当今世界无人机应用在各行各业,各个领域(domain)。应用方案层出不穷,几乎就是想得到做得到。但无人机平台也多种多样,选择合适的无人机才能更好的完成革命任务。
一、无人机平台
目前主流的无人机有固定翼、直升机、多旋翼。
1、固定翼
固定翼是相对主流的无人机,比较成熟,国内做固定翼飞控的也很多。但一般应用不多,因为起降限制多,不能悬停,并且巡航条件下速度过快、要求高度过高,在很大程度上无法满足使用条件,而且降落的失事率比较高。不管是伞降、撞网还是滑跑降落都比较危险(danger)。而且撞网和伞降都相当于 ;轻度坠机 ;对机体寿命有不可逆的负面(negative)影响(influence)。例如某军用侦查固定翼无人机,其寿命仅有几十个架次,民用固定翼的寿命更不乐观。
但是其飞行过程非常安全,是自稳定的飞行平台,距离远,航程大,对大范围的地图测绘很有优势,在军用攻击型无人机中也很常见。
2、直升机
直升机是传统的无人直升机平台,应用也最广泛。这个国内做的很多,有一些做的很可靠,用成熟可靠的飞控,加上正品的直升机,可靠性近乎万无一失;也有一些厂家仿制国外产品,配上航模级的飞控,虽然参数漂亮,但实际飞行的事故(accident)率让人发指。
无人直升机的优势是起降方便(fāng biàn),航速适中,可以做到随时悬停,载荷续航都能令人满意。但是,直升无人机的不好的地方也非常多,例如操作复杂、结构复杂维修困难、故障(fault)率高、操作不当容易出事故且万一不小心伤到人必是重伤等。
3、多旋翼
这是一种新型飞行器,正在变得越来越主流,应用多种多样。优点很明显:起飞降落方便,技术简单,成本低廉,操作简单,飞行震动非常小等。而且可以进行一些更天马行空的创造性应用,更可以把云台与相机相结合,去做一些之前难以做到的检测等,例如检查桥梁的底部架构。龙潭河、铁罗坪、清江、四渡河等几座特大型桥梁过去一直没有办法检测,今年就利用八旋翼无人机将那些死角看个遍,发现了好几处想起来都让人后怕的隐患。
当然多旋翼也有不好的地方,由于动力源只能是电池(Battery),即使装满电池不装设备,续航时间也只有一小时左右。航拍公司又称空中摄影或航空摄影,是指从空中拍摄地球地貌,获得俯视图,此图即为空照图。航拍的摄像机可以由摄影师控制,也可以自动拍摄或远程控制。航拍所用的平台包括飞机、直升机、热气球、小型飞船、火箭、风筝、降落伞等。还有就是对GPS的依赖性比较强。另外多旋翼的植保机不但载荷(Loads)不令人满意,而且底下的气流是乱流,用作植保喷药的效果也不理想。不过针对这个问题,现在很多做植保无人机的企业都在研究对策。
二、具体应用
具体哪种无人机平台好呢没有好坏,只有合适。哪种合适呢?具体问题,具体分析。
1、警用,消防,侦查,海监
这种应用要求(demand)高可靠性,长航时。能灵活起降。目前大部分实用化的警用直升机都是AF25B油动无人直升机平台,一般采用进口AF25B平台,配进口的成熟飞控。不但可靠性、调查取证和空中监察的效果非常令人满意,而且可以投送一定重量的救灾物品,甚至防暴物品,还可以实现远程喊话。
这其中比较著名的是SDI-W32H型警用直升机。据使用方介绍说一架这样的无人直升机的巡逻能力相当于30辆警车与150名警察。
2、植保
植保是无人机既传统(chuán tǒng)又新兴的业务。很早就有植保无人机,但是受限于成本应用并不广泛,但是随着农作物和劳动力成本的提高以及无人机技术的成熟。植保无人机化是一个变得越来越现实并且值得的事情。
一方面人工喷药危险性大,每年都有人因此中毒;另一方面人工喷药会对作物产生10%的破坏,机械喷药产生20-30%的破坏,将这些损坏算进去,无人机植保的成本(Cost)某些时候可以忽略不计。植保无人机过去建议使用廉价的无人直升机平台,因为直升机的载荷可以接受,而且直升机旋翼下会产生非常好的气流,可以将农药吹到植物背面。但因为农用机械向来比较粗狂,维护保养很成问题,只能力求损失得起。而且植保多为低空手动飞行,对飞控、机体平台震动和可靠性等的要求并不高。够用就好。现在随着民用多旋翼技术的发展,多旋翼植保无人机在植保作业中大放异彩,因为多旋翼植保机的制造成本低,操作简单,可以不需要专业飞手执行任务。值得一提的是多旋翼无人机也有向下气流,可以将农药吹撒到植物叶子的背面。
3、航拍娱乐
娱乐航拍飞行是近些年兴起的活动(huó dòng),也是最早使无人机飞入寻常百姓家的一种用途。随着微电子与电池技术的发展,廉价飞行器的批量生产成为可能。在数年前航拍飞行只能使用航模直升机甚至是风筝,但是现在这些活动都被多旋翼无人机所取代。
多旋翼无人机操作简单,飞行震动极小,愈发智能和酷炫,从4K到跟踪,不但极大的丰富了我们的生活。不仅如此,现在多旋翼无人机也进行一些专业的应用(application),中国制造的无人机在各个战地客串侦察机就是最好的例证。四旋翼飞行器虽然不够专业,执行专业任务有些勉为其难,但对于我们的生活而言,已经足够好玩。
4、架线巡线
架线巡线是电力、石油、天然气(Natural gas)以及水利部门对无人机最普遍也是最传统的应用(application)。架线和巡线应该分开说,架线仅仅是需要飞起来将引线送到线塔上方,能悬停并投放即可,对可靠性、超视距飞行没有要求,用多旋翼就可满足需求。多旋翼成本(Cost)低,操控简单,真是再合适不过了。
但是巡线多旋翼则有些力不从心,可靠性、续航能力(Ability)都不尽如人意,一般还是使用(use)成熟的无人直升机系统,配合成熟的飞控。航拍公司又称空中摄影或航空摄影,是指从空中拍摄地球地貌,获得俯视图,此图即为空照图。航拍的摄像机可以由摄影师控制,也可以自动拍摄或远程控制。航拍所用的平台包括飞机、直升机、热气球、小型飞船、火箭、风筝、降落伞等。如果用进口AF25B配合可靠的飞控,可以进行双地面站接力控制,自主巡线距离可以达到100公里。
另外值得一提的是直升机的载荷(Loads)完全可以容纳夜视设备,这样夜间巡线的效果反而比白天还要好。
5、石油(oil)管道巡线
石油管道巡线是近些年来无人机非常重要的一项业务。偷油贼行踪隐蔽且破坏性大,他们在夜间活动,埋设地下管道,使用的交通工具都是非常便宜的二手车,稍有风吹草动就逃之夭夭,发现他们异常困难,可是对管道设备的破坏损失(loss)又非常大,管道管理方曾对此无可奈何。
但现在一些油田开始使用加挂夜视仪的无人机进行夜间巡线,效果异常好。北京航拍公司飞控的调试主要就是试飞,不比别的自控产品,试飞是高风险的,一旦坠机,硬件损坏,连事故原因都很难分析,就更难解决问题了。这也是成熟的、可靠的飞控很少的原因。地下石油管线中的石油、车辆、人员由于与环境温度存在明显温差,观察起来特别明显。目前能执行这样任务的只有无人直升机。而且对飞控的要求非常高,要求全自主,高可靠。之所以都使用西班牙的AX100飞控也并非是其性能参数多好,而是其双CPU热备份和经过时间检验(检查)的高可靠。这样的飞行对无人机的要求很高,但一架性能良好的无人机带来的效果也特别好。不光红外夜视仪在夜间有 ;火眼金睛 ;可以明察秋毫,而且夜间轰鸣的马达声和加挂的喊话设备可以极大的震慑犯罪。无人直升机在夜间的石油管道巡线中可以选择高飞隐蔽侦查,也可以低空威慑飞行,目前来看以威慑飞行为主。
6、桥梁检测
远距离、大范围的常规桥梁监测(Food Monitor)类似于巡线,仍然建议用可靠的传统无人直升机系统。但是近距离的桥梁底面监测则建议使用多旋翼。
因为受限于结构,只有多旋翼可以容易的将探测设备放置在机身正上方,可以实现对桥梁底面的检查。这是之前直升机一直解决不了的难题。哈尔滨工程大学在国内最早研制成功了桥梁底面检测无人机,现在某公司也推出了实用化的桥梁底面检测无人机平台SDI-W8并且在许多座特大桥的检测中发挥了不可替代的作用。
三、具体挑选无人机
1、挑选正好满足需求的
飞行器性能的提升必然带来价格(price)的大幅上涨,更高级的飞机往往还意味着更复杂的维护保养,为不必要的性能而买单没有必要。买性能正好满足需求,稍有冗余就足够了。
2、直升机要买带平衡杆的
在直升机主旋翼上边有一根较短的横杆,此为直升机的平衡杆。原理类似于陀螺仪,可以提高直升机的稳定性(The stability of),更不容易失控,同时也提高了抗风能力。这个东西结构非常简单,但涉及(指关联到,牵涉到)到动平衡,所以对加工(jiā gōng)精度要求很高。不然那些较大型的油动直升机装上后会适得其反。正因为如此,这根杆可以成为直升机工艺水平的标杆。
3、挑选销售专业的
在具体考察备选的无人机系统时,首先打交道的就是销售。只有专业的销售才知道怎么满足客户的需求。反过来说,专业的公司自然能培养出靠谱的销售。如果销售不专业,只靠抹黑对手营销,这个公司的整体水平也就可想而知。