無人機(jī)輔助民航飛機(jī)外觀檢查的應(yīng)用

官劍文

1 傳統(tǒng)檢查方法

民航飛機(jī)做完定檢維修，在飛機(jī)離場前，維修人員需要環(huán)繞飛機(jī)一圈，對(duì)飛機(jī)的外部做一次完整的檢查，確保飛機(jī)的狀態(tài)適合飛行。由于飛機(jī)高度的原因，檢查飛機(jī)的上表面區(qū)域，包括機(jī)身頂部、機(jī)翼和水平尾翼上表面、垂直尾翼等區(qū)域，維修人員駕駛升降平臺(tái)車環(huán)繞飛機(jī)一圈進(jìn)行目視檢查是普遍做法，如圖1所示。

2 存在的問題

采用人工駕駛升降平臺(tái)車對(duì)飛機(jī)上表面進(jìn)行目視檢查的方式，存在以下幾個(gè)問題。

1） 目視檢查效果差

由于飛機(jī)上表面區(qū)域面積很大，維修人員檢查時(shí)距離部分位置太遠(yuǎn)，如垂直尾翼頂部，維修人員距離被檢查的表面較遠(yuǎn)，導(dǎo)致目視檢查的效果不佳，可能會(huì)發(fā)生漏檢。

2） 駕駛升降平臺(tái)車有撞到飛機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)

維修人員駕駛升降平臺(tái)車靠近飛機(jī)進(jìn)行目視檢查，一旦操作不當(dāng)，可能會(huì)發(fā)生升降平臺(tái)車碰撞到飛機(jī)機(jī)體的情況，對(duì)飛機(jī)造成損傷。

3） 高空墜落隱患

駕駛升降平臺(tái)車屬于高空作業(yè)，檢查人員在執(zhí)行繞機(jī)檢查的過程中可能存在高空墜落的安全隱患。

3 無人機(jī)輔助檢查方案

通過采用無人機(jī)繞飛機(jī)飛行，利用無人機(jī)上搭載的云臺(tái)相機(jī)拍攝飛機(jī)上表面的高清影像，維修人員通過查看實(shí)時(shí)回傳到顯示終端上的高清影像，檢查飛機(jī)上表面的區(qū)域，即可避免上述問題。

通常無人機(jī)輔助繞機(jī)檢查需由兩名工作人員相互配合完成，如圖2所示。其中一名為無人機(jī)操作員，該操作員持有民航局頒發(fā)的無人機(jī)飛行執(zhí)照，為無人機(jī)飛行安全提供保障；另一名為云臺(tái)操作員，該操作員持有飛機(jī)維修執(zhí)照，其職責(zé)為操縱云臺(tái)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)、變焦等動(dòng)作，通過回傳到顯示終端上的高清影像檢查飛機(jī)外觀是否有缺陷。

4 設(shè)備選型和安全保障措施

民航飛機(jī)離場前的檢查是在停機(jī)坪進(jìn)行，環(huán)境空曠，風(fēng)力較大。為了保證無人機(jī)飛行的安全，需要選用飛行穩(wěn)定性好且抗風(fēng)能力強(qiáng)的無人機(jī)。經(jīng)過對(duì)比不同型號(hào)的無人機(jī)，廈門太古方案選用大疆的工業(yè)級(jí)別無人機(jī)經(jīng)緯M200，M200不僅有很好的抗風(fēng)能力（最大可承受12m/s的風(fēng)速），而且自帶防撞系統(tǒng)。

同時(shí)，無人機(jī)輔助繞機(jī)檢查過程中，為了保障飛機(jī)的安全，要求無人機(jī)與飛機(jī)之間的水平距離保持在10米左右。要實(shí)現(xiàn)在10米左右的距離，無人機(jī)可以拍攝到飛機(jī)上表面的清晰影像，需要選用變焦能力強(qiáng)的云臺(tái)相機(jī)。經(jīng)過測(cè)試，廈門太古最終選用大疆云臺(tái)相機(jī)禪思Z30，禪思Z30具有30倍光學(xué)變焦能力，可以很清晰地拍攝十幾米以外的物體的影像，為高質(zhì)量地檢查提供了高水準(zhǔn)的前提條件。如圖3所示。

由于廈門太古廠區(qū)靠近廈門機(jī)場，為了確保無人機(jī)飛行不會(huì)影響到機(jī)場的運(yùn)作，在無人機(jī)系統(tǒng)中設(shè)置了電子圍欄，確保無人機(jī)只能在限定的區(qū)域內(nèi)飛行。如圖4所示，電子圍欄限制無人機(jī)只能在指定的飛行區(qū)域1和飛行區(qū)域2內(nèi)飛行，且飛行高度不超過40米，從而保證了無人機(jī)的飛行不會(huì)影響到機(jī)場的正常運(yùn)營。

5 無人機(jī)輔助繞機(jī)檢查流程設(shè)計(jì)

無人機(jī)輔助繞機(jī)檢查的飛行路線為環(huán)繞飛機(jī)一圈，且在垂直方向上與飛機(jī)沒有任何重疊。無人機(jī)的飛行高度一般在10～20米之間，檢查人員可以按實(shí)際檢查需要調(diào)整無人機(jī)的飛行高度。無人機(jī)飛行路線在飛機(jī)的兩側(cè)各設(shè)置了數(shù)個(gè)固定的檢查點(diǎn)位，無人機(jī)輔助繞機(jī)檢查過程中，無人機(jī)操作員操控?zé)o人機(jī)依次飛至固定的檢查點(diǎn)位懸停，云臺(tái)操作員調(diào)整云臺(tái)相機(jī)至不同角度進(jìn)行檢查。典型的四發(fā)飛機(jī)的飛行路線如圖5所示，雙發(fā)飛機(jī)如圖6所示。

執(zhí)行繞機(jī)檢查過程中，云臺(tái)操作員將對(duì)缺陷或疑似缺陷進(jìn)行記錄，并在飛行結(jié)束后將缺陷信息，包括缺陷的類型、位置和照片，匯總到無人機(jī)繞機(jī)檢查報(bào)告中，用于后續(xù)跟進(jìn)。無人機(jī)輔助繞機(jī)檢查所拍攝的影像、缺陷照片和繞機(jī)檢查報(bào)告一般會(huì)保存兩年，這樣有助于提高飛機(jī)檢查維修的可追溯性。

6 效果驗(yàn)證與總結(jié)

基于廈門太古超過250次的無人機(jī)輔助繞機(jī)檢查的結(jié)果，典型的缺陷包括螺絲缺失、漆層剝落和外來物等，如圖7所示。

采用傳統(tǒng)的駕駛升降平臺(tái)車的繞機(jī)檢查方式，完成一架飛機(jī)的上表面區(qū)域的檢查需要4小時(shí)，而采用無人機(jī)輔助繞機(jī)檢查只需要2小時(shí)就可以完成，效率提高了50%。同時(shí)，采用無人機(jī)輔助繞機(jī)檢查，維修人員在地面上就可以對(duì)飛機(jī)上表面區(qū)域的每個(gè)位置進(jìn)行詳細(xì)的檢查，避免了傳統(tǒng)檢查方式高空作業(yè)的人員安全隱患。另外，繞機(jī)檢查過程中，無人機(jī)與飛機(jī)之間的水平距離保持在10米左右，減少了傳統(tǒng)檢查方式中升降平臺(tái)車碰撞飛機(jī)事故發(fā)生的可能性。

將無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用到民航飛機(jī)外觀的檢查維修中，可以大大提高飛機(jī)離場檢查的效率，同時(shí)消除安全隱患，減少事故的發(fā)生，更好地提高了飛機(jī)交付的質(zhì)量。A519E82C-1B87-49C6-BFAC-477663B4CB42