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專家談物流無人機(jī):怎樣才能確保安全?

發(fā)布日期:2016-05-11??來源:環(huán)球無人機(jī)??作者:張姮 蔡琰 吳強(qiáng)我要投稿我要評(píng)論

專家談物流無人機(jī):怎樣才能確保安全?


文 | 張姮 中國人民解放軍61135部隊(duì) 蔡琰 吳強(qiáng) 中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心

當(dāng)前,國內(nèi)外的空中物流行業(yè)已經(jīng)開展了一系列的試驗(yàn)和產(chǎn)品研發(fā),如瑞士等國開展了空中物流等無人機(jī)定期飛行試驗(yàn)。但是這些活動(dòng)仍然屬于試驗(yàn)性的飛行,并且基本上都是在偏僻、地面人畜車輛等較少的偏遠(yuǎn)環(huán)境開展。

以空中物流為代表的民用無人機(jī)的使用瓶頸在于:

(1)承擔(dān)物流載體的無人機(jī)的防墜毀設(shè)計(jì)和墜毀時(shí)對(duì)地面減災(zāi)設(shè)計(jì)尚未得到根本性的突破;(2)缺乏一個(gè)國家或行業(yè)認(rèn)可的公共試驗(yàn)與測試環(huán)境。

對(duì)無人機(jī)生產(chǎn)商而言,公共試驗(yàn)和測試環(huán)境將用來對(duì)計(jì)劃進(jìn)入市場運(yùn)營的物流無人機(jī)進(jìn)行全方位的試驗(yàn)和測試;對(duì)于無人機(jī)管理者而言,則可用來對(duì)物流無人機(jī)的運(yùn)行模式和監(jiān)管模式進(jìn)行考評(píng)。因此,我國應(yīng)當(dāng)盡快建立物流無人機(jī)試驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)基地。

國外物流無人機(jī)試驗(yàn)與測試進(jìn)展

2015年2月,多家媒體報(bào)道了小型無人機(jī)“空中快遞”的新聞。消息稱,美國聯(lián)邦航空局(FAA)于2月15日在世界上首次發(fā)表了關(guān)于小型無人機(jī)“空中快遞”的技術(shù)性以及飛行條件等方面的準(zhǔn)則。

該準(zhǔn)則規(guī)定:快遞物品重量為25千克以下;飛行可能的時(shí)間段為公共機(jī)關(guān)所規(guī)定的黎明到日落;最高飛行速度為160千米\時(shí);最高飛行高度約152米;飛行中,飛行的管理者能夠目視。

2013年12月,亞馬遜公司首度在視頻中公開了小型無人機(jī)“空中快遞”服務(wù),用以小型貨物的配送利用。另一方面,谷歌公司于同年4月宣布收購小型無人機(jī)送貨的開發(fā)企業(yè)泰坦航宇公司,8月公開了固定翼小型無人機(jī)送貨項(xiàng)目的“項(xiàng)目·翅膀”的試驗(yàn)驗(yàn)證視頻。

2015年3月19日,F(xiàn)AA批準(zhǔn)了亞馬遜的“空中快遞”的飛行試驗(yàn)。進(jìn)一步,4天后關(guān)于飛行器的相關(guān)法規(guī)333部以無人機(jī)系統(tǒng)(UAS)作為特例,將UAS的飛行范圍嵌入于以塔臺(tái)控制的機(jī)場為中心的約9.26千米范圍內(nèi)等項(xiàng)目之中。

2015年4月,F(xiàn)AA決定向亞馬遜和谷歌公司發(fā)放進(jìn)行小型無人機(jī)“空中快遞”的飛行試驗(yàn)許可,表明政府支持小型無人機(jī)“空中快遞”業(yè)務(wù)的發(fā)展。由此可見,2015年成為小型無人機(jī)“空中快遞”的元年。

今后,小型無人機(jī)的“空中快遞”與自動(dòng)駕駛汽車,包括由DARPA所推進(jìn)的人型機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域?qū)?duì)美國乃至世界行業(yè)發(fā)展所帶來極大影響。

物流無人機(jī)主要需要解決兩方面的問題:
(1)無人機(jī)自身的安全性,包括自身可靠性和墜地時(shí)對(duì)地面減災(zāi);
(2)運(yùn)營模式,偏重于管理和運(yùn)行過程。
一旦滿足兩方面的無人機(jī)出現(xiàn),將會(huì)快速占領(lǐng)市場。物流,只是空中貨運(yùn)無人機(jī)的一個(gè)使用子類,廣義的物流(包括人員運(yùn)輸)將是無限的。

為了研發(fā)滿足安全性、運(yùn)營模式要求的無人機(jī),美國共建立了6個(gè)無人機(jī)系統(tǒng)試驗(yàn)場,分布于北達(dá)科塔州、紐約州、內(nèi)華達(dá)州、弗吉尼亞州、阿拉斯加州和德克薩斯州,研究領(lǐng)域覆蓋了無人機(jī)系統(tǒng)的耐飛性、數(shù)據(jù)傳輸鏈路、將無人機(jī)融入空域的實(shí)施、空中交通管制、失效模式檢驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)的制定等等,基本覆蓋了無人機(jī)試驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)環(huán)境研究的各個(gè)方面。在這個(gè)領(lǐng)域,美國已經(jīng)做了很多扎實(shí)的工作,將為美國的無人機(jī)行業(yè)的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和強(qiáng)大的助力。相比之下,我國在該領(lǐng)域尚處于起步階段,與美國相比差距非常明顯。

 

物流無人機(jī)試驗(yàn)與測試研究必要性

與軍用飛機(jī)、無人機(jī)不同,民用無人機(jī)在使用時(shí),不能要求地面做避讓、防護(hù)等行為。因此,民用無人機(jī)的飛行可靠性和一旦墜地時(shí)對(duì)地面的傷害減災(zāi)技術(shù),就成為必須考慮的問題,這類似于民航客機(jī)首先要考慮可靠性,再考慮經(jīng)濟(jì)性的問題。

尤其是空中物流用無人機(jī),飛行、投遞、接物,都是在城市上空使用,首先必須考慮的就是飛行可靠性、不僅僅是正常飛行能力,還必須在嚴(yán)酷的各種自然環(huán)境和人為環(huán)境、甚至是人為威脅和打擊的情況下、保持繼續(xù)飛行的能力。此外,一旦因自身、外界環(huán)境或事件,導(dǎo)致不能正常飛行,必須有下降時(shí)對(duì)地面人員及物品的危害減災(zāi)能力。

那么未來運(yùn)行時(shí),物流無人機(jī)將會(huì)在什么樣的環(huán)境中運(yùn)行?將會(huì)受到什么樣的威脅?將會(huì)產(chǎn)生什么樣的威脅呢?
歸根到底,物流無人機(jī)要有以下能力:
(1)規(guī)避能力:規(guī)避固定障礙物和迎面的、側(cè)擊的、尾隨的各種飛行物。
(2)定位能力:各種衛(wèi)星定位、慣性定位和手機(jī)基站定位。
(3)抗地磁干擾能力:高壓線、鋼鐵制構(gòu)架、手機(jī)基站等引起的地磁指南針紊亂。
(4)抗打擊能力:意外的各種重量、速度的飛行物撞擊,如彈弓等。
(5)抗電磁干擾能力:地面電火花、各種遙控裝置、無線電臺(tái)、手機(jī)基站等等。
(6)抗各種氣象能力:風(fēng)/陣風(fēng)/持續(xù)風(fēng)/、雷電、雨、雹。霾、霧,反映抗風(fēng)、抗沖擊電流、抗?jié)竦取?br /> (7)墜毀時(shí)對(duì)地面的災(zāi)害足夠小的能力:預(yù)知墜毀、預(yù)知何時(shí)開啟墜毀安全減災(zāi)裝置。
(8)足夠飛行的能力:結(jié)構(gòu)緊實(shí)、足夠的飛行航程和足夠的載重。

只有滿足了應(yīng)對(duì)這些威脅因素的能力要求,物流無人機(jī)才有可能在城市上空,在各種自然、人為的干擾下安全地使用。為此,無人機(jī)經(jīng)得住上述各種情況的考驗(yàn),這需要通過試驗(yàn)來驗(yàn)證。

一般而言,在設(shè)計(jì)有人機(jī)時(shí),通常要經(jīng)過強(qiáng)度使用、風(fēng)洞試驗(yàn)、電磁兼容試驗(yàn)、雷電RCS試驗(yàn)等等,然后是飛行試驗(yàn)、武器打靶試驗(yàn),艦載機(jī)還有著艦試驗(yàn)。這些試驗(yàn),無不是為了驗(yàn)證飛行的作戰(zhàn)性能。那么,作為物流無人機(jī)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,就必須能夠創(chuàng)造出這些威脅因素,來模擬實(shí)際運(yùn)行中的各種可能不利的環(huán)境,物流無人機(jī)必須通過這類試驗(yàn)的認(rèn)證,才能放心地投入市場運(yùn)行。

除了驗(yàn)證無人機(jī)的安全飛行能力和墜地減災(zāi)能力,無人機(jī)的飛行管理和規(guī)則驗(yàn)證也是需要特定的試驗(yàn)環(huán)境,不能要求在無人機(jī)不成熟、沒有安全把握的情況下,到真實(shí)的城市環(huán)境來驗(yàn)證規(guī)則。因此,需要這個(gè)環(huán)境開展管理規(guī)定、空域監(jiān)管方面的試驗(yàn)。

專家談物流無人機(jī):怎樣才能確保安全?

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