無人機在民航鳥擊防范中的應用

(中國民航大學機場學院　天津　300300)

前言

民航運輸蓬勃發展，由此帶來的民航飛行器與鳥類爭奪空域資源問題日益嚴重，尤其是在飛機進近著陸、起飛過程中飛鳥與航空器相撞或被吸入發動機，導致航空器損壞，以致航班延誤、迫降甚至嚴重事故。而且現在客機向著發動機高涵道比和寬體式客機方向發展，發動機進氣口更大，更容易發生鳥擊，鳥擊引起的經濟損失也將更大。

隨著無人機技術的成熟，把驅鳥設備安裝在無人機上，充分利用無人機操作靈活、可達高度高等特點，與傳統驅鳥技術形成互補，形成全方位、立體式的驅鳥方式。機場結合自身情況，建立無人機驅鳥系統，可大大降低鳥擊的事故率。

一、鳥擊的危害

鳥類活動性強，且存在規模性的遷徙行為。從1912年第一例鳥擊事故導致飛行員喪生至今，鳥類與飛行器的沖突一直沒有很好地解決。歷史上因為鳥擊導致的機毀人亡的慘劇不勝枚舉。

我國因鳥擊導致的空難也很多，據中國民用航空局機場司發布的報告，中國2015年統計到鳥擊3816起，構成事故征候185起，數量維持在一個較高的水平，造成經濟損失約11963.2萬元人民幣。根據海因里奇法則，一件重大災難的背后，平均有29件次輕度災害，300次有驚無險的經歷，考慮到鳥擊數量的增長，推測未來一段時間內因鳥擊發生重大災難的可能性很高，所以防范鳥擊刻不容緩。

二、無人機驅鳥方式分析

(一)鳥類習性與無人機驅鳥機理

鳥的種類很多，多有群居特性，高低空都有分布，機場周邊的水、草等對鳥形成吸引，容易在機場周邊筑巢。鳥類活動隨時間、季節而變，跟鳥類繁殖和食物資源有關。4、5月份機場周邊的早春植物種子成熟，食物資源豐富，吸引鳥類到飛行區，導致鳥擊事件頻繁。8、9月份白天幼鳥活動頻繁，幼鳥缺乏對飛行器威脅的認識和缺少成功躲避飛行器的經驗，容易闖入飛行區與飛機相撞。處在鳥類遷徙路線上的機場，也會在特定月份出現不同的鳥類。

鳥類非常聰明，容易對機場某些地面驅鳥設備形成習慣，忽略其存在，所以驅鳥方式不能過于單一。鳥類像人類一樣會對同伴的哀鳴聲和天敵的叫聲產生一種恐懼心理，會感到痛苦和驚慌，并且會形成條件反射，自動逃離這個危險的環境。

(二)無人機驅鳥方式

傳統驅鳥方式主要集中在地面，在應對鳥群時反映較慢，且移動不靈活，無法隨時監控鳥群。例如，1997年9月22日下午3時許，北京首都國際機場東跑道的上空聚集了1000多只大雁和烏鴉，并在盤旋嬉戲。經過駐場部隊2個多小時的鳴槍驅趕，鳥群才飛走。造成當日16個航班被迫延誤，2000多名旅客無奈滯留。無人機則可以離開地面達到飛行高度，可對鳥群實施定向驅趕，并能夠隨鳥群移動，確保鳥群遠離機場凈空區。

國內在2000年開始用無人機執行驅鳥任務，但是技術不成熟，應用并不廣泛，現在無人機技術已相當成熟，常見的有4軸無人機。目前在民用方面應用于航拍、農業、植保、微型自拍、快遞運輸、災難救援、觀察野生動物、監控傳染病、測繪、新聞報道、電力巡檢、救災、影視拍攝等等領域。無人機可按照機場空域通過遙控或預編程方式進行固定航線的巡邏飛行，或者由車載計算機完全地或間歇地自主地操作，將便攜的驅鳥設備安裝在無人機上，包括音頻、激光、驅鳥彈等。

為了達到良好的驅鳥效果，使鳥類對無人機產生一種恐懼的條件反射，達到自動遠離無人機的效果，可以使用超聲波驅鳥器配合語音驅鳥器，發送超聲波，播放猛禽的叫聲或同類的哀鳴聲。超聲波可以對距離無人機半徑15米內的鳥產生生理上的傷害，但又不會致命，再加上聲音對鳥類心理的恐懼影響，能有效驅趕機場空域內的鳥類。因為靠人力無法做到長時間、大范圍地監控鳥情，應用無人機起飛迅速、反應靈活的特點，不僅可以對機場圍界內的鳥情進行監控還可以越過機場圍界，實時傳回視頻資料。

三、無人機驅鳥的實現

在機場建立無人機驅鳥系統，選取適當類型的無人機進行改造，要求有較高的載重能力，并有較長的工作時間，工作任務的高度約在200-300米，有良好的穩定性和通信能力，裝備有自駕儀，具備驅鳥任務規劃所要求的自主飛行控制技術。因為一般的超聲波驅鳥設備重量在5-50kg之間，重量越重，功率越大，驅鳥效果越好，所以要對高功率的超聲波驅鳥設備進行減重處理，使之適于在無人機上工作。

機場要有地面保障部門，提供無人機維修保養的保障。對相關人員進行無人機駕駛的培訓，并有工作站供他們操作，有設備記錄驅鳥的操作記錄。無人機驅鳥系統組成圖如下：

圖一　無人機驅鳥系統組成圖

因為長時間不間斷的驅鳥工作非常重要，而長時間操作無人機勢必會引起人員疲勞，容易導致操作失誤，所以需要自主飛行的任務規劃來代替手動飛行，以減輕勞動強度。無人機驅鳥工作流程是：起飛前檢查、起飛、按路線巡邏、地面站監控鳥情、發現并處置鳥情、降落回場、設備保養、反饋并修改路線等。

四、結論

無人機驅鳥有很多優勢，驅鳥范圍填補了傳統驅鳥的漏洞，范圍更廣、高度更高；無人機工作時處于移動狀態，為人操作時的飛行路線符合邏輯，且驅鳥意圖明顯，使鳥類感覺到受到威脅，避免了傳統驅鳥設備呆板的原地工作，對鳥類形成天敵效應；勞動強度低，驅鳥反應快等。但是與傳統驅鳥方式相比，它的成本更高，維護操作復雜，有一定危險性，不排除驅鳥過程中意外發生。

總之，無人機驅鳥是未來的一種發展方向，雖然無人機黑飛使航班迫降，給民航業造成損失，但是利用其優點，同樣可以造福中國民航事業。