《无人机杂志》公众号：2012-2022 | 无人直升机崛起之路

好几度

✎ 前   言

2022年，在第十四届中国航展的室内场馆里，无人直升机大放光彩，共轴双旋翼、单旋翼带尾桨、纵列式双旋、交叉双旋翼等无人直升机齐齐亮相，从海上到高原无所不至，从物流运输到应急救援无所不能，令人叹为观止。



珠海航展中亮相的无人直升机


从2012年到2022年，我国自主研发的无人直升机经历了从萌芽到繁盛，从成果凋零到百花齐放的艰难进击之路，也从落后于欧美逐步跃升为世界领先水平。十年时间对于很多传统行业来说也许不算长，但对于新兴的无人直升机行业而言，无异于开创新纪元。

新星诞生与初期探索

2012年12月，一只没有“尾巴”的“大鸟”出现在北京东部的一片荒地上，头顶一根轴上的两副旋翼正飞速旋转，发出阵阵轰鸣。这是北京中航智科技有限公司研制的电控共轴无人直升机TD220的首次试飞。



成功首飞的TD220电控共轴无人直升机


所有人的眼睛都牢牢盯着它的飞行状态。随着起飞指令的下达，半米测试、脱离地效测试、10米高悬停测试依次推进。当TD220在离地10米的空中成功悬停3分钟后，人群中爆发出阵阵欢呼声："成啦！我们成功啦!"
这是令人振奋的一刻，TD220是北京中航智科技有限公司自主研制的首台电控共轴双旋翼无人直升机，最大起飞重量超过250千克。
“无人直升机结合了无人机和直升机的优点。" 无人机及飞行控制领域的专家田刚印表示，固定翼无人机对起降场地和起飞回收方式有较高要求，无人直升机对场地要求低，可以实现垂直起降、悬停等功能。
对无人机的早期研究起始于飞行控制器，飞行系统相当于无人机的大脑，指挥无人机完成任务。当时，无人机企业已经开始意识到，无人机将是未来国际竞逐的重点领域，自主知识产权必须牢牢掌握在自己手里。TD220的发明者中航智从自研飞控开始，成功将飞控系统由书本大小改造成香烟盒大小，逐步走向了研制无人机的道路。




应用于电力巡检与挂线的小型多旋翼无人机


除航拍之外，民用无人机的其他应用在哪里？可尝试的行业应用为电力线巡检。2008年南方地区爆发冰雪灾害，冰雪压断了大量的线缆，人力完成电网进行巡线、修复等工作，非常困难。这时，无人机的价值顿时凸显——无人机可以在空中完成巡线，任务载荷重量重的无人直升机甚至能用于挂线，轻松穿越层峦叠嶂的山区，在两座山头之间搭建电力桥梁。




应用于科考与勘探的无人直升机


无人直升机也应用于地质勘探领域。地质探测物探仪器体积大、重量重，价格高昂，且对飞行平行姿态和精度要求非常高。传统有人直升机探测面临高成本、多事故等挑战，而无人直升机价格低、无人员伤亡风险，定点悬停，可以一次性携带多个探测设备在高原、密林、沼泽等环境下作业。

崭露头角 为国执剑

民用领域之外，无人直升机的另一条脉络也正悄然萌芽。2013年，TD220在无人装备作战效能汇报演示中取得了“首发命中、三发三中”的傲人成绩，为无人直升机军事化应用埋下了伏笔。



挂载武器系统的TD220无人直升机


无人直升机凭借垂直起降、空中悬停、着陆场小、部署灵活等优势，可执行侦察、监视、目标截获、诱饵、攻击、通信中继等各种非杀伤性和杀伤性任务。与有人驾驶直升机相比，无人直升机尺寸小、造价低、人员零伤亡，吸引了海陆空各部队的关注。

随着技术的日渐成熟与需求日益增长，舰载无人直升机、4吨级无人直升机的研发开始提上日程。然而在众多单位竞逐时，无人直升机型号定型任务却花落一家民营企业。凭借载荷大、升限高、抗风能力强等优秀性能，TD220无人直升机在军方的公开竞标中脱颖而出，于2015年成为列装型号，中航智也成为民营性质的飞行器总体总师单位，承担了无人直升机型号研发、设计和生产任务。

这是一个划时代的任务，标志着中航智无人直升机型号从无到有，技术达到国际先进水平。国际局势风云变幻，局部战争和冲突越来越清晰地印证了无人机在现代化战争中的战略意义。多国不约而同加强了边境地区的军事部署，派遣巡逻队巡逻边境无人区，其中大量应用了无人直升机，以提升巡逻效率，减少边防战士的工作量和伤亡，高效地维护本国领土主权。

百舸争流与新的方向

现代化行业发展日新月异，时钟很快拨转到2019年，中国无人机行业迎来了爆发式增长。
地质勘探、农林、消防、物流、气象监测等更多的行业已意识到无人直升机的用武之地，对无人机任务载荷、续航时间等技术指标提出了更高的要求。在需求牵引下，短短数年时间里，市场上涌现出众多规模化、技术成熟的无人直升机企业，无人直升机领域呈现出千帆竞技、百舸争流之势。




应用于消防救援的无人直升机


无人直升机发展主要有两种途径，一是全新开发，这个从无到有的过程一般需要耗时3年以上，战线长，成功率低。因此，为了提升研发效率，部分企业开始尝试摸着石头过河，探索另一条道路——基于成熟的有人直升机平台进行无人化改造。
有人直升机历经半个世纪的发展，具有产品类型丰富、谱系完善、技术成熟等特点。有人机改型成为无人机，能够发挥已有飞行平台成熟、稳定的优势，有效降低中大型无人机研制成本，快速形成重载荷、谱系化、多用途无人机产品。
同时，无人化改型的直升机机上无操控员，进一步提升了任务载荷重量，这也是货运企业关注的核心点之一，同时无人化改型的直升机降低了人员成本。据统计，1000架不同级别的有人直升机改型为无人直升机，仅人员培养费用，每年可节省费用大约20亿元。



助力神舟飞船往返护航的有人改无人直升机


2018年，联合飞机利用电传飞控技术、多余度飞行控制与导航一体化系统、电传作动器、智能供配电管理等技术，完成了某型有人直升机的无人化改型。该无人直升机在2022年为神舟十三号、神舟十四号的往返护航中发挥了重要作用，跨出了历史性的一步，进一步验证了有人直升机改型无人机的稳定性、适应性以及广阔的应用空间。

百花齐放 迭代新生
我国无人机研究起步相对较晚，但经历数十年探索，无人机呈现出任务载荷重量从轻发展到重，可靠性逐步提升、价格逐步降低等趋势，各种构型无人机发展节奏不尽相同。
总体来看，国内各类无人机百花齐放，在货物运输、通信中继、电网巡检等领域，无人机发挥出了越来越重大的作用。以高原物流为例，高原环境相比于平原地区具有空气稀薄、机场等基础设施不足等特点，无人直升机无需跑道，起降不受空间限制，非常适合为哨所提供物资投送和边防保障物资补给。2022年11月，TD550高原型无人直升机在珠海航展上首发亮相，6500米的最高升限正式宣告无人直升机将重塑未来高原货物运输的格局。



TD550高原型无人机


军事方面，随着无人机的广泛使用，新的作战理念开始逐步发展。可以预测，未来军用无人机将从单一用途向多用途集成方向发展，以充分发挥无人机的战斗力，而且具备高度智能化水平，例如自主飞行、任务智能规划、智能武器发射等。此外，未来军用无人直升机还会向着大载重、高速、高空、长航时等方向进一步发展，扩大使用半径，提升效率。

技术发展日新月异，产品迭代目不暇接。过去十年里，无人直升机取得的成绩有目共睹，续航时间大幅提高，智能化水平前所未有，应用场景广阔，为传统产业进行现代化赋能。下一个十年里，它又将带来什么样的惊喜，让我们拭目以待！