船舶應(yīng)用無(wú)人機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)分析和使用建議

陳 鋒

(江蘇大津重工有限公司 ,江蘇 鎮(zhèn)江 212221)

0 引言

無(wú)人機(jī)也叫無(wú)人直升機(jī)是指可以利用無(wú)線電遙控設(shè)備及自身的程序控制裝置操縱的無(wú)人乘坐飛機(jī)，具有自主飛行、垂直起降、自由懸停、多次回收使用，以及按執(zhí)行任務(wù)的不同可攜帶不同的裝備等特點(diǎn)。目前無(wú)人機(jī)在航拍、測(cè)繪、快遞傳輸、抗震救災(zāi)、野外生存演練、新聞報(bào)道、軍事偵察、警用裝備等領(lǐng)域得到應(yīng)用。

無(wú)人直升機(jī)按用途可以分為軍用和民用兩種；按外型尺寸可以分為小型、中大型；還可以從技術(shù)上來(lái)分。本文主要對(duì)中大型無(wú)人直升機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，并提出預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)的措施。

1 小型無(wú)人機(jī)與中大型無(wú)人機(jī)配置

1.1 小型無(wú)人機(jī)配置

小型無(wú)人機(jī)一般采用鋰電池為動(dòng)力源，充電一次續(xù)航力達(dá)到20～ 25 min；飛行速度為20 km/h，飛行高度約為120 m；可負(fù)重500 g左右；可遙控距離不超過(guò)2 km。小型無(wú)人機(jī)的外形尺寸一般不大于100 cm×100 cm。

小型無(wú)人機(jī)外型多種多樣，傳統(tǒng)小型無(wú)人機(jī)外型如圖1所示。

小型無(wú)人機(jī)的一般配置見表1。

小型無(wú)人機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，操作方便，性價(jià)比較高。

小型無(wú)人機(jī)一般用于室外大型活動(dòng)場(chǎng)面的拍攝，適用于5級(jí)風(fēng)況以下的作業(yè)環(huán)境。

圖1 傳統(tǒng)小型無(wú)人機(jī)外型圖

序號(hào)設(shè)備名稱數(shù)量備注1無(wú)人機(jī)12小型遙控器13高清攝像頭(集成)14充電器15簡(jiǎn)易包裝箱1

1.2 中大型無(wú)人機(jī)配置

中大型無(wú)人機(jī)一般采用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，配備10 L左右的油箱，飛行續(xù)航力約為80 min，巡航速度達(dá)到40～60 km/h，最高時(shí)速為80 km/h，飛行高度為1 500 m海拔，可負(fù)重5 kg有效負(fù)荷，可遙控半徑約為10 km。為了更好地保證續(xù)航力，可適當(dāng)犧牲有效負(fù)荷的負(fù)重，增加油箱容積。中大型無(wú)人機(jī)外形尺寸一般為1 700 cm×500 cm。

中大型無(wú)人機(jī)外型多種多樣，傳統(tǒng)中大型無(wú)人機(jī)外型如圖2所示。

中大型無(wú)人機(jī)的一般配置見表2。

圖2 傳統(tǒng)中大型無(wú)人機(jī)外型圖

表2 中大型無(wú)人機(jī)的一般配置

2 中大型無(wú)人機(jī)在船舶中的應(yīng)用

2.1 中大型無(wú)人機(jī)特點(diǎn)

中大型無(wú)人機(jī)具有體積小、重量輕、載荷比大、操作靈活、可靠性高、可維護(hù)性好等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)無(wú)人機(jī)自動(dòng)駕駛儀，可以控制固定翼以及直升機(jī)全自主起飛、巡航、懸停、返航、降落。同時(shí)可以通過(guò)自動(dòng)駕駛儀控制航拍無(wú)人機(jī)以及多個(gè)任務(wù)載荷設(shè)備，采用900 MHz的頻率通訊電臺(tái)，通訊距離可以達(dá)到100 km。即使通訊中斷，也會(huì)控制無(wú)人機(jī)自動(dòng)返航到預(yù)先設(shè)置的降落點(diǎn)，大大提高了飛機(jī)的安全性。中大型無(wú)人直升機(jī)因價(jià)格不等，配置也不同。正常配置會(huì)采用冗余設(shè)計(jì)，開通差分GPS,精度達(dá)到0.5 m，內(nèi)置兩個(gè)CPU工作，檢測(cè)到故障時(shí)自動(dòng)切換。出現(xiàn)故障后仍能保持準(zhǔn)確的姿態(tài)和位置估算，同時(shí)地面控制站也會(huì)有告警提示。

鑒于以上特點(diǎn)，現(xiàn)在越來(lái)越多的公務(wù)船舶開始應(yīng)用中大型無(wú)人機(jī)，以達(dá)到警用反恐、安防監(jiān)控、應(yīng)急偵查、抗震救災(zāi)的目的。

2.2 中大型無(wú)人機(jī)在船舶應(yīng)用中的功能

⑴協(xié)同地面站一起工作，建立一個(gè)第三方助航系統(tǒng)。在船舶航行過(guò)程中，對(duì)船舶周邊不確定的可疑物進(jìn)行提前偵察，作為瞭望補(bǔ)充，確保航行時(shí)順利通過(guò)。

⑵對(duì)于船舶營(yíng)救他人或海上搜救時(shí)，可以按傳遞救生物資。船舶航行時(shí)，如遇落水人員，船只難以到達(dá)時(shí)，可以通過(guò)中大型無(wú)人機(jī)進(jìn)行物資傳送，如救生衣等。

⑶對(duì)于執(zhí)法船舶，可以派遣無(wú)人機(jī)進(jìn)行預(yù)先偵察，以減少人員傷亡。

3 無(wú)人直升機(jī)在船舶應(yīng)用中的風(fēng)險(xiǎn)分析

3.1 防鹽霧處理

無(wú)人直升機(jī)在船舶應(yīng)用過(guò)程中需注意防鹽霧處理。無(wú)人機(jī)在海上應(yīng)用或在船舶上存放，需注意空氣中的鹽霧對(duì)無(wú)人機(jī)外表面的腐蝕。無(wú)人機(jī)機(jī)身一般采用玻璃纖維復(fù)合材料或碳纖維復(fù)合材料。

3.2 機(jī)械故障

無(wú)人機(jī)對(duì)機(jī)體可靠性的要求非常高，因而必須重視機(jī)械故障。無(wú)人機(jī)必須和有人機(jī)一樣，每次飛行后都要檢測(cè)、定期保養(yǎng)。同樣，選擇無(wú)人機(jī)的生產(chǎn)廠家也必須是經(jīng)過(guò)多次苛刻的測(cè)試后才能確定。

3.3 飛機(jī)控制器故障

飛行控制器是無(wú)人機(jī)的核心部件，正常配置會(huì)采用冗余設(shè)計(jì)，出現(xiàn)故障自動(dòng)切換，并能保持準(zhǔn)確的姿態(tài)和位置估算。該控制器采用900 MHZ的頻率通訊電臺(tái)，通訊距離可以達(dá)到100 km。即使通訊中斷，也會(huì)控制無(wú)人機(jī)自動(dòng)返航到預(yù)先設(shè)置的降落點(diǎn)，大大提高了飛機(jī)的安全性。

3.4 電磁干擾

船舶各種收發(fā)天線、磁羅經(jīng)、電羅經(jīng)等輔助導(dǎo)航系統(tǒng)，無(wú)形就是一個(gè)大的磁場(chǎng)，如果受到磁干擾，無(wú)人機(jī)就會(huì)迷路。短時(shí)的干擾可以通過(guò)慣性導(dǎo)航維持，但慣導(dǎo)的誤差隨時(shí)間的累積非常嚴(yán)重，維持不了多久也就謬以千里了。為避免磁羅盤被干擾，除了選用性能比較好的硬件外，羅經(jīng)的模塊一般也會(huì)被放置在遠(yuǎn)離發(fā)動(dòng)機(jī)與電路的位置。另外，無(wú)人機(jī)在出廠和用戶使用中也要對(duì)磁航向進(jìn)行校正。

3.5 GPS信號(hào)的干擾

在無(wú)人機(jī)起降過(guò)程中，船舶鋼質(zhì)上層建筑對(duì)GPS信號(hào)的干擾很嚴(yán)重，在廣闊的天空影響相對(duì)較小。所以，為防止起降故障及多路徑效應(yīng)帶來(lái)的定位誤差，還是建議手動(dòng)起飛和降落。

3.6 自然環(huán)境的影響

一般中大型無(wú)人機(jī)能抗風(fēng)6～7級(jí)，小量雨水天氣對(duì)它的影響也不大。使用無(wú)人機(jī)前需了解當(dāng)?shù)丶帮w行目的地的天氣，需對(duì)飛行高度進(jìn)行控制，并密切關(guān)注天氣情況，及時(shí)回收，確保無(wú)人機(jī)的安全。

3.7 人員的操作失誤

中大型無(wú)人機(jī)的操作與小型無(wú)人機(jī)的操作不一樣，操作人員需要經(jīng)過(guò)專業(yè)的培訓(xùn)才能上崗，且需兩人以上的同時(shí)操作才能完成。培訓(xùn)時(shí)間為1～2月。在操作過(guò)程中，要遵守操作規(guī)程，不可盲目操作，避免墜機(jī)或第三方事故的發(fā)生。

3.8 回收風(fēng)險(xiǎn)

一般來(lái)說(shuō)，船舶起降無(wú)人機(jī)與陸上起降無(wú)人機(jī)的起降點(diǎn)不一樣，雖然能通過(guò)GPS或差分GPS進(jìn)行回收，但船舶航行中的縱橫傾會(huì)給無(wú)人機(jī)的回收帶來(lái)相當(dāng)?shù)睦щy。航行船舶上回收無(wú)人機(jī)也是值得研究的一個(gè)新課題。

4 船舶應(yīng)用無(wú)人直升機(jī)的操作建議

(1)檢查飛行設(shè)備。在多次飛行之后，無(wú)人機(jī)通常會(huì)有一些磨損，要是不注意的話，小問(wèn)題可能就會(huì)引發(fā)大問(wèn)題。所以每次飛行之前，要認(rèn)真檢查無(wú)人機(jī)的各處細(xì)節(jié)，以及遙控器等地面設(shè)備。

(2)確保設(shè)備油量、電量充足。動(dòng)力燃油、動(dòng)力電池是無(wú)人機(jī)的動(dòng)力來(lái)源，燃油量和電池電量不足，會(huì)出現(xiàn)來(lái)不及返航的情況。同時(shí)也要檢查地面遙控器、手機(jī)等設(shè)備的電量。 (3)選擇合適的飛行天氣。

選擇適合飛行的天氣條件才能確保飛行安全。

(4)不能超過(guò)安全飛行高度。

(5)不能酒后操作飛機(jī)。

(6)操作飛行時(shí)一定要在視距(無(wú)線電和肉眼視距)范圍內(nèi)飛行。

(7)要時(shí)刻保持對(duì)飛機(jī)的控制。

(8)要在GPS信號(hào)良好的情況下飛行。

(9)要遵守政府法律法規(guī)。

(10)必須提升飛行技巧，遵守?zé)o人機(jī)操作流程及規(guī)范。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著科技的不斷發(fā)展，地面站的不斷建立，更多的無(wú)人機(jī)將會(huì)應(yīng)用到船舶。在應(yīng)用無(wú)人機(jī)時(shí)，要了解無(wú)人機(jī)的特征和配置情況注意防范風(fēng)險(xiǎn)，遵守?zé)o人機(jī)操作規(guī)程。隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)人機(jī)的構(gòu)造或使用材料必將更完善、可靠，應(yīng)用領(lǐng)域也將擴(kuò)大，應(yīng)用條件和使用要求也將越來(lái)越寬松。

參考文獻(xiàn):

[1] 王淑芬，吳衛(wèi).無(wú)人機(jī)發(fā)展的情報(bào)研究[J].飛航導(dǎo)彈，1998(10):32-41,43.