無人機輔助民航飛機外觀檢查的應用

官劍文

1 傳統(tǒng)檢查方法

民航飛機做完定檢維修，在飛機離場前，維修人員需要環(huán)繞飛機一圈，對飛機的外部做一次完整的檢查，確保飛機的狀態(tài)適合飛行。由于飛機高度的原因，檢查飛機的上表面區(qū)域，包括機身頂部、機翼和水平尾翼上表面、垂直尾翼等區(qū)域，維修人員駕駛升降平臺車環(huán)繞飛機一圈進行目視檢查是普遍做法，如圖1所示。

2 存在的問題

采用人工駕駛升降平臺車對飛機上表面進行目視檢查的方式，存在以下幾個問題。

1） 目視檢查效果差

由于飛機上表面區(qū)域面積很大，維修人員檢查時距離部分位置太遠，如垂直尾翼頂部，維修人員距離被檢查的表面較遠，導致目視檢查的效果不佳，可能會發(fā)生漏檢。

2） 駕駛升降平臺車有撞到飛機的風險

維修人員駕駛升降平臺車靠近飛機進行目視檢查，一旦操作不當，可能會發(fā)生升降平臺車碰撞到飛機機體的情況，對飛機造成損傷。

3） 高空墜落隱患

駕駛升降平臺車屬于高空作業(yè)，檢查人員在執(zhí)行繞機檢查的過程中可能存在高空墜落的安全隱患。

3 無人機輔助檢查方案

通過采用無人機繞飛機飛行，利用無人機上搭載的云臺相機拍攝飛機上表面的高清影像，維修人員通過查看實時回傳到顯示終端上的高清影像，檢查飛機上表面的區(qū)域，即可避免上述問題。

通常無人機輔助繞機檢查需由兩名工作人員相互配合完成，如圖2所示。其中一名為無人機操作員，該操作員持有民航局頒發(fā)的無人機飛行執(zhí)照，為無人機飛行安全提供保障；另一名為云臺操作員，該操作員持有飛機維修執(zhí)照，其職責為操縱云臺進行轉動、變焦等動作，通過回傳到顯示終端上的高清影像檢查飛機外觀是否有缺陷。

4 設備選型和安全保障措施

民航飛機離場前的檢查是在停機坪進行，環(huán)境空曠，風力較大。為了保證無人機飛行的安全，需要選用飛行穩(wěn)定性好且抗風能力強的無人機。經(jīng)過對比不同型號的無人機，廈門太古方案選用大疆的工業(yè)級別無人機經(jīng)緯M200，M200不僅有很好的抗風能力（最大可承受12m/s的風速），而且自帶防撞系統(tǒng)。

同時，無人機輔助繞機檢查過程中，為了保障飛機的安全，要求無人機與飛機之間的水平距離保持在10米左右。要實現(xiàn)在10米左右的距離，無人機可以拍攝到飛機上表面的清晰影像，需要選用變焦能力強的云臺相機。經(jīng)過測試，廈門太古最終選用大疆云臺相機禪思Z30，禪思Z30具有30倍光學變焦能力，可以很清晰地拍攝十幾米以外的物體的影像，為高質量地檢查提供了高水準的前提條件。如圖3所示。

由于廈門太古廠區(qū)靠近廈門機場，為了確保無人機飛行不會影響到機場的運作，在無人機系統(tǒng)中設置了電子圍欄，確保無人機只能在限定的區(qū)域內飛行。如圖4所示，電子圍欄限制無人機只能在指定的飛行區(qū)域1和飛行區(qū)域2內飛行，且飛行高度不超過40米，從而保證了無人機的飛行不會影響到機場的正常運營。

5 無人機輔助繞機檢查流程設計

無人機輔助繞機檢查的飛行路線為環(huán)繞飛機一圈，且在垂直方向上與飛機沒有任何重疊。無人機的飛行高度一般在10～20米之間，檢查人員可以按實際檢查需要調整無人機的飛行高度。無人機飛行路線在飛機的兩側各設置了數(shù)個固定的檢查點位，無人機輔助繞機檢查過程中，無人機操作員操控無人機依次飛至固定的檢查點位懸停，云臺操作員調整云臺相機至不同角度進行檢查。典型的四發(fā)飛機的飛行路線如圖5所示，雙發(fā)飛機如圖6所示。

執(zhí)行繞機檢查過程中，云臺操作員將對缺陷或疑似缺陷進行記錄，并在飛行結束后將缺陷信息，包括缺陷的類型、位置和照片，匯總到無人機繞機檢查報告中，用于后續(xù)跟進。無人機輔助繞機檢查所拍攝的影像、缺陷照片和繞機檢查報告一般會保存兩年，這樣有助于提高飛機檢查維修的可追溯性。

6 效果驗證與總結

基于廈門太古超過250次的無人機輔助繞機檢查的結果，典型的缺陷包括螺絲缺失、漆層剝落和外來物等，如圖7所示。

采用傳統(tǒng)的駕駛升降平臺車的繞機檢查方式，完成一架飛機的上表面區(qū)域的檢查需要4小時，而采用無人機輔助繞機檢查只需要2小時就可以完成，效率提高了50%。同時，采用無人機輔助繞機檢查，維修人員在地面上就可以對飛機上表面區(qū)域的每個位置進行詳細的檢查，避免了傳統(tǒng)檢查方式高空作業(yè)的人員安全隱患。另外，繞機檢查過程中，無人機與飛機之間的水平距離保持在10米左右，減少了傳統(tǒng)檢查方式中升降平臺車碰撞飛機事故發(fā)生的可能性。

將無人機技術應用到民航飛機外觀的檢查維修中，可以大大提高飛機離場檢查的效率，同時消除安全隱患，減少事故的發(fā)生，更好地提高了飛機交付的質量。A519E82C-1B87-49C6-BFAC-477663B4CB42