基于有人駕駛客機改無人運輸機的若手思考

林一平

在國內引入無人機技術，研究客改貨型飛機進行的結構和系統的相應變更與改進，構建無人機運行管控系統，利用衛星定位、導航技術搭建天空地協同的指揮管理網絡，實現遠中近程無人運輸機常態化運營具有軍民融合、快捷空運的實用價值和廣闊市場。

上海交通大學

當前全球無人機技術已進入一個智能化、信息化、大數據、云平臺的新時代，有條件將有人駕駛客機改為無人運輸機。然而即便已經具備技術，目前的客機改貨機工程仍需要研發人員明確設計任務，解決主要矛盾，體現創新思維，周全解決難題。

明確設計任務

隨著航空貨運市場的快速發展，國內外航空公司在購人大量新機的同時也面臨著飛行員大量短缺的難題，如何能在短時間內解決這一難題，正考驗著航空公司管理層的智慧。作為解決方案的創新舉措之一，就是將現役飛機平臺改裝為無人運輸機，組成專業的運輸無人機機隊去完成空運任務。

國內外航空界都有根據實際需要而將現有客機改為貨機的實例，其中既有臨時改用的，也有永久改型的。除了有在原型機設計時就明確有客機型號和貨機型號外，近年來又出現將有人駕駛客機改為無人運輸機。但是不管用途如何變更，其技術的基本性質不會改變。即干線噴氣客機改為貨機后還是干線噴氣貨機;改為無人運輸機后仍然是干線噴氣無人運輸機，不可能變成遠程噴氣無人運輸機。這與戰術運輸機不可能突變為戰略運輸機是同樣的道理。

例如某型客機在設計任務中已經規定是支線噴氣客機，這就意味著它在商載不變的情況下不飛中遠程航線。即便是在客改貨后也同樣飛支線航線，或客改貨型無人機照樣是支線噴氣無人運輸機，不會變成遠程噴氣無人運輸機。因為雖然用途發生變化，該飛行平臺的基本設計任務未變，支線運輸的性質未變。

因此，有的學術論文中多處提及支線噴氣客機改貨機后，滿載狀況下可執行遠程飛行任務，這種提法有違商載航程圖結論，顯然并不正確。

解決主要矛盾

客改貨型無人運輸機主要解決機上無人駕駛和完成貨運兩大問題。具體途徑可以通過對原客機機身、飛行操縱系統等進行改進、改裝、更新來實現。

其中，對客改貨型無人運輸機的改裝可以是一部分改裝，或大部分改裝;一部分更新，或大部分更新，乃至全部更新。部分改裝包括操縱系統、飛控系統等。

重點是將有人駕駛方式改為機上無人駕駛方式。需要明確是保留原來機械軟式操縱系統，還是改為電傳操縱系統;明確是否采用多余度電傳操縱系統，以及相配套的飛控系統。

針對客改貨型無人運輸機提出的運營管理要求，應采用針對性的近、中、遠程操控，對機載系統中的飛行管理系統與自動飛行控制系統進行具體的更改，以適應全程飛行的操控。

體現創新思維

客改貨型無人運輸機的運行可以是傳統的地面站逐段引導模式，也可以是現代的衛星加地面站引導模式，還可以是自主飛行模式見圖1。這體現了一個由初級到中級，由中級到高級的階梯式模式。著手系統設計時需要從本國的國情出發選擇決定最適合的飛行模式，以可靠、安全、有效、實用、經濟作為評價指標。整體技術上既不保守，也不會太超前，更不能落伍，要體現創新思維，有一定的技術先進性，同時留有后續可供多次技術升級的空間，從而擁有強勁的市場競爭力。

倘若客改貨型無人運輸機技術上仍然僅依賴于地面站的引導與協同，這已經不是新技術，這意味著無人運輸機僅能在固定航線飛行，那么用于執行非固定航線的應急救援等任務就會存在問題，受到沒有地面站引導或地面站受損、失效等因素的制約。

國內倘若先期采納北斗衛星導航加地面站引導的模式，開發客改貨型無人運輸機，現階段已經具備技術條件和技術基礎，一旦體系成熟就可實現高速發展，并體現出整體的先進性見圖2。

倘若軍民融合執行得好，中期可開發客改貨型無人運輸機，采用基于Al技術的自主飛行模式，由此可比肩或趕超歐美發達國家，搶占國際航空運輸的新高地，取得適航話語權，搶先獲得客機無人化改裝市場的占有率。

周全解決難題

在構建客改貨型運輸無人機的頂層決策時，就要考慮好是否一步到位，還是分階段實施遞進。前者風險大，必須有十分的把握，要具備成功技術的支撐和經驗的積累;而后者風險小，需要階段目標的實現與過渡，然后遞進。即可以先保留單人監控無人駕駛，成功后再采用機上全部無人駕駛。至于究竟該采取哪種方式盡可能滿足改裝周期短、見效快、成本低、風險小的需求，則需要進行全面考量、綜合權衡及科學決策。

著手客改貨型運輸無人機項目應遵循“減一改一融”的原則，即需要去除有人駕駛的一些設施和系統，保留一些共性的設施和系統，變更、改裝和完善部分設施和系統，考慮管線的對接和系統的融合，達到功能一致及性能不下降，完成有人駕駛向機上無人駕駛的轉型升級見圖3。并且，盡量保持客貨運這兩種機型的共同性，為使用和維修提供便利。

（1）客改貨型無人運輸機首先需要改客艙為貨艙，拆除客艙內的全部航空座椅和旅客行李架、氧氣面罩、多媒體設備等;

（2）拆除客艙內的環境保障系統及其裝置;

（3）拆除駕駛艙內的正面、中央、左右兩側、艙頂的儀表板及附屬線路，拆除左右座椅、人工操縱機構、操縱手柄等;

（4）拆除駕駛艙內的通信設備、多媒體設備和電子、電器線路;

（5）保留客機總體布局和氣動布局，保留機翼、機身、水平尾翼、垂直尾翼等部件，確保無人機與原客機氣動性能的一致性;

（6）保留動力裝置，確保“客改貨”型無人運輸機與原客機動力性能的一致性;

（7）保留輔助動力裝置，確保“客改貨”型無人運輸機供氣、供電等的實際需要;

（8）保留燃油系統，確保“客改貨”型無人運輸機動力裝置的燃油供應及正常使用;

（9）保留液壓系統，確保客改貨型無人運輸機保持輕便、良好的操縱性;

（10）保留除冰、防雨系統，確保客改貨型無人運輸機在復雜、惡劣氣象條件下依然能夠可靠使用;

（11）保留防火系統，采取周全的自動噴淋、二氧化碳、干粉滅火系統，確保客改貨型無人運輸機在發生火情時能迅速撲滅火點，控制火情擴大和蔓延;

（12）需要對原來的客艙地板等進行結構加強，提高其承載能力，同時在貨艙內安裝地板滾輪和系留裝置，安裝艙內使用的電動起重機等。做到嚴格控制任務載荷重量，但又不能超重。另外，還需根據實際需要對貨機起落架進行加強，以滿足承載重載荷的要求;

（13）需要保證客改貨型無人運輸機在起降過程中的安全可靠，尤其確保在高原、復雜氣象條件下在機場起降的安全;

（14）需要確保客改貨型無人運輸機在低空支線航線上的安全，有一套應對風切變、山區復雜地形的對策等;

（15）客改貨型無人運輸機不是進行簡單的腹艙運輸，而是實現運輸機的貨艙模式，需要在機身結構設計方面具體落實貨艙門的開口位置和開口數量。例如開設機頭艙門和兩側艙門，保障裝卸貨物的速度和效率最大化;明確貨艙門開口的具體結構及補強措施;對貨艙門開口地板等位置進行補強，使其結構更加堅固耐用;

（16）提高機載系統的信息化、智能化水平。經過技術升級使客改貨無人運輸機的信息化程度縮短代差，達到與整個通信行業同步發展的水準;增進客改貨型無人運輸機通過互聯網與外界的商業聯系和溝通;5G也將解決客改貨型無人運輸機操控信號傳輸延時問題;大數據、云計算及圖像識別等技術的應用將極大提升全程自主飛行品質，使每一環節精準有效，確保飛行安全;區塊連能提供更好的營商環境，有利于客改貨型無人運輸機不斷提高營運效率，增加收益并盈利。

應該明確客改貨型無人運輸機的技術性能指標，并與客改貨型有人駕駛貨機進行一番比較，論證其必要性。客改貨型無人運輸機的更改還必須符合國際民航的適航條例，適應航空貨運的系列要求，在取得民航局方驗收并頒發補充型號證書后才可作為貨機投入運營。

對于客改貨機型，現在有多種性能優良的平臺可根據任務需求進行改裝，不僅機源充裕，而且機齡也較為合適;不僅擁有眾多國內外用戶，而且改裝市場也遍及全球多地，尤其是亞太地區和中國航空運輸市場呈現上升趨勢。據波音公司預測，未來20年，全球客戶將需要超過1000架窄體客機改裝的貨機，其中1/3的需求來自中國市場。

目前已知國外可供客改貨的寬體機型共有5款，分別為波音747-400、767-200、767-300和空客A330-200/300、A300-600。國外可供客改貨的成熟窄體機型共有5款，分別為波音757-200、737-400、737-300、MD-80和CRJ200.這些機型絕大多數是雙人制駕駛組。倘若前期由雙人制駕駛組改為單人制駕駛作為過渡，另外一半交由機上無人駕駛系統執行，便可省去一半飛行員，有利于航空公司的減人增效，或繼續擴大貨機隊伍。

倘若隨著無人機技術的日益成熟，后期全部改為機上無人駕駛。那么在確保飛行安全、可靠的同等條件下，航空公司在理論上不僅可省去全部飛行員，而且機隊的智能化程度也將大為提高，由人為因素導致的事故率將明顯下降，執行力會大為增強，更有利于航空公司的經營效益大幅提高。屆時，航空公司的飛行員大量短缺的矛盾將得以緩解，而且其組織架構、經營業務、服務品質、整體面貌也都將煥然一新。

綜括上述，客改貨無人運輸機項目能以較小代價構建起無人機運行管控系統，精簡人力資源，節省航空公司運營成本，提升空運效率。客改貨無人運輸機項目緊密貼合我國在研型號的工作，推動國產貨機的新發展，符合國家中長期發展戰略及航空運輸市場需求，可更好服務國內經濟建設，服務“一帶一路”沿線國家的空運。