無人直升機(jī)在應(yīng)急救援領(lǐng)域中的應(yīng)用

潘濤

中國直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所

近年來，應(yīng)急救援領(lǐng)域?qū)o人直升機(jī)的需求越來越強(qiáng)烈。本文分別介紹無人直升機(jī)在災(zāi)情偵察與勘測、應(yīng)急物質(zhì)運(yùn)送、搜尋救助、應(yīng)急通信中繼等場景中的應(yīng)用，為相關(guān)單位執(zhí)行應(yīng)急救援任務(wù)提供參考。

應(yīng)急救援是國家應(yīng)急救援體系的重要工作。在國家和軍隊(duì)有關(guān)部門的支持和推動下，我國應(yīng)急救援裝備體系建設(shè)取得很大進(jìn)展，應(yīng)急救援裝備產(chǎn)業(yè)和應(yīng)急救援力量初具規(guī)模，基礎(chǔ)保障設(shè)施布局不斷優(yōu)化。航空應(yīng)急救援裝備體系以直升機(jī)為主，固定翼飛機(jī)為輔，同時對無人機(jī)的需求日益增長。

無人直升機(jī)具有獨(dú)特的飛行能力、機(jī)動性高、無人員傷亡、生存力強(qiáng)、無須要跑道、使用方便等特點(diǎn)，可以執(zhí)行某些航空器無法完成的任務(wù)，近年來在眾多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，特別是應(yīng)急救援領(lǐng)域。因此，國內(nèi)外正在加快無人直升機(jī)在應(yīng)急救援領(lǐng)域中的發(fā)展速度。

應(yīng)急救援無人直升機(jī)的能力

應(yīng)急救援無人直升機(jī)具有以下能力，可廣泛應(yīng)用于應(yīng)急救援領(lǐng)域。它能夠快速到達(dá)事發(fā)現(xiàn)場，承擔(dān)目標(biāo)影像采集、通信中繼、搜尋救助、物資投送等任務(wù)。

（1）垂直起降能力

應(yīng)急救援無人直升機(jī)不須要專用跑道和起降輔助設(shè)施，可在復(fù)雜地形、惡劣環(huán)境、人跡罕至、高原等地區(qū)快速起降。

（2）自動化功能

應(yīng)急救援無人直升機(jī)具備一鍵自主起降、按預(yù)設(shè)航線自動飛行，不須要操控員持續(xù)控制，可長時間執(zhí)行枯燥乏味、骯臟、危險(xiǎn)的任務(wù)。

（3）懸停和低速飛行能力

應(yīng)急救援無人直升機(jī)可在空中持續(xù)懸停，采集定點(diǎn)目標(biāo)的信息，并能以較低的飛行速度在指定區(qū)域進(jìn)行長時間目標(biāo)搜索。

（4）載重能力

應(yīng)急救援無人直升機(jī)可同時搭載光電/紅外設(shè)備、通信中繼設(shè)備、應(yīng)急物資、搜救設(shè)備等任務(wù)載荷，全天候長時間執(zhí)行任務(wù)。

典型應(yīng)用場景

自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、公共安全突發(fā)事件通常會導(dǎo)致道路阻斷、公網(wǎng)癱瘓，并伴隨惡劣天氣。無人直升機(jī)可在復(fù)雜天氣條件下飛行，搭建空中應(yīng)急通信基站，為災(zāi)區(qū)提供通信保障，搜索受困人員，快速投送應(yīng)急食品和藥品，同時對受災(zāi)區(qū)域進(jìn)行高精度測繪，為災(zāi)情偵察、災(zāi)后評估提供實(shí)時而準(zhǔn)確的信息。

災(zāi)情偵察與勘測

下面闡述無人直升機(jī)搭載光電/紅外吊艙等設(shè)備，執(zhí)行災(zāi)情偵察與勘測任務(wù)的流程。

（1）操作人員為無人直升機(jī)系統(tǒng)加注燃油，以滿足續(xù)航要求。

（2）無人直升機(jī)自主垂直起飛。

（3）無人直升機(jī)轉(zhuǎn)入斜爬升飛行狀態(tài)，根據(jù)任務(wù)需求爬升至飛行高度。

（4）到達(dá)飛行高度后，無人直升機(jī)按預(yù)設(shè)航線進(jìn)入受災(zāi)地區(qū)。

（5）無人直升機(jī)在操控員控制下進(jìn)入任務(wù)高度。

（6）無人直升機(jī)到達(dá)任務(wù)高度后低速飛行，并對災(zāi)區(qū)進(jìn)行偵察與勘測。

（7）無人直升機(jī)將獲取的災(zāi)情信息實(shí)時傳輸至后方地面指揮中心，為災(zāi)情評估、指揮決策提供信息支持。

（8）無人直升機(jī)完成偵察與勘測任務(wù)后，爬升至飛行高度并返航。

應(yīng)急物質(zhì)運(yùn)送

圖1 無人直升機(jī)勘測影像圖。左圖為災(zāi)區(qū)高清影像圖，右圖為災(zāi)區(qū)局部影像圖。

圖2 無人直升機(jī)災(zāi)情偵察與勘測應(yīng)用場景。

無人直升機(jī)采用空運(yùn)、空投等手段，搭載投送裝置，攜帶救護(hù)支援物資并實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)精準(zhǔn)投送，解決被困人員物資缺乏問題。應(yīng)急物質(zhì)運(yùn)送任務(wù)剖面如下所述。

（1）操作人員在指定區(qū)域展開無人直升機(jī)系統(tǒng)，安裝光電/紅外吊艙、投送裝置以及應(yīng)急物資等，并為無人直升機(jī)加注燃油，以滿足續(xù)航要求。

（2）無人直升機(jī)自主垂直起飛。

（3）無人直升機(jī)轉(zhuǎn)入斜爬升飛行狀態(tài)，根據(jù)任務(wù)需求爬升至飛行高度。

（4）無人直升機(jī)到達(dá)飛行高度后，按預(yù)設(shè)航線進(jìn)入受災(zāi)地區(qū)。

（5）無人直升機(jī)在操控員控制下進(jìn)入任務(wù)高度。

（6）無人直升機(jī)定點(diǎn)懸停，機(jī)載光電/紅外吊艙對投放區(qū)域進(jìn)行偵察，采用傘降方式向受災(zāi)區(qū)域空投物資。

（7）遠(yuǎn)程應(yīng)急物質(zhì)運(yùn)送：操控員對無人直升機(jī)的飛行任務(wù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。無人直升機(jī)攜帶應(yīng)急物質(zhì)到達(dá)任務(wù)高度后低速飛行，對降落區(qū)域進(jìn)行偵察，選擇合適區(qū)域降落后將應(yīng)急物質(zhì)放置在降落點(diǎn)。

（8）無人直升機(jī)完成應(yīng)急物質(zhì)運(yùn)送后，爬升至飛行高度并返航。

搜尋救助

（1）海上搜尋救助

無人直升機(jī)攜帶光電/紅外吊艙、應(yīng)急救援裝備、機(jī)載船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）以及機(jī)載甚高頻無線通信設(shè)備（VHF），執(zhí)行海上應(yīng)急搜尋和目標(biāo)定位、應(yīng)急現(xiàn)場支持、救援裝備拋投等任務(wù)。具體任務(wù)剖面如下所述。

①操作人員在指定區(qū)域展開無人直升機(jī)系統(tǒng)，安裝光電/紅外吊艙、應(yīng)急救援裝備、機(jī)載船舶自動識別系統(tǒng)以及機(jī)載甚高頻無線通信設(shè)備等任務(wù)載荷，并為無人直升機(jī)加注燃油，以滿足續(xù)航要求。

②無人直升機(jī)自主垂直起飛。

③無人直升機(jī)轉(zhuǎn)入斜爬升飛行狀態(tài)，根據(jù)任務(wù)需求爬升至飛行高度。

④無人直升機(jī)到達(dá)飛行高度后，按預(yù)設(shè)航線進(jìn)入遇險(xiǎn)區(qū)域。

⑤無人直升機(jī)在操控員控制下進(jìn)入任務(wù)高度。

⑥應(yīng)急搜尋和目標(biāo)定位任務(wù)：無人直升機(jī)低速飛行，對遇險(xiǎn)區(qū)域開展搜索。當(dāng)搜索到遇險(xiǎn)人員時，無人直升機(jī)利用機(jī)載定位裝置對遇險(xiǎn)人員進(jìn)行定位，并將人員遇險(xiǎn)的位置實(shí)時傳輸至指揮中心。

⑦應(yīng)急現(xiàn)場支持作業(yè)：無人直升機(jī)到達(dá)任務(wù)高度后，根據(jù)目標(biāo)位置，進(jìn)入盤旋狀態(tài)，實(shí)時拍攝遇險(xiǎn)現(xiàn)場狀況，并將現(xiàn)場影像實(shí)時傳輸至地面指揮中心，為應(yīng)急決策提供信息。同時，無人直升機(jī)利用機(jī)載甚高頻無線通信設(shè)備、喊話器進(jìn)行現(xiàn)場指揮和協(xié)調(diào)。

⑧搜救物資拋投：無人直升機(jī)到達(dá)任務(wù)高度，根據(jù)目標(biāo)位置，進(jìn)入懸停狀態(tài)，利用投放裝置將救生衣、水上應(yīng)急示位標(biāo)、纜繩等物資投放給被困人員。

⑨完成搜尋救助任務(wù)后，無人直升機(jī)爬升至飛行高度并返航。

（2）陸地搜尋救助

在道路阻斷、低能見度天氣等惡劣條件下，無人直升機(jī)攜帶光電/紅外吊艙、探照燈、喊話器等設(shè)備，全天時執(zhí)行大范圍失蹤人員搜索、不間斷跨區(qū)域搜索、救援目標(biāo)定位等任務(wù)。具體任務(wù)剖面如下所述。

①操作人員在指定區(qū)域展開無人直升機(jī)系統(tǒng)，安裝光電/紅外吊艙、探照燈、喊話器等設(shè)備，并為無人直升機(jī)加注燃油，以滿足續(xù)航要求。

圖3 無人直升機(jī)應(yīng)急物資運(yùn)送應(yīng)用場景。

圖4 無人直升機(jī)搜尋救助應(yīng)用場景。

②無人直升機(jī)自主垂直起飛。

③無人直升機(jī)轉(zhuǎn)入斜爬升飛行狀態(tài)，根據(jù)任務(wù)需求爬升至飛行高度。

④無人直升機(jī)到達(dá)飛行高度后，按預(yù)設(shè)航線進(jìn)入遇險(xiǎn)區(qū)域。

⑤無人直升機(jī)在操控員控制下進(jìn)入任務(wù)高度。

⑥應(yīng)急搜索和目標(biāo)定位：無人直升機(jī)低速飛行，對遇險(xiǎn)區(qū)域開展搜索，當(dāng)搜索到遇險(xiǎn)人員時，利用機(jī)載定位裝置進(jìn)行目標(biāo)定位，并將遇險(xiǎn)人員的位置實(shí)時傳輸至后方指揮中心。

圖5 無人直升機(jī)應(yīng)急通信中繼應(yīng)用場景。

⑦應(yīng)急現(xiàn)場支持：無人直升機(jī)到達(dá)任務(wù)高度，根據(jù)目標(biāo)位置，進(jìn)入盤旋狀態(tài)，實(shí)時拍攝遇險(xiǎn)現(xiàn)場狀況，并將遇險(xiǎn)影像實(shí)時傳輸給后方地面指揮中心，為應(yīng)急決策提供信息，同時利用喊話器進(jìn)行現(xiàn)場指揮和協(xié)調(diào)。

⑧應(yīng)急物資拋投：無人直升機(jī)到達(dá)任務(wù)高度，根據(jù)目標(biāo)位置，進(jìn)入懸停狀態(tài)，利用投放裝置將應(yīng)急救援物資投放給被困人員。

⑨完成陸地搜尋救助任務(wù)后，無人直升機(jī)爬升至巡航高度并返航。

應(yīng)急通信中繼

無人直升機(jī)搭載通信中繼設(shè)備，飛行至任務(wù)區(qū)后進(jìn)入定點(diǎn)懸停或盤旋狀態(tài)。作為空中通信節(jié)點(diǎn)，無人直升機(jī)有效拓寬了任務(wù)區(qū)域的通信信號覆蓋范圍，并減少通信盲區(qū)。具體任務(wù)剖面如下所述。

（1）操作人員在指定區(qū)域展開無人直升機(jī)系統(tǒng)，安裝機(jī)載通信中繼設(shè)備等任務(wù)載荷，并為無人直升機(jī)加注燃油，以滿足續(xù)航要求。

（2）無人直升機(jī)自主垂直起飛或通過人員操控垂直起飛。

（3）無人直升機(jī)轉(zhuǎn)入斜爬升飛行狀態(tài)，根據(jù)任務(wù)需求爬升至飛行高度。

（4）到達(dá)飛行高度后，無人直升機(jī)按預(yù)設(shè)航線進(jìn)入任務(wù)區(qū)。

（5）無人直升機(jī)在操控員控制下進(jìn)入任務(wù)高度。

（6）到達(dá)任務(wù)高度后，無人直升機(jī)進(jìn)入盤旋狀態(tài)或指定飛行狀態(tài)，為受災(zāi)區(qū)域搭建通信專網(wǎng)或?yàn)楣W(wǎng)提供應(yīng)急通信中繼保障。

（7）無人直升機(jī)完成應(yīng)急通信中繼任務(wù)后，爬升至飛行高度并返航。

隨著我國積極推進(jìn)應(yīng)急管理體系和能力的建設(shè)，無人直升機(jī)將在應(yīng)急通信中繼、搜尋救助、應(yīng)急物資投送、災(zāi)情評估等場景中發(fā)揮關(guān)鍵作用，逐步成為一種重要應(yīng)急救援裝備。 ■