柔翼無人機用于人工增雨的探索研究

■薛富利

（襄陽宏偉航空器有限責任公司湖北襄陽441022）

柔翼無人機用于人工增雨的探索研究

■薛富利

（襄陽宏偉航空器有限責任公司湖北襄陽441022）

淡水資源的短缺已成為世界性的危機，隨著中國經濟規模擴大和環境的惡化，原來降水充沛的地區也面臨淡水短缺的威脅。本文分析了現有人工增雨作業方式的現狀，闡述了柔翼無人機有效載荷大、飛行速度低、安全可靠，操作簡單、成本低廉等特點并進行了其用于人工增雨的可行性分析，用于人工增雨優勢明顯。

柔翼無人機 人工增雨 人工影響天氣

1　引言

淡水資源的短缺已成為世界性的危機，隨著中國經濟規模擴大和環境的惡化，原來降水充沛的地區也面臨淡水短缺的威脅。人工增雨作業是解決淡水短缺的有效途徑。隨著人工增雨技術的發展，人工增雨系統中的發射平臺也處于不斷更新換代當中。從最初的炮彈發射，到后來的火箭彈發射和飛機播撒，發射技術不斷進步，發射高度，控制精度也得到提高高，但總體來說，各種發射方式都存在一定的缺點，顯示出發射手段貧乏，成本頗高，對地面人員造成一定的風險。用柔性翼無人機作為空中平臺搭載發射架飛至預定高度和位置進行人工增雨是一個好思路。

2　常用人工增雨作業方式的現狀分析

2.1火箭彈

我國主要采用火箭防雹降雨系統，進行增雨作業，但仍存在以下幾方面問題：

2.1.1準確性差

火箭彈在使用過程中準確度差，為擊中同一目標要以增加火箭彈數量來解決完成任務，作業成本成倍增加。

2.1.2播撒高度不可調

火箭彈播撒時序由火工延期裝置控制，致使火箭彈使用時不能按實際云層高度范圍進行相應調整，從而影響實際使用效果。

2.1.3殘骸傘降回收弊端較多

火箭彈一般采用火箭頭錐與箭體“軸向開傘”的開傘技術，其結構設計復雜、易追尾纏繞殘骸回收時，回收傘開傘的事故率高，對地面人員和建筑造成二次傷害，甚至已發生了氣象火箭彈殘骸飄出國界引起國際糾紛的案例。

目前我國每年用于增雨的火箭彈約10萬發左右，并有逐年加量的趨勢，在如此大的使用基數下，對操作人員以及殘骸落點區的人員和建筑造成的傷害事故將大大增加。

2.2飛機或無人機播撒

利用有人固定翼飛機和無人機固定翼飛機進行播撒作業，是未來重要的發展方向，但這兩種方式也存在以下局限性：

2.2.1有人固定翼飛機

飛機、機場等初期投入費用高，而且后期維持投入大，單次使用成本高，與無人機相比，其對操作人員的風險性更大，或者會因為避免風險而不進行作業，從而貽誤作業時機；

2.2.2無人固定翼飛機

利用無人固定翼飛機進行播撒是目前一種新興的作業手段，但無人機載重量小，單次攜帶的催化劑少，同等載荷下，投入費用高，且該類無人機更容易受天氣影響，當出現飛行事故時，對地面居民和房屋的安全隱患較大。

3　柔翼無人機的特點介紹及其安全性分析

柔翼無人機是無人機家族新成員。它是一種帶動力的精確導航翼傘系統，由動力裝置與柔性翼相結合，借助螺旋槳發動機的推力和柔性翼的升力升空，可自主飛行，或在目標區安置超高頻無線電信標，通過獲取無線電信號實施自主尋跡飛行，可隨時切換為手動控制模式，通過電子伺服系統操縱降落傘繩來控制其飛行方向，實現精確著陸。采用柔翼無人機作為飛行平臺，按照預定航線飛行至任務目標點，到達預定地點后根據地面控制人員的指令，實施智能播撒作業。放飛后只要在地面進行監控，必要時進行人工操縱干預，整個播撒過程簡單可行，安全可控。

目前，其最大有效載荷150kg；最大續航時間3h；最大飛行航程100km；最大飛行速度50km/h；最大飛行高度5000m；具有快速裝載、拆卸功能；自主導航控制系統，可根據任務規劃系統執行任務并自動返回；地面手控功能，并與自動控制可隨意切換；用輪式車輛或拖車放飛；人員配備：“1+3”模式，專業1人，輔助3人。

柔翼無人機發射及飛行示意圖

4　柔翼無人機人工增雨的安全性分析

4.1無人化作業

由于是無人駕駛，可以不考慮對人的安全，使用風險低。

4.2系統本身安全可靠

翼傘系統本身具有滑翔緩降功能，即使在動力發生故障，發動機停機無動力的情況下，也可緩緩滑翔降落，對設備和人員均不會造成損傷。

4.3系統具有應急備份傘

柔翼無人機系統配備有應急備份傘，在異常情況下可強制降落，不會發生由于失去控制而飛走，系統具有自動判別是否受控，如果失控，則自動打開應急備份傘，就地降落。

柔翼無人機人工增雨原理圖

5　柔翼無人機在人工影響天氣領域中的應用前景

隨著“柔翼無人機人工增雨”的產業化推進，將會推進中國通用航空綜合保障服務、航空救生救援產業、通航飛機及零部件研發制造等航空產業的發展。另外，柔翼無人機對比其他類型的無人機具有有效載荷量大、飛行平穩、飛行時間長、安全可靠、起飛降落方便等特點，其在人工影響天氣領域應用前景廣泛：

在民用可用于人工增雪、人工防雹、人工消云、人工消霧、人工防霜方面，相信在不就的將來可以在人工削弱風暴(臺風)和人工抑制雷電方面提高較好的方案；

在軍用可實施氣象作戰—人工制造暴風雨，、人工制造干旱，、人工制造颶風、利用激光制造雷擊閃電，擊落戰區空中的敵機或使其無法起飛；利用微波和粒子束把電磁、熱能量傳送到大氣中，干擾敵軍的衛星通信和雷達系統等。

U213.1+3[[[文獻碼]B

1000～405X（2016）～4～397～1