不畏風(fēng)雨的無人機“戰(zhàn)士”

李永平

臺風(fēng)是一種發(fā)生于熱帶或副熱帶海洋上空，尺度達上千千米、極具破壞力的災(zāi)害性天氣系統(tǒng)。它帶來的狂風(fēng)暴雨時常會對沿海省市造成嚴重破壞，因此準確預(yù)測臺風(fēng)對防災(zāi)減災(zāi)尤為重要。

自20世紀80年代，中國發(fā)射第一顆氣象衛(wèi)星以來，我們對臺風(fēng)的監(jiān)測和預(yù)報能力取得了長足進步。但氣象衛(wèi)星距離地面遙遠，厚實的云系阻礙了衛(wèi)星對臺風(fēng)內(nèi)部氣象要素和結(jié)構(gòu)特征等信息的獲取，而這些信息對準確預(yù)報臺風(fēng)十分重要。氣象工作者夢想駕駛飛機飛入臺風(fēng)內(nèi)部進行探測，奈何臺風(fēng)威力巨大，載人飛機穿越臺風(fēng)時需要承受巨大的風(fēng)險和成本。近年來，得益于科技的發(fā)展，研制出的無人機實現(xiàn)了氣象工作者的“飛天夢”。

?“雙尾蝎”無人機

相較于載人飛機，無人機具有人機分離、續(xù)航時間長、飛行高度高、數(shù)據(jù)分辨率高，可在危險區(qū)域和惡劣的天氣條件下直接探測等優(yōu)勢，這項“黑科技”已成為臺風(fēng)探測作業(yè)的一個重要發(fā)展方向。

探測臺風(fēng)的無人機主要分為低空無人機和高空無人機兩類。低空無人機多為小型飛機，飛行高度在5千米以下，續(xù)航時間為10～30小時，飛行時速為100千米，探測航線長度約為1000～2000千米。

中國氣象局早在2008年就開展了無人機臺風(fēng)探測試驗，當(dāng)時使用的是一款小型長航時氣象探測無人機，飛機長1.75米、高0.71米、翼展2.9米，因為個頭小，采用的是車載發(fā)射方式。但是，低空無人機由于機型小，抗風(fēng)能力弱，通常不能進入臺風(fēng)核心區(qū)進行探測。

?下投式探空儀結(jié)構(gòu)圖（繪圖/周博文）

高空無人機的機型則比較龐大，搭載探測設(shè)備也較多，因其抗風(fēng)能力強，可對臺風(fēng)近中心進行探測?！半p尾蝎”無人機就是其中的佼佼者——承載著全球首創(chuàng)的雙發(fā)大型高端無人機系統(tǒng)，最長航時達36小時，最大航程7200千米，最大起飛重量3.25噸。

“雙尾蝎”無人機可以搭載溫濕壓探測器、下投式探空儀、氣象雷達、激光測風(fēng)雷達等。其中要屬下投式探空儀出鏡率最高。無人機攜帶下投式探空儀飛行至目標上空，根據(jù)控制命令或預(yù)先設(shè)置的指令釋放探空儀。探空儀在重力作用下自由下落，自動打開降落傘降低下降速度。探空儀會將探測到的溫度、壓強、濕度、風(fēng)速和位置數(shù)據(jù)，通過無線發(fā)射機傳送至機載轉(zhuǎn)發(fā)裝置。機載轉(zhuǎn)發(fā)裝置可同時接收多個探空儀的探測數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)至地面接收裝置。地面接收終端對探測資料進行處理，最終用于氣象預(yù)警服務(wù)。

無人機釋放下投式探空儀

獲取盡可能完整的臺風(fēng)初始狀態(tài)信息是提高臺風(fēng)預(yù)報準確率的必要條件，將無人機探測的臺風(fēng)風(fēng)場、溫度場、濕度場、中心強度和位置等資料輸入在大型計算機運行的天氣數(shù)值模式后，能有效提高臺風(fēng)預(yù)報準確率。無人機探測作為氣象衛(wèi)星、天氣雷達和地面氣象等常規(guī)業(yè)務(wù)觀測網(wǎng)的重要補充，將在臺風(fēng)觀測和數(shù)值天氣預(yù)報及防災(zāi)減災(zāi)中發(fā)揮更大的作用。

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