刘培志总师谈中国兵器工业集团无人机领域研究成果

进入无人机研究领域

记者（以下简称“记”）：刘总您好，在开始采访之前请先为我们介绍一下贵所？

刘培志总师（以下简称“刘”）：我们中国兵器工业计算机应用技术研究所隶属于中国兵器工业集团公司，它是我国陆军装备平台信息化专业技术研究所。我所主要研究领域为武器平台一体化综合电子系统、中低空无人作战系统、地面无人平台的环境感知与智能控制系统、通用型电子信息平台、数字化战场的战场管理信息系统、网络化信息系统等，其信息技术产品涉及我军装备信各个领域。

2010 年年初，中国兵器工业集团作出决定，将我们与207所、528厂组成北方信息控制集团有限公司，最近又将5308厂整合到我们子集团，成立北方信息控制研究院集团有限公司，目的是强化顶层、强化信息总体、打造兵器自己在信息控制领域的一流团队。

记：请问贵所是从什么时候开始进入无人机领域研究的？

刘：我们所从2002年开始进入无人机研究领域，是兵器工业集团最早进入该领域的一家单位。我们最初将研究的方向瞄准无人直升机的飞行控制，当时国内还没有一款真正意义的无人直升机飞行控制系统，因此这是一个很高的起点。但是该领域的研究难度超出了我们的想象，我们前后用了超过4年时间才在2006年12月用传统方法实现了小型无人直升机的飞行控制，但是之后我们就发现这种控制方法存在许多难以克服的问题。2007年9月，我们决定重新开始新型飞控系统的研究，两年以后，即2009年年底，我们推出了第一款无人直升机飞行控制系统。我们在该领域的研究才算真正取得了突破。

2010年6月11日，也是在“尖兵之翼”无人机展会上，组委会安排在北安河机场进行无人机飞行表演。当天参与表演的包括航空的一些企业，但是我们兵器成为当时唯一被安排进行无人直升机飞行表演的单位，科目有超视距飞行、自主起降与悬停、用户体验。当我们成功完成表演后，现场很多领导和专家给予高度评价，称赞我们做出了一个“国内第一”。

记：您对中国当前无人机的发展有何看法？

刘：无人机是一个非常大的产业。该产业目前正处在暴涨期，可以预计，到2020年，该行业的规模将达到年产值千亿的水平。目前，参与无人机领域研究和开发的企业很多，既有国营的、也有民营的，呈现空前繁荣。中国兵器工业集团也已经认识到无人机在未来民用领域以及与武器结合的军用领域具有广阔的应用前景，正在积极地进入该行业。

从一个专业人员的角度来看，我认为该行业的发展存在许多问题，最主要的有会飞的多，但能用的少；炒作概念的多，但做实体的少；消费级的多，行业级的少。这些都不利于该行业的健康发展。

记：相对于国内众多的无人机厂商，兵器工业集团在无人机领域又有何优势？

刘：在无人机研究领域，有三大关键技术，即飞机平台、飞行控制技术、应用系统集成技术。其中，飞行控制技术是与用户使用直接关联的。飞机性能的好坏、是否好用、能否在各种气象条件下完成指定任务，这些都与飞行控制直接相关。

我们兵器工业集团在无人机飞行控制技术方面独具特色，特别是在无人直升机飞行控制与管理系统方面，处在国内领先水平。我们研发了具备全自主飞行、飞行安全保护、飞行数据记录等功能，具有自动起飞、自动降落、速度/姿态增稳、自主巡航、遥控等模式，采用先进的现代控制算法，飞行控制自适应能力以及抗干扰能力强，可在6级风情况下自主起降，系统安全可靠，完全可以在恶劣环境自主起降、自主飞行作业的系列化飞控产品，并取得了多项知识产权，综合性能达到了国内领先水平。

兵器的核心技术

记：贵所在无人机领域主要有哪些产品？

刘：兵器计算所在无人机领域已有十余年研究和产品研发历史，拥有一支专门从事中小型无人机总体设计、自适应飞行控制技术研究应用系统集成专业化团队，具备固定翼、直升机、电动多旋翼等各类飞行器的开发能力，产品覆盖了从高端、到低端各种不同的型别，飞控产品既有简易的，也有复杂的。它们可满足用户对各种类型无人机，例如固定翼飞机、直升机、电动多旋翼飞机的控制，也可以满足用户对无人机多种不同使用方式的稳定控制，如弹射起飞、伞降回收、炮射巡飞等。

在民用、警用、军用领域，兵器计算所研发了起飞重量10～300千克，有效载荷3～100千克多种固定翼无人机和无人直升机平台产品，形成了集侦察、监测、观瞄、目标指示、火力打击、信息保障等不同功能的无人机。

记：刘总刚才提到我们首先进入的是无人直升机的飞控研究，请谈谈其具体的难度，它对我们后来的发展起到了什么作用？

刘：从专业的角度看，单旋翼直升机的飞行控制难度在各种飞行器中是最难的。与固定翼飞机相比，直升机的飞行控制是一个6自由度的控制，远远多于前者的3自由度控制。我们在此领域的成功使我们成为国内第一家拥有自主知识产权的无人直升机飞行控制研究单位。有了这样的起点，我们再进入固定翼飞机的飞行控制领域时就容易得多。以我们参与的珠海一家民营企业的某固定翼飞机项目为例，从参与该项目为其研制飞控系统开始到成功实现飞行器首飞，前后仅用了不到10天时间。可以说前期所做的无人直升机飞行控制系统的研究工作为我们进入其他无人机领域研究打下了坚实的基础。

记：我们的飞控系统性能如何？

刘：直升机的操纵非常复杂，需要专业级的操作手才可以完成遥控操纵，但使用了我们的飞行控制系统后，无人直升机变得“怎么都能飞，怎么飞都行”。

能在多大的风速情况下实现自主起降是最能体现1架飞机抗风能力的指标。目前，国内能够在6级以上风气象条件下实现自主起飞和降落的无人机直升机不能说没有，但非常少。

2016年4月，在合肥，我们的一款无人机给客户做交货试验，时间只有2天时间。当时遇到大风天，当时风力达到6～7级，超出了我们给用户的承诺（5级风），我们的飞机照样按部就班地完成了规定的演示科目，稳稳地降落在地面，给客户留下了深刻的印象，客户对我们的飞机交口称赞。

2015年4月，我们的一架农林指导机甚至在8级风条件下实现自主起降。

目前，我们的系统在交给用户之后完全可以不用专业人士操作，也不用我们去后期维护和保障，用户只要熟悉一下操作说明书就可以放心使用。我们交给客户的产品无论多复杂，均已经做到了简单易学，易于操纵，即使是小孩子也可以完成无人机的各种操纵。2015年我们卖出了9套无人直升机系统，外加1套飞行控制系统。我们为用户安排了1天的培训时间。培训包括向用户宣贯操作手册，介绍软件界面，指导用户操作，前后实际使用时间不足2个小时，用户便可以自己完成飞机的起降与飞行。

记：我们的产品是否得到了真正的检验？

刘：2015年7月，我们与兄弟单位合作，从事人工影响天气研究。当时，该项目正在进行最后的验收，在验收现场，飞机在5000米高空飞行时突然发生发动机熄火的故障，在几次启动发动机无效的情况下，操作人员被迫实施飞机迫降。该无人机最终靠我们的飞控系统控制用滑翔方式滑行5千米，实现了安全降落。这也是我们的飞控系统第一次得到实际检验，这次试飞也证明了我们为无人机开发的飞控系统是稳定的、可靠的。

可靠的产品

记：请为我们介绍一下贵所的无人直升机产品？

刘：我们的无人直升机主要有ZKC和CH两个系列。

CH系列中重点有CH-500，这是国内为数不多的一款察打一体无人直升机。其有效载荷150千克，最大起飞重量为500千克。在有效载荷的情况下可以持续飞行5～6个小时，非高原环境下时间长些，高原环境的时间稍短些。我们的这款无人机是察打一体，可执行侦察任务，也可以执行打击任务。

记：请问贵所如何解决无人直升机的战场生存能力不足的问题？

刘：无人直升机最大的不足是飞行速度慢，防护力相对较弱。小型无人直升机的巡航速度只有100千米/时，最大速度也只有150千米/时左右，但在面对高速飞行的防空导弹时，100千米/时和300千米/时差不多，从这层意义上看直升机与固定翼飞机的防护能力没多大区别，反倒是无人直升机可以贴地飞行、难以被雷达探测到的特点弥补了其防护力不足的缺点，使其战场生存力可以大大提高，战场使用也更加灵活。

记：请介绍一下贵所在固定翼无人机领域的研究？

刘：目前国内从事固定翼无人机研究的企业实在太多，我们只针对具体的市场需求，定制开发特种应用的固定翼无人机产品，既有小型、也有中型的，既包括双发无人机，又包括手抛式无人机。我们在展会上发布的A-300固定翼无人机就是完全由我们自主设计的一款无人机，包括参考型、气动设计、反正计算再到工程设计，我们走完了整个飞机的设计研发流程。

除此之外，我们在此领域还做一些预研工作，主要是验证此领域的一些前沿技术。例如，2015年1月，在兵科院的主持下，我们用4架固定翼无人机进行了多架飞机的协同试验，主要验证未来无人机编队飞行的控制技术。无人机之间的协同需要根据不同的任务，采取不同的控制策略来实现，我们正在进行基于作战任务的无人机之间协同的控制算法研究。

在演示过程中，4架飞机自主飞行，任何1架飞机都可以了解其他飞机的状态，并根据其他飞机的状态进行自主的编队飞行。同时根据得到的统一任务指令，自动进行针对此任务的不同任务剖面的飞行。4架飞机中的任何一架，都可以作为僚机，感知前方目标情况，并指挥其他飞机前出执行相关任务。当僚机损失时，可以根据事先安排的优先级，自动有飞机充当僚机角色。

记：我们注意到在A300中程无人机的宣传册中提到，该无人机可“针对地面远程火力打击武器系统、提供对地面目标的低空搜索、定位、引导、评估等作战支援”。能否请为我们介绍一下该无人机？

刘：A300中程无人机系统采用“贮-运-维护一体化”，“指挥-控制一体化”设计，主要执行侦查、监视、情报信息搜集任务。目前拟配备到某型号外贸155火炮系统中，可完成之前由侦察车完成的任务，如战场侦察、目标搜索、激光末制导照射等。该无人机已经进行了试验，效果很好。

记：能否具体谈谈A300的作战使用过程？

刘：该无人机的地面站与指挥车集成在一起，并与指挥车形成了一个闭环控制。在作战使用过程中，无人机接收指挥车的侦察指令，将机腹部安装的光电探测球弹出，进入侦察状态。该探测装置具备激光测距、激光照射功能。无人机上还安装有定位定向装置，可以完成对目标的侦察和定位定向，并将所获得的目标信息通过数据链传给指挥车。

在进行激光照射时，无人机首先从指挥车上获得指令，进入目标照射准备状态，并等待指挥车发出的照射目标指令。该无人机可以完成不同距离的激光照射任务，如3千米、5千米、8千米、10千米等，在完成不同距离照射任务时，无人机都有各自不同的任务飞行剖面。以3千米照射距离为例，无人机在4千米外便开始降低高度到1000米，在3千米处，用很短的时间完成激光照射任务。待火炮系统完成第一轮打击任务之后，无人机通过数据链用视频的方式及时将毁伤信息回传给指挥车，由指挥车进行毁伤评估，并决定是否进行再次打击。

除此之外，该无人机还可以完成校炮任务，如没有制导能力或者仅具备简易制导功能的火箭炮，在对靶标进行第一轮射击后，无人机可以将目标偏差回传给跑位指挥系统，由其进行修正校炮，这样在进行第二轮打击时偏差就会小很多。

记：请介绍一下贵所电动多旋翼无人机的研制情况？

刘：这种无人机是目前市场上非常常见的一类无人机，此类无人机说起来简单，但对于真正的行业用机来说，要求并不低。我们在此领域主要是掌握了总体性能的匹配技术，在方案优化、性能匹配方面具有优势。例如：从电池供电，到飞行控制，再到其他应用系统的集成，最后无人机与地面站的接口，为用户提供数据分析或情报分析等都能提供最佳的优化方案。

我们此次展出了D1和D5两款电动多旋翼无人机，它们都具备全天候、全地域飞行能力。无论是在高原，还是在沿海，也无论是在寒区，还是在南方的湿热地带，该无人机都可以正常使用。所使用的电池，在满载有效载荷情况下，在零下20℃环境下，可连续飞行40分钟以上，常温环境下可飞行1个小时。这款无人机可在20℃以上温度飞行。

记：请问地面站都是由我们自己开发的吗？

刘：地面站为无人机系统的一个组成部分，所有产品使用的地面站均由我们自己开发。我们针对任务的复杂程度，开发了不同种类地面站。

如车载式地面站，主要适用察打一体无人机的指挥和控制，在地面站载车内，火控和侦察都有各自专门的操控席；拖拉式的操作箱，主要用于武警的反恐防暴，内装两块显示屏，分别用于显示任务载荷的数据和无人机的飞行性能数据；单兵地面站，装在采用LINUX操作系统的平板电脑或安装了安卓系统的手机内，主要针对单兵使用的无人机。通过触摸方式设定飞行航迹飞行，并可以在飞机状态或任务载荷不同界面之间自由切换，可以观看视频。目前我们的地面站产品涵盖车载式、地面箱式、pad手持式以及手机式等不同类型，针对不同的用户任意选配。

结语

刘：我们兵器工业集团已经开始进入无人机领域，计算所承担了我集团无人机研究的主要工作。虽然我们在无人机领域的起步较晚，在无人机平台研究方面还存在不足，如市场开拓方面还要进一步加强，但我们有自己的核心技术，在用户专业化定制的小型无人机领域，我们也有自己的特色和优势。我们可以根据用户提出的需求迅速作出反应。这次展会展出的无人机都是由我们自己设计和研发，我们的产品可以满足不同行业应用需求，甚至可以针对不同用户需求进行快速定制。

目前，我们也正在与相关科研院校合作，将后者在理论上的优势与我们拥有的核心技术相结合，在产品的工程化方面多下功夫，努力将我们兵器工业集团无人机领域的研制水平提高到新的层次。

记：感谢刘总接受我们的采访。

（编辑/万历）