新業態，新機遇
——無人機人工影響天氣作業蓄勢待發

陳兆鵬 夏欣

珠海中航通用航空有限公司

隨著技術積累與進步，我國人工影響天氣的能力愈發成熟。現已開發出可用于人工影響天氣的無人機平臺，將與有人機互為補充，相得益彰，未來發展前景巨大。

2021年1月6日，用于人工影響天氣的大型無人機“甘霖-I”從甘肅省金昌市金川機場起飛，起飛后地面控制系統顯示，無人機防除冰、大氣探測、催化劑播撒等功能正常，系統穩定，性能滿足項目要求，經過30多分鐘飛行，平穩著陸。

“甘霖-I”無人機的首飛圓滿成功，標志著無人機開始實質性進入人工影響天氣業務領域，逐步與有人機互為補充，相得益彰，未來發展前景巨大，業務蓄勢待發。

中國人工影響天氣現狀

近年來，在全球氣候變化背景下，我國資源環境生態問題更加突顯，防災減災形勢更加嚴峻，農業、生態、環境、交通等行業對干旱、冰雹、霧霾、高溫熱浪等災害的敏感性不斷增強。為避免或減輕氣象災害，合理利用氣候資源，在適當條件下通過科技手段對局部大氣的物理過程進行人工影響，顯得愈發重要。

圖1 2021年1月6日，用于人工影響天氣的大型無人機“甘霖-I”在甘肅省金昌市金川機場首飛成功。

雖然我國水資源較為短缺，但空中云水資源豐富。60多年來，我國的人工影響天氣工作從艱難起步、探索發展、優化調整到穩步發展壯大—應急抗旱防雹力保豐收，常態增雨作業守護生態，重大應急保障盡責履職，將飛雹化為細雨，讓甘霖潤澤大地。經過在人工影響天氣方面業務基礎的不斷夯實，高性能增雨飛機平臺、重點實驗室、外場試驗基地的建設不斷加快，初步構成了天基-空基-地基有機結合的觀測網絡，作業指揮系統實現了省市縣業務全覆蓋。已有50多架作業飛機、6500余門高炮、8200余部火箭作業系統、5萬專兼職作業隊伍，形成了空地一體化協同作業體系，作業規模位居世界首位。

2016-2020年，我國共實施飛機人工增雨作業5474架次、飛行14917小時，地面高炮、火箭等地面作業23余萬次，年平均人工增雨（雪）作業區覆蓋面積達512余萬平方公里，累計增加降水約2100億立方米。

有人機人工影響天氣作業

飛機人工影響天氣作業能完成地面增雨設備不能完成的任務，具有空中尋找最強雨云、滯空時間長、播撒面積廣、機動性強的優點。

圖2 我國已有50 多架作業飛機、6500 余門高炮、8200 余部火箭作業系統、5萬專兼職作業隊伍，形成了空地一體化協同作業體系。

圖3 運-12 是我國最常見的人工增雨作業機型，適合低空作業。

我國從事有人機人工影響天氣作業的主要機型，為“空中國王”350、新舟60、運-12、運-7、安-26、夏延等飛機。國產運-12是我國最常見的作業機型，適合低空作業，飛行高度在6500m以下，一般除了新飛機以外，帶有任務載荷時可以穩定在5500m左右高度飛行，可以勝任對北方春季層狀云入云進行播撤 (負溫播撒窗區在2300～4000m)，但是到了夏季和中國南方的大部分季節，零度層高度往往都高達5500 ～6000m，顯然負溫播撒已經遠在運-12的能力之外，不能滿足這些地區和這些季節的人工作業需求。在實際作業中，有些任務甚至需要在7000 ～8000m的云中進行，那么座艙增壓功能也必不可少，“空中國王”350和新舟60飛機是國內主流高性能人工影響天氣機型。

在無人機人工影響天氣方面，無人機技術具有成本低廉、經濟易用，尤其便于氣象部門自己控制掌握。目前，按照氣象部門自己的拓寬服務領域、定位服務社會的理念，氣象無人機技術也可以成為省級及以下氣象部門進行包括人工影響天氣作業在內的、遙感、探測和災害監測等業務的綜合平臺，為人工影響天氣作業航空器的選擇提供了更多選項。

無人機人工影響天氣作業

《中國制造2025》規劃要求推進無人機產業化快速發展。我國民用無人機產業起步晚，進步快。近年來，隨著工業產業鏈配套的成熟，以及無人機技術的發展成熟，我國從單純的生產加工制造轉向自主研發，在民用無人機制造方面處于世界前列。民用無人機產業的研發、制造和應用是衡量一個國家科技創新和高端制造業水平的重要標志。

“十三五”期間，我國無人機市場平均增長率約為50%。“十四五”期間，隨著政策紅利、技術迭代、資本投入的“共振”，我國無人機將迎來快速擴張。

根據《工業和信息化部關于促進和規范民用無人機制造業發展的指導意見》指出：到2020年，民用無人機產業持續快速發展，產值達到600億元，年均增速40%以上。到2025年，民用無人機產值達到1800億元，年均增速25%以上。產業規模、技術水平、企業實力持續保持國際領先勢頭，建立健全民用無人機標準、檢測認證體系及產業體系，實現民用無人機安全可控和良性健康發展。民航局在2020年批準了13個無人機試驗區，通過試點促進無人機行業與社會管理深度融合。

2020年8月，搭載毫米波云雷達、探空儀的翼龍-10無人機，在中國氣象局指揮下完成國內首次高空大型無人機臺風綜合觀測試驗，開創了CT式臺風掃描的先河。

2019年3月，為解決祁連山生態修復問題，甘肅省率先探索啟動大型無人機人工影響天氣作業，與中國氣象局、中國航空工業集團有限公司等密切合作，大力攻關，歷經一年多的項目研制，人工影響天氣無人機“甘霖-I”所有參數、指標均達到項目要求，并最終通過技術鑒定，進入作業效果評估和標準制定階段。2021年1月6日，大型人工影響天氣無人機“甘霖-I”首飛成功，無人機防除冰、大氣探測、催化劑播撒等功能正常，系統穩定，性能滿足項目要求。

圖4 2020年8月，翼龍-10 無人機完成國內首次高空大型無人機臺風綜合觀測試驗。

圖5 “甘霖-I”無人機首飛成功，無人機防除冰、大氣探測、催化劑播撒等功能正常，系統穩定，性能滿足項目要求。

人工影響天氣無人機用于復雜天氣下作業，是可控和可回收探測器和播撒器。在降水云系出現時，根據雷達測得的降水云系的位置，設計飛行航線。無人機自動飛向作業位置，并且工作人員可以根據天氣雷達探測的降水云系實況，操控無人機修正航線，無人機到達作業區或接近作業區時，通過無人機自身的氣象探測儀器探測到的溫度、濕度等氣象參數，工作人員可以進一步選擇作業點，發出操控指令讓無人機開始播撒。

大型人工影響天氣無人機相對有人機，實施人工影響天氣具有以下優勢：

（1）適應復雜地形和氣象條件。無人機操控員在地面操控，能夠在復雜地形和氣象條件下作業，安全系數高。

（2）冷云作業，有效防除冰。加裝翼面防除冰系統，防除冰效果顯著，具備冷云條件作業能力。

（3）長航時作業能力。實現先探索、后作業、再探測、再作業的試驗流程，具備跨晝夜飛行能力。

（4）空地協同，精準增雨。機動性高，快速響應多種飛行指令，探測數據實時傳輸至地面，為作業指揮提供依據，實現“空地協同，精準增雨”。

無人機人工影響天氣未來前景

國務院辦公廳《關于推進人工影響天氣工作高質量發展的意見》指出，到2025年，形成組織完善、服務精細、保障有力的人工影響天氣工作體系，基礎研究和關鍵技術研發取得重要突破，探索大型無人機等人工影響天氣作業新方式、新手段。

中國氣象局已經將大型無人機人工影響天氣綜合應用系統納入“十四五”人工影響天氣發展規劃中進行布局。支持開展祁連山區無人機人工增雨（雪）業務試驗工作，推進無人機增雨（雪）系統從試驗向業務轉化，推廣應用。

盡管無人機人工影響天氣應用方面面臨一些問題：比如無人機人工影響天氣的相關行業標準尚未完善，無人機行業發展與相關行業的業務應用尚未規范，專業人才隊伍較為欠缺。但是未來發展前景十分廣闊，尤其是高空性能、安全性能、長航時性能十分突出，可以與有人機一起構建空中人工影響天氣發展新格局。■