AV500系列無人直升機的設計與發展

9月14日至9月17日，第四屆中國天津國際直升機博覽會在天津空港經濟區舉行，來自多個國家的直升機制造商紛紛攜帶各自的最新機型，公開展示各自的先進技術和研發能力。航空工業直升機設計研究所（簡稱直升機所）在室內展出了自行設計和研制的多種類型無人駕駛飛行器，其中AV500系列無人機直升機最為引人注目，而最新亮相的AV500W察打一體無人直升機更是成為本屆直博會的一大亮點。

啟動研制工作

從飛行器設計和研制來看，無人直升機首要技術特征是直升機，其次才是無人機。因此，利用直升機行業的技術基礎是發展我國無人直升機事業的根本，集中力量攻關是加速我國無人直升機發展的必由之路。直升機所的無人直升機項目始于2004年。當時，研制人員通過廣泛調研和充分論證，認識到無人駕駛直升機是未來的重要發展方向，開始嘗試設計新型無人直升機。

與固定翼無人機相比，無人直升機憑借著總體構型上的特點具備了一些使用優勢，如：可以垂直起降，起飛著陸場地小，適應性強；可以空中懸停，機動靈活，具有全面的任務能力；總體尺寸小、生產成本低、作戰使用靈活、戰場生存力強。從作戰效能來看，無人直升機既能完成固定翼無人機無法完成的任務，又能完成有人駕駛直升機不能執行的任務，在執行一些危險任務時的風險更低，成功率更高。

為此，直升機所在2004年8月專門組建了研究機構，集中技術力量，通過自籌資金，啟動了無人直升機的研制工作。直升機所根據用戶提出的無人直升機預先研究計劃，積極組織參與指南編寫工作，編制完成了無人機裝備預先研究項目建議書。此后，直升機所開始技術攻關，逐步掌握了一系列關鍵技術，推動了無人直升機的設計和研制工作。

針對無人直升機的自主飛行控制技術，科研人員開展了大量的自主飛行控制相關技術預先研究工作，成功研制了飛行控制與管理系統，研制出采用多余度設計、傳感器信息高度融合的飛行控制系統，使無人直升機具備按預定航路飛行、自動起飛、自動返航和自動降落的全自主飛行能力。

直升機所立足40多年有人直升機的研制經驗和強大的技術開發能力，經過十余年的技術攻關，掌握了無人直升機總體氣動技術、飛行控制技術、發動機控制技術、全機減振及隔振技術、指揮控制技術、高抗擾控制技術等關鍵技術，走出了一條自主創新的發展道路。目前，該所已經研制了從AV200到AV500的系列無人直升機型號，部分產品已投入生產并交付用戶。

實現首次飛行

針對軍、民領域對無人直升機的發展需求，直升機所從2005年開始自主設計了U8無人直升機，主要用于偵察、目標指示與定位、通信中繼等任務。該機在2006年完成了工程設計，在2007年6月實現首次飛行。

2011年7月中旬，U8無人直升機圓滿完成了首次高原試飛試驗，標志著這種無人直升機的高原性能取得顯著進步，有效提升了無人直升機高原作業綜合保障能力。此次U8無人直升機高原試飛試驗為期15天，分別在海拔高度為1060m的甘肅天水市、1400m的天水武山縣、2080m的西寧平安縣和3060m的青海共和機場等地進行了試飛，有效飛行29架次。U8直升機的高原飛行試驗按照不同海拔高度、配重等狀態完成發動機起動、地面試驗、有地效懸停、無地效懸停等試飛科目，獲得成功。

同年9月，直升機所在北京航展上展出了U8無人直升機，12月，U8無人直升機通過了全機技術鑒定。2013年11月，航空工業在迪拜航展上首次展出了出口型U8無人直升機。其后，直升機所根據無人直升機的未來發展規劃，在U8無人直升機的基礎上，通過進一步改進技術和優化設計，將其重新命名為AV200無人直升機。

AV200無人機系統由無人直升機、地面測控站、任務設備和地面保障設備組成。其中，地面測控站采用車載方艙裝載和簡易車載兩種方式，可供用戶選擇；地面保障設備包括使用維護設備、直升機運輸車、模擬訓練設備等。

AV200無人直升機的長4.6m、高1.5m、寬0.76m，滑橇跨距1.08m。該機的最大起飛重量230kg，最大平飛速度150km/h，巡航速度110～120km/h，在攜帶25kg任務載荷下，續航時間為2h，使用升限3000m，飛行控制半徑100km。它的典型任務載荷為光電吊艙及配套視頻記錄儀。

AV200無人直升機采用全權限數字式電子控制系統，具備人工操縱、程序控制和應急控制等三種模式，可實現穩定無人直升機姿態、控制發動機風門和飛行軌跡功能，完成從起飛到降落整個過程的飛行管理，包括對動力裝置、機載電氣設備和任務設備的管理，以及故障終端與處理等多項任務。

地面測控站用于完成對無人機遙控、遙測、跟蹤定位和偵察信息傳輸，具有任務規劃和數據鏈路監控能力，實現對無人直升機和機載任務設備的遙控操作以及偵察信息的實時監視、記錄和分發，由三名操作員操作。

AV200無人直升機體積小、重量輕、使用維護方便，通過裝載不同任務設備，可廣泛應用于目標偵察、警務執法、搜索救援、海事監管、農林作業、電力巡線等軍用和民用領域。

增強任務能力

繼AV200無人直升機后，直升機所又在2013年底推出了AV500輕型無人直升機系統。該系統由飛行平臺、運輸保障車和地面控制站組成，無需專用起降場地，可在一般公路上直接起降飛行，具備30min內實現快速部署的能力。憑借著相對較小的尺寸，AV500無人直升機可以存放在保障車的方艙內，非常便于運輸。到達預定地點后，操作人員打開一側艙門，卸下無人直升機，就可在地面站內控制起飛。

AV500無人直升機的機體結構采用了框架式結構設計，由金屬焊接主骨架、全復合材料蒙皮、蹺蹺板式主旋翼、復合材料槳葉、高置平尾和滑橇式起落架組成，主減速器安裝在旋翼軸下方，尾減速器安裝在尾撐后端。機身前部設計有兩層設備艙，用于安裝機載設備，機身中部、主減速器的兩側對稱布置有燃油箱。

該機機長7.2m、高2.3m、寬1.6m，最大起飛重量450kg，最大平飛速度170km/h，最大巡航速度120km/h，升限可達到4000m，最大續航時間可達8h，控制半徑200km。

AV500無人直升機具有先進安全性，飛控系統采用了冗余設計，傳感器信息高度融合，具備故障隔離/排除故障飛行能力，安全可靠性高。AV500無人直升機具備按預定航路飛行、自動起飛、自動返航、自動起降、自動懸停、自動航線飛行、在線航線變更和數據鏈中斷緊急返航飛行等功能，得益于設計性能優異的飛行控制系統，大大減輕操作人員的心理負擔和精神壓力。該機的飛控系統性能具有國內領先水平，達到了美國軍方定義的自主飛行控制等級中第2-3級水平，與國外無人直升機的當前技術水平相當。

根據不同的用戶需求，AV500無人直升機可以搭載各種任務載荷，具有較強的綜合任務能力，最大任務載荷可達120kg。其中，典型任務載荷為可見光/紅外光電吊艙、合成孔徑（SAR）雷達、通信中繼設備等。

AV500無人直升機可應用于海事監管、環境監測、搜索救援、農林防護、管道巡線、地質勘查、航空拍攝等民用領域。該機具有良好的飛行性能，可靠性高，使用成本低，維護方便。該機具備全天候作業能力，環境適應性好，能夠在中雨、小雪、風沙等復雜氣象條件下晝夜飛行，并具有7級抗風能力。

開展飛行測試

幾年來，AV500無人直升機經過大量的飛行驗證，表明了具有優異的飛行性能和強大的任務能力和可靠的產品質量。同時，該機在第三屆天津直博會和第十一屆珠海航展等多個國內重要航展進行了靜態展示，受到廣泛關注。

2015年，AV500無人直升機在內蒙古阿拉善地區開展了高原試飛，驗證了其優良的高原飛行品質。

2016年4月27日，AV500無人直升機在距離廣東省汕頭市48km遠的南澳島海面上空首次成功完成7級陣風下的海上試飛。在7級陣風的海面上，該機經過45min飛行，展現了優良的飛行性能。這是AV500無人直升機首次開展海上試飛，它的成功為加快無人直升機承擔海事作業以及海上運營創造了條件，也標志著我國民用無人直升機將開啟海洋區域作業的新里程。

此次試飛歷時2天，AV500無人直升機分三個階段測試了多項設計指標。第一階段是開展數據鏈海上拉距試驗，驗證無人直升機在海洋環境下的測控鏈路有效作用距離與信息傳輸質量。第二階段是在近場進行適應性試驗，以檢查無人直升機在海邊場地的機上系統工作、起降能力、飛行適應性。第三階段是針對典型使用場景開展航線預設飛行，此次場景假定為無人直升機在海邊場地懸停起飛開展巡邏任務，到達任務區域后圍繞目標船只進行低空飛行，并通過掛載的光電吊艙對海面船只進行監視、辨識。

2016年5月22日，AV500無人直升機系統在江西鄱陽縣無人機試驗試飛基地首次實現4h不間斷飛行，總航程超過310km。此次試飛，AV500無人直升機以預設多邊形航線為軌跡飛行，以平穩的姿態和良好的可靠性圓滿完成長航時飛行任務，展現了其優秀的飛行性能。試飛結果表明，AV500無人直升機具備高可靠性和長航時連續作業能力。這是AV500無人直升機繼“零故障”完成內蒙古高原試飛和廣東南澳海域飛行后的又一次重要試飛成果，也是國內無人直升機自主研制史上的重大突破。

2017年3月2日，AV500無人直升機在河北省高碑店市完成了為期7天的“無人直升機航空應急測繪系統”演示飛行的所有科目，對我國提升航空應急測繪能力、建設突發事件應急體系具有重要意義。

在此次飛行演示中，AV500無人直升機同時搭載了光電吊艙、中畫幅相機，實時開展應急測繪，頂著10m/s的陣風，完成了高難度飛行機動表演。在航線飛行過程中，機上搭載的中畫幅相機在高空完成對地面地理信息的高清自動拍攝，光電吊艙可見光和紅外的圖像清晰，對運動目標的跟蹤效果及測距效果良好。

這意味著，AV500無人直升機獲得了“千里眼”的能力，不僅飛得更高更遠，還能看得更清更遠，這對我國提升航空應急測繪能力、建設突發事件應急體系具有重要意義。

無人直升機是無人直升機航空應急測繪系統的主要部分，也是實現系統技術指標的基本平臺。結合測試過程及數據結果，AV500無人直升機航空應急測繪系統滿足應急測繪快速反應，大范圍、一定范圍作業的需求，能夠實現復雜環境條件下獲取目標區域遙感影像的能力。同時，影像成果不僅能夠滿足應急測繪的需求，也能夠滿足日常生產的航攝作業需求。

AV500的性能優勢，歸納起來主要有以下五點：一是飛行器設備國產自主研發，測試方案全程自主把控；二是系統設備高度智能化集成，形成完善作業工藝流程；三是依托自主產權數據處理軟件，實現數據快速處理；四是整體系統方案能適應應急全天候、全地形作業；五是通信鏈路傳輸不依賴當地環境條件限制，能保證持續有效作業。

AV500的主要用途是提供足夠的空間安裝任務載荷設備，實現全自主起降以及程序飛行，能夠對獲取到的現場視頻信息進行實時回傳。在原有各類應急響應系統的基礎上，研發人員還進一步完善了動態預警信息社會發布體系和各類突發事件監測預警系統，嘗試突破傳統數字航空攝影的作業模式，并做出擴展。比如，根據監控中心的調度，臨時機動到不同級別監測現場，進行“實時響應監測”，和現有相關系統或平臺進行數據交換和共享，填補大區域一定范圍應急動態監測的空白。

在通信技術、傳感器更新等各種因素促進下，低空無人遙感作為一種低成本、高精度、操作簡便的數據獲取方式應運而生，在傳統測繪、數字城市建設、災害應急處理等動態監測領域取得了很好的效果。

優化察打構型

目前，世界范圍內的小規模武裝沖突頻繁發生，多個國家需要一種輕型無人機對戰場態勢進行預先偵察，探索可以攜帶一些武器，具有一定的威懾能力和打擊能力。正是看到潛在用戶的作戰需求，直升機所自主研制了AV500W察打一體無人直升機，旨在適應未來無人化戰場的需要，填補固定翼無人機最低飛行高度下方的戰場空間。

2016年11月，AV500W無人直升機在第11屆珠海航展上首次公開亮相，此次是AV500W第一次參加直博會。細心觀察可以發現，時隔不到一年，AV500W無人直升機在外形設計上發生了很大變化。

直觀可見，AV500W武裝無人直升機在總體構型方面得到了全面優化。該機采用了流線型的全復合材料機身，吸收和融合了低可探測性技術，上半部如同倒扣的獨木舟，頂部進氣口明顯縮小，下半部表面明顯內傾，顯然具備了一定的隱身能力。

現場資料介紹，AV500W無人直升機的機身長7.2m、高2.3m、寬1.6m，最大起飛重量450kg，最大有效載荷約145kg，最大飛行速度170km/h，作戰半徑200km，飛行高度達到4000m。該機可搭載120kg武器和探測設備，在偵察模式下，續航時間可達8h；在偵察/作戰模式下，可連續飛行4h。

AV500W無人直升機不僅可以在高原和峽谷等多種地形條件下起降，還能夠在寒冷和炎熱環境下正常飛行。該機具有機動性強、隱蔽性好、突襲性強等特點，具備良好的偵察能力和快速反應能力。它可以執行超低空滲透，并保持一段時間懸停，因此能廣泛用于邊境巡邏、反恐行動和低強度沖突。

AV500W無人直升機加裝了晝夜觀瞄系統、火控外掛管理系統、空地導彈系統，對全機各系統進行適應性改進設計，可以快速反應，對地面人員、車輛等小型目標進行精確打擊。

從現場展出的機載武器來看，AV500W無人直升機可攜帶FT-8D空地導彈、常規炸彈和機槍吊艙等武器裝備。該機的起飛重量雖然不到500kg，但打擊能力可以與有人武裝直升機相媲美。可以看到，該機在短翼下方掛載了滑翔制導炸彈，并可以在機腹位置掛載機槍吊艙，與光電傳感器實現聯動，確保看到敵方目標后立即實施打擊。

對于距離更遠的敵方目標，AV500W無人直升機可以使用掛載在機身兩側短翼下的4枚輕型空地導彈。該型導彈采用半主動激光制導方式，具有很高的命中精度，在今年上半年進行的打靶試驗中，FT-8D導彈取得了很好的成績。最大攻擊距離可以達到5km。

目前，AV500W無人直升機已經在今年8月初步完成了打靶試驗，攜帶的空地導彈在試驗中取得了很高的命中精度。預計，該機在2018年初完成定型試驗，具備交付客戶的條件。

積極開拓市場

近年來，直升機所以AV500無人直升機為突破口，聚焦主要目標用戶開展市場推廣，針對用戶采取主動營銷策略，正在建立先發優勢。從裝備使用來看，該所在AV500無人直升機的全壽命周期內，可為用戶提供高效、便捷的售后保障技術服務。

在2016年珠海航展上，AV500W原型機首次亮相就引發了多方關注，此次具有隱身性能的AW500無人直升機首次亮相直博會，再次吸引了潛在用戶的目光。該機具有良好的偵察能力和快速反應能力，能夠對地面輕型車輛、人員等小型目標進行精準打擊，可廣泛用于對地攻擊、反恐和緝私緝毒等領域。

目前，國際市場上可以執行打擊任務的無人直升機并不多，但是對這類平臺的潛在需求與日俱增。AV500W無人直升機的目標市場將是有反恐需求的國家。航空工業直升機設計研究所無人直升機技術總監方永紅在本屆直博會上表示，歐洲、非洲和中東許多國家都面臨加強反恐行動的巨大壓力，需要像AV500W無人直升機這樣性能優異、價格不貴的裝備。

從國際市場來看，AV500W無人直升機具有較好的外貿前景。據悉，沙特阿拉伯、阿聯酋等多個中東國家已經對AV500系列無人直升機表現出濃厚興趣，一些拉美和非洲國家也在積極關注這種無人直升機的發展。長遠來看，AV500W無人直升機不僅可以用于軍事領域，還可以執行警巡任務和海監海警任務。

（責任編輯：劉玲蕊）