管理以及成本控制等方面的進步。另外，我們都是代表中國無人機參與國際市場競爭，本質(zhì)上都是在為中國無人機建立品牌知名度。

Q：TYW-1有哪些競爭優(yōu)勢？

A：作為一款外貿(mào)機，有人認為價格便宜就是最大的優(yōu)勢，我并不這樣認為，好的產(chǎn)品追求的應(yīng)該是高性價比，而非單純的低價格?？偟膩碚f，無人機是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)平臺。與有人機不同，無人機的安全飛行完全依靠傳感器，因此TYW-1所有關(guān)鍵傳感器都是雙余度或者三余度設(shè)計。不僅如此，TYW-1的舵面也采用了雙余度設(shè)計。這樣設(shè)計的好處顯而易見，無人機的安全性大大提高，缺點就是成本有所增加。當(dāng)然，單余度設(shè)計的無人機平臺成本會下降很多，但作為察打一體無人機來說，作戰(zhàn)環(huán)境復(fù)雜，很容易造成安全性和可靠性的問題。有些人認為既然是無人機，安全性的考慮并不那么重要。其實不然，因為安全性不足，導(dǎo)致無人機經(jīng)常失控，用戶不但要承受墜機的損失，在無人機的使用上也會被設(shè)置諸多限制，這會直接影響飛機的使用效率。另外，基于BZK-005的經(jīng)驗，TYW-1在設(shè)計上也考慮了三防（防潮濕、防鹽霧、防霉菌）問題，這使得飛機在某些高鹽、潮濕環(huán)境中的使用更為得心應(yīng)手。

Q：一個TYW-1作戰(zhàn)系統(tǒng)需要多少人？

A：整個系統(tǒng)大概10人左右，機務(wù)4人，控制站4～5個人。從設(shè)計上，我們力求減少人力需求，這一方面是減少人數(shù)，另一方面也要降低對人員學(xué)歷素質(zhì)的要求。很多外國軍隊，軍人的素質(zhì)參差不齊，我們進行智能化設(shè)計，簡化無人機的操作流程，將操作設(shè)計成“一鍵控制”。原則上，我們對于操控人員的培訓(xùn)在一個月以內(nèi)就能完成。此外，我們也考慮了機務(wù)人員的維護問題，比如損壞部件的可達性——對于損壞部件要方便拆卸。無人機本身有“一鍵檢測”功能，當(dāng)自檢出故障時，即便在外場，半小時內(nèi)也能排障。

Q：在研制過程中，北航作為綜合性科技院校的多學(xué)科優(yōu)勢是否得到了發(fā)揮？

A：依托北航的技術(shù)資源是我們的優(yōu)勢，在研發(fā)TYW-1時，北航相關(guān)院系在技術(shù)上也給予了相當(dāng)?shù)闹С?，比如，無人機的自主控制和電磁兼容問題。前面我提到TYW-1可以無需人工干預(yù)完成自主攻擊，其實這只是自主智能化控制的一部分。從起飛到降落，TYW-1在所有環(huán)節(jié)都是自主智能化控制，人工干預(yù)只作為一種備份。很多國家的無人機不僅需要操作手，而且對操作手的要求還很高，比如美國“捕食者”無人機的內(nèi)操（控制站內(nèi)的操作手）就要由飛行員擔(dān)任。以色列無人機用外操 （在跑道邊使用控制手柄的操作手）完成飛機起降，為了防止飛機撞人事故的發(fā)生，還特意為外操人員設(shè)置了一個鐵籠子。至于對電磁兼容性的要求，是軍用無人機有別于民用產(chǎn)品的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。軍用無人機的電磁兼容測試主要分為兩個部分，一方面是對機載設(shè)備自身輻射水平的測試，無人機作為各類電子設(shè)備的集合體，必須保證在作業(yè)時電子元器件之間互不干擾;另一方面是對無人機可接受外界輻射能力的測試，這是應(yīng)對戰(zhàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境的必備能力。為了保證無人機通過電磁兼容測試，我們一方面要綜合考慮元器件和天線的布局問題，一方面也要對機體的某些部分做電磁防護處理。

Q：TYW-1還會有其他衍生型號么？

A：在視踞鏈路控制下，受地球曲面和信號強度影響，TYW-1飛行半徑在250千米左右，飛機的作戰(zhàn)使用受到限制。未來我們可能進一步研發(fā)TYW-1的中繼型，控制信號通過中繼機傳輸給任務(wù)機，這將大大拓展TYW-1的作戰(zhàn)半徑——可能超過800千米。另外，我們也考慮了TYW-1在民用領(lǐng)域的使用問題。作為一款大型無人機平臺，TYW-1非常適合執(zhí)行遙感和航測任務(wù)，在設(shè)計上，我們也預(yù)留了安裝相應(yīng)設(shè)備的空間。

Q：作為擁有高?？蒲斜尘暗钠髽I(yè)，北航無人機公司在軍民融合中將扮演什么樣的角色？

A：過去我們是北航無人機所，現(xiàn)在改制成為北航天宇長鷹無人機科技有限公司。從原有的科研院所變成公司，一方面是機制的改革，增強了企業(yè)的活力和競爭力，豐富產(chǎn)品線。我們之前主要從事偵察無人機的研究，成立公司之后我們將力爭發(fā)展無人機的系列化。另外，我們也會利用無人機技術(shù)發(fā)展其他無人系統(tǒng)，比如無人艦艇或者無人水下潛航器。機器人也算是無人機械的范疇，我們?nèi)蘸笠部赡苡兴婕啊Ａ硪环矫?，作為北航的單位，我們也是北航教師科研成果對外交流的平臺。北航相關(guān)專業(yè)擁有強大的科研實力和對前沿技術(shù)的追蹤能力，我們可能成立聯(lián)合實驗室。各個院系進行先期研究，天宇長鷹完成技術(shù)的工程轉(zhuǎn)化，做到產(chǎn)學(xué)研一體化。

Q：北航與浙江臺州合作，建設(shè)航空小鎮(zhèn)，會對天宇長鷹的發(fā)展有哪些積極影響？

A：眾所周知，北航與浙江臺州簽署了合作協(xié)議，主要在無人機、通用航空以及空管等領(lǐng)域展開合作。這是一個雙方互補的合作，就臺州而言，當(dāng)?shù)刂圃鞓I(yè)雖然發(fā)達，但很多制造企業(yè)的技術(shù)還處于低端，當(dāng)?shù)卣Ｍ軌驅(qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級。對于我們來說，則希望能夠打造一個完整的無人機產(chǎn)業(yè)鏈，臺州的土地和資金正是我們所急需的。按照規(guī)劃，我們將在臺州建設(shè)一個基地和三個中心。一個基地是無人機基地——集機體制造、鏈路設(shè)備以及其他機載設(shè)備于一體的無人機全產(chǎn)業(yè)鏈平臺。另外基地還會以北航的“蜜蜂”超輕型飛機為基礎(chǔ)，完成通用飛機的產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)換。三個中心是指，無人機綜合研發(fā)中心，培訓(xùn)交流中心和測試飛行中心。無人機綜合研發(fā)中心主要從事無人機技術(shù)的研發(fā)工作，培訓(xùn)交流中心是與臺州學(xué)院合辦，培養(yǎng)無人機專業(yè)人才和通用航空人才。關(guān)于測試飛行中心我想多說兩句，在有人機領(lǐng)域，新飛機有著完備的試飛流程和標(biāo)準(zhǔn)，對于無人機還沒有類似的強制要求，也沒有相應(yīng)的專業(yè)機構(gòu)。隨著無人機應(yīng)用領(lǐng)域的日趨廣泛，相關(guān)的測試飛行應(yīng)該是必須的。

責(zé)任編輯：陳肖

2名操作手在MQ-9無人機控制站內(nèi)執(zhí)行任務(wù)，美國察打一體無人機的操作手一般由戰(zhàn)斗機飛行員擔(dān)任。