無人機技術在航空維修檢查中的應用與挑戰

世界各國無人機機務維修檢查現狀

歐洲地區

在歐洲航空界，易捷航空作為一家以低成本著稱的航空公司，已經在無人機維護檢查領域取得了顯著成就。自2015年提出利用無人機進行飛機檢查的構想后，次年便成功投入應用。該公司推出的Riser無人機系統，通過搭載高清攝像頭和傳感器，有效提升了飛機檢查的效率和全面性。這些無人機能夠自主環繞飛機飛行，利用激光雷達技術繪制三維地圖，實時將3D圖像傳輸給地面工程師，為后續維護工作提供數據支持。易捷航空通過采用RAPID無人機，大幅縮短了檢查時間，據稱可減少高達90%的飛機檢查耗時。

Donecle公司主導實施了無人機檢查能力項目，該項目利用無人機可以對P-8反潛巡邏機進行外觀檢查，能顯著提高檢查效率并提高檢查的準確性。英國國防部與Donecle公司簽署了一份總額為31萬美元的合約，支持項目的進一步發展。該公司的無人機技術能在1小時內完成對飛機的全面檢查，并精確繪制損傷圖。Donecle公司還獲得了利用無人機對法國空軍“陣風”戰斗機進行檢查服務的合同。

英國皇家空軍積極探索無人機在大型飛機檢查中的應用，發起了Asurvey項目。該項目適用的無人機通過搭載2400萬像素的數碼相機，可以在30分鐘內對大型飛機外觀進行全面的快速目視檢查，迅速發現潛在的問題區域。

空客公司正在嘗試利用小型無人機來對航班飛機的外觀進行質量檢測的新技術。無人機安裝了相機，通過事先設定的航程路線，高分辨率相機能全自動抓拍圖像，實時生成三位模型，達到識別飛機外部問題的目的。這一技術顯著提升了檢查的效率，將原本需要2小時完成的檢查工作減少到了僅需10-15分鐘。

北美地區

在北美，波音公司正推動無人機、人工智能與自主系統技術的融合，這一創新在軍用飛機的維護檢查中帶來了顯著的提升。原本耗時數天的檢查現在可以在數小時內完成，大大提高了效率。無人機在收集大量基礎數據的條件下，智能整合數據，并通過數據邏輯結構的異常精準找出飛機結構中可能存在的問題。以C-5運輸機為例，其檢查時間已大幅縮短至10分鐘，同時檢查的準確性和安全性也得到了顯著提升。這一技術的應用不僅節省了時間，還增強了飛機維護的可靠性，為美軍的飛行安全提供了堅實的保障。

亞太地區

在亞太地區，大韓航空公司的K-SIds系統，即“無人機集群飛機外觀檢查系統”，是一個里程碑式的成就，它標志著航空維護檢查技術的一次重大飛躍。這套系統是由大韓航空自主研發的，其核心優勢在于能夠同時控制多架無人機進行全面的飛機檢查。系統采用的自主集群飛行技術，允許無人機在出現故障的情況下自動調整任務，確保其他無人機能夠繼續執行檢查任務，從而提高了系統的可靠性和連續性。此外，通過云計算技術的使用，多人能實時實現信息共享，實現在線監督檢驗。在提高檢查效率的同時，也改善了安全性。

全日空航空公司也加入了這一創新行列，與索尼子公司AeroSense合作，利用無人機對波音787客機進行了快速巡檢。這一合作利用了無人機的高效性和準確性，使得全日空航空公司能夠在較短的時間內完成對飛機的全面檢查，大大提高了飛機檢查的效率和準確性。

中國

在中國，廈門太古航空工程公司（Xiamen Taigu Aviation Engineering Company）與國內多家航空機構緊密合作，共同開展了一項創新的無人機輔助飛機外部檢查試驗項目。該項目不僅體現了我國在航空技術領域的創新精神，也展現了多方合作的力量。在該項目中，無人機的使用為飛機維護工作提供的技術支撐提供了讓人喜出望外的效果。無人機不僅使用安全，并且識別問題精準。尤其是在那些人工難以觀察的區域，無人機的應用更是凸顯了其獨特的價值。無人機操作人員經過專業培訓，獲得相關操作資質，為本試驗項目奠定了人力資源基礎。而無人機先進的防撞系統和電子圍欄技術為試驗項目的成功提供了安全的性能保證。兩者的結合，讓試驗項目順利進行，沒有對周圍環境、建筑和設施設備造成任何干擾和損害。廈門太古航空工程公司此次與多方機構的合作，不僅展示了無人機在航空維護領域的巨大潛力，也為我國航空業的未來發展提供了新的思路和方向。

無人機機務維修檢查的可行性分析

應用場景

無人機在機務維修檢查方面的應用場景主要包括飛機外觀檢查、飛機故障檢測和維修物資運輸。無人機搭載高分辨率攝像設備，可以進行快速的目標位置飛行和實時圖像傳輸，使地面操作人員能夠進行精確的視覺檢查，發現飛機外部的損傷和問題。無人機裝備了多種傳感器，包括紅外熱像儀和振動監測儀等，用以實時追蹤飛機各個部件的狀況，并通過數據傳輸到地面，幫助機械師快速了解飛機故障情況，進行準確的判斷和修復。在維修現場，無人機能通過人工指令或者智能分析，預測所需維修的工具和零部件，主動在相關區域識別工具和零部件并主動運輸到現場，避免人工的徒勞無益的往返搬運，大大提高維修效率，減少人員疲勞。將人的智能放在更關鍵和有用的步驟。伴隨著無人機技術的進一步改善和提高，無人機能執行更多更驚喜的外觀檢查，實施診斷并預測可能發生的損害，智能判斷需要采取的措施。并且無人機能隨著載重能力的不斷提升，承擔更多更重的物資運輸配送工作。此外，新技術的應用，如虛擬現實技術，也有望推動無人機在飛機維修中的發展。

優點分析

（1）無人機在航空維修檢查中的運用極大提升了作業安全。傳統檢查往往需借助梯子、升降機或繩索，多人協作且風險高。無人機則能輕松飛至飛機各部位進行拍攝和檢查，避免了高空作業的風險。借助高清圖像和實時視頻，維修人員可在地面安全分析，提高了檢查效率與準確性。

（2）無人機檢查大幅減少了飛機因檢查而需停機的時間，提高了運營效率，節約了人力和間接成本，對航空公司的運營和財務表現極為有利。特別是在處理大型飛機時，無人機的高效能力遠超傳統人工檢查。

（3）通過設定標準化流程和作業標準，無人機能機械執行而保持高度的一致性，達到更加可靠的目的，避免人為失誤和標準的參差。無人機搭載的高清攝像頭和傳感器能捕捉到人眼難以察覺的損傷，通過專業軟件處理，提高了檢查的準確性，并為維修決策提供了數據支持。生成的詳細記錄和圖像數據便于后續分析和追蹤，有助于監測損傷發展并評估維修效果。

（4）無人機能比自然人有更佳的環境適應性，實現遠程檢查。無人機能輕松到達人工難以到達的區域，提高了檢查的可達性和全面性。其不受天氣條件限制，能在各種條件下作業，超越了傳統人工檢查的局限性。無人機的遠程檢查能力提供了靈活、快速的響應方案，顯著減少了飛機因檢查而導致的停機時間，提高了運營效率。

（5）無人機能具有良好的數據記錄和數據處理、數據回溯和預測的能力。其配備的高清攝像頭和傳感器能捕捉到細微損傷，并通過專業軟件進行準確識別和量化，為維修決策提供了數據支持。生成的詳細記錄和圖像數據便于后續分析和追蹤，有助于監測損傷發展和評估維修效果，確保飛機的安全性和可靠性。無人機檢查不僅是單次的高效率和高質量的檢查，在檢查本身也是創造數據，積累數據，收集數據的過程，這些數據也是公司的重要資產，為公司的安全管理提供了寶貴的資源。

可行性分析

（1）技術先進性。無人機技術已進入高度成熟階段，具備卓越的飛行控制與數據采集能力。其配備的高清相機和先進傳感器能精確捕捉飛機表面的微小裂縫和損傷，確保檢查的全面性和細致性。結合人工智能和機器學習算法，無人機能快速分析采集到的數據，準確識別潛在的安全隱患，為維修決策提供科學依據。這些技術的綜合運用，不僅極大地提高了航空維修檢查的效率和安全水平，還促進了航空維護行業向數字化轉型的進程。

（2）成本效益。無人機檢查在成本效益上表現卓越。通過減少對大量人力的依賴，特別是在檢查大型飛機時，無人機顯著降低了人力成本。其高效的檢查能力縮短了飛機的停機時間，使飛機能迅速返回服務，減少了因檢查導致的運營中斷，提高了航空公司的收入潛力。從長遠角度看，無人機檢查有助于實施預防性維護策略，通過定期檢查和及時識別潛在問題，避免了昂貴的緊急維修和計劃外停機，為航空公司帶來了長期的經濟效益。

（3）操作可靠。無人機在飛機維修檢查中的應用大幅提高了作業安全。無人機檢查可在飛機著陸后進行，無需人員在飛機周圍作業，有效降低了安全風險。無人機檢查，不需要人工搬運和使用梯子，不需要操作高架車等設備，大大降低高空作業風險。通過無人機進行遠程檢查，維修人員能在安全的地面上操作，即使在惡劣天氣或危險環境中也能有效作業。因此，無人機檢查能提高操作安全性，讓整個維修過程始終處于安全可控狀態。

（4）法規遵循。中國民航局已建立全面的規章體系，規范無人機在航空維修檢查中的應用。2019年公布的《基于運行風險的無人機適航審定指導意見》為無人機適航性管理提供了指導方針，強調了適航審定與運行的緊密合作，以及采取正向審定和放管服精神的必要性。自2024年1月1日起生效的《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》對無人駕駛航空器的飛行及其相關活動進行了細致的規定，而《民用無人駕駛航空器運行安全管理規則》則全面涵蓋了民用無人駕駛航空器的運行安全管理方面。無人機法規規章體系的建立和完善，為無人機在航空維修檢查中的運用提供了法律依據和實踐基礎，隨著其他規范性文件和指南的出臺，無人機在航空維修檢查中的運用能有更加具體的程序。公司在使用時，需要保證無人機的運用始終并且一貫符合民航局的規章制度，特別是在飛行高度和區域限制等方面，更加細致考慮符合機場管理的凈空標準和其他空域用戶的使用要求，讓無人機注冊、使用、維護、操作都符合規章要求。公司應制定和維護一套完整的無人機操作程序，包括應急預案，以應對可能的飛行事故或違規情況。

無人機在航空維修檢查中面臨的挑戰與機遇

隨著無人機技術的迅猛發展，其在航空維修檢查中的應用日益廣泛。無人機憑借其高效、精準和便捷的特點，正逐步成為航空維修領域的新寵。但是，我們也需要意識到這其中可能孕育的風險和調整，包括但不限制于技術障礙、成本效益、操作規范和風險管控等方面的內容。

技術細節和挑戰

無人機的有效應用需克服多項技術挑戰。

（1）五花八門的傳感器技術的選擇。無人機需搭載多種高級傳感器，如高清相機、熱像儀和激光掃描儀等，以檢測飛機表面的各種損傷。每種傳感器在其發揮獨特功能的同時，必然伴隨著該功能帶來的缺陷和不足。如何選擇適合本公司工作實際的傳感器組合，實現滿足自身維修場景需要，實現全面準確檢查這是需要考慮的。

（2）需求各異的數據處理能力。無人機在檢查過程中收集的數據量龐大，需要強大的數據處理能力來實時或近實時地分析這些數據。這就需要其他系統和設備的協同支持，包括支持高效安全的數據存儲傳輸設備，高效快捷好用的數據分析處理系統。強大的數據處理能力是實現快速、準確維修決策的關鍵。

（3）不同程度的精準度和可靠性的需要。無人機系統在航空維修檢查中的應用要求其提供高精度的檢測結果，并具備高度的可靠性。這種高精度和可靠性要求無人機系統能在各種環境條件下始終保持穩定，不因外部條件的惡劣而受到重大影響，導致數據丟失，關鍵損傷信息遺漏或者系統崩潰。這要求技術人員加強對無人機的校準和測試，性能得到一貫保持。

經濟成本和效益的權衡

無人機在航空維修領域的應用需要綜合考慮初期投資、規模經濟和長期維護成本等多方面因素，以全面評估其經濟成本和效益：

（1）初期投資。無人機檢查的初期投資可能相對較高，包括無人機的購置成本、維護費用以及操作人員的培訓費用。企業需要在綜合考慮財務能力、現金流以及無人機使用對公司長期效益的影響，科學評估整體成本。

（2）規模經濟的優勢考量。隨著無人機檢查在多個飛機和多個維修基地的廣泛應用，規模經濟效應可能會逐漸顯現。這意味著隨著作業量的增加，平均檢查成本有望進一步降低，從而提高無人機檢查方案的經濟吸引力。

（3）長期維護成本。無人機投資非一勞永逸，技術的進步要求無人機系統經常進行更新升級，以保證其實用性。無人機配件器材的損耗和設備加速折舊帶來的成本，這是一個長期持續的支出。

操作流程和風險管理

在實施無人機在航空維修檢查中的操作流程和風險管理時，需要考慮以下幾個關鍵點：

（1）標準化操作程序。為了確保無人機檢查的一致性和可靠性，必須制定詳細的操作流程。這些流程除滿足局方各種規章、標準之外，還需要明確規定公司每次使用無人機進行檢查的起飛、飛行過程按照統一的標準進行，數據采集、數據處理、數據分析在同一環境下得到合理利用，提高檢查的準確度，提升檢查的效率。

（2）風險管理策略。無人機操作涉及多種潛在風險，如技術故障、天氣條件、飛行路徑沖突等。在操作過程中如何及時進行風險識別，有效進行風險評估，合理進行風險應對，采取必要應急預案，這需要制定完整的風險管理策略以有效應對。

（3）應急響應準備。使用無人機檢查過程中，不曾設想、無法預料的事情時有發生，諸如技術故障以及其他突發情況并不在提前謀劃的風險管理策略當中，這就需要制定相應的應急相應計劃和備用方案以解決這些問題。這可能包括與地面控制中心的溝通、緊急降落點的選擇以及故障排除策略等。

操作員培訓和文化適應

雖然使用無人機進行檢查，但是仍然不能放松對人為因素的考慮。只有關注了操作員的內心和外在的統一表現，才能確保檢查過程符合預期：

（1）操作員培訓。操作員是無人機系統的關鍵組成部分，他們需要具備操作無人機、解讀檢查結果以及處理緊急情況的能力。因此，對操作員進行全面的培訓至關重要。這包括理論知識的教授、實際操作的指導以及應急響應的演練。通過系統的培訓，操作員將能夠熟練地使用無人機，確保檢查過程的順利進行。

（2）文化適應。新技術或者新機制的引入必然會給原來的公司文化造成新的沖擊，改變滿足于原有工作程序和工作秩序的員工的思維模式和工作方式，引發內部阻力。公司文化的變更并非一蹴而就，是一個潛移默化的過程。在這個過程中需要采用適當的變革管理模式，采用漸近式的方式推進新技術、新機制對原有體制機制的替代。采用合理的溝通策略，讓員工看到新技術帶來的工作便利和優勢，表彰成功案例，促進組織文化對新技術的接受。

技術發展趨勢

基于現有的技術運用和實踐，我們可以推測無人機在航空維修領域的運用具有以下趨勢：

（1）自動化和自主性。無人機將隨著技術進步，在航空維修領域向更加自動化方向邁進。在圖像采集、損傷識別的基礎上，無人機能具有自動識別并損傷修復的功能，從而執行更加復雜的檢修任務，進一步降低人工干預與操作，逐漸減少對專業操作員的操控技巧的依賴，降低人員數量要求。

（2）數據分析能力的加強。隨著機器學習和人工智能技術的不斷進步，無人機的數據分析能力也將得到顯著提升。這包括更快速的數據處理、更準確的損傷識別以及更智能的維護建議。通過模型重構，不斷探索維修的新方法，新可能，主動提高檢查效率，提高飛機可靠性，降低維修成本，降低人為干預。

今時今日，無人機應用如雨后春筍般展開，世界各國都在用過該技術探索無限可能。國內外通過無人機在航空維修領域的應用，給我們揭示了新的視角，展示了巨大的市場潛力。中國的無人機技術傲立潮頭，通過無人機在航空維修檢查領域的應用，我們能充分發揮新質生產力在行業的運用，進一步改善生產關系。當然，對未知世界的探索也存在新的挑戰。這需要我們進一步解放思想，共同努力，加強技術研發，完善政策體制，加快人才培養。推動無人機在航空維修領域以及民航其他領域的應用，不斷提高飛機可靠性，更多滿足人民群眾美好生活需求。