用融合理念打造精品无人机

王鑫邦

2015年“9·3”阅兵中，无人机方队排头的一架大型双尾撑布局无人机颇为引人注目，这便是北京航空航天大学无人机所研制的BZK-005高空长航时无人机。该机于2000年立项，堪称是中国首款大型无人机系统。北航与无人机的渊源颇深，其研制的“无侦”-5更是作为解放军首款应用于实战的无人机而载入史册。2016年，北航对无人机所进行改制，成立了北航天宇长鹰无人机科技有限公司。而北航无人机公司首款推向国际市场的产品则是以BZK-005平台为基础，改装优化的外贸察打一体无人机“天鹰”-1（TYW-1）。

Q：我们现在谈到的TYW-1外贸型无人机是一种怎样的技术装备？能否谈谈它诞生的渊源？

A：军用无人机最早为无人侦察机，后来逐步发展为察打一体无人机。在这一领域，美国的研发和使用都比较早。通过反恐战以及几次局部战争中的应用，以美国“捕食者”为代表的察打一体无人机表现出了很好的性能。近些年恐怖主义横行，因此很多国家都希望装备，也就有了很强烈的外贸需求，市场很大。国内已经有很多单位针对性的研制了几款外贸型察打一体无人机，比如“翼龙”和“彩虹”-4，销售得都很好。BZK-005是一款相当成熟的无人机平台，我们将它进一步改造、优化，研发了TYW-1外贸型察打一体无人机，参与国际军用无人机市场的竞争。目前TYW-1的研发非常顺利，年底前就能定型。

Q：BZK-005是一个执行高空长航时侦察任务的平台，转换成TYW-1执行中低空察打一体任务，有哪些困难？主要的变化有哪些？

A：简单说来，侦察平台转换为察打一体平台就是将原有不必要的侦察设备去掉，换成制导武器和火控系统。但在实际操作中并不简单，这里涉及到飞机结构更改、加装武器和火控系统，并且需要将飞控系统和火控系统融合等问题。无人机发动攻击时，首先要对目标定位、跟踪，然后由火控计算机进行计算，最后发射导弹。不过发射制导武器需要满足一定的攻击条件，并不是说无人机在任意角度、任意高度都能完成发射，所以这里面涉及到攻击航路的规划问题。飞控和火控融合得好，攻击航路规划得越合理，无人机的攻击效果才会有保证。不同的企业都会根据各自的优势来解决这个问题，就TYW-1而言，可以做到完全自主攻击，无需人工控制或干预。自主攻击可以完全屏蔽人的不确定因素，有利于提高无人机的作战效能，同时也不存在武器操作手的训练成本。在结构上，考虑到无人机的运输，我们重新设计了TYW-1的分离面，使整机能够装进一个标准集装箱，这可以为用户节约不少运输成本。

Q：对于无人机来说，航时和载荷是一对矛盾体，TYW-1是怎样解决这些矛盾的？

A：载荷和航时确实是矛盾体，解决的方法就是优化气动设计。换句话说，就是要增加飞机的升阻比，升阻比越大，相同的载荷重量飞机阻力更小，发动机所需功率就小，飞行就越省油，航时自然就更长。气动优化是我們的优势，BZK-005在军队多年的飞行数据已经证明了这一点。另外，相关部门曾经将BZK-005和其他几款同级别的无人机平台作对比测试，结果也证明了BZK-005在气动方面是最优秀的。

Q：作为外贸无人机来说，很多国家会对机载武器有各自的要求，TYW-1考虑过武器兼容性的问题么？

A：目前TYW-1的武器系统在设计上是遵照国军标，无论是机械接口还是电力接口，都能满足国内武器的要求。TYW-1的火控系统是开放式框架。另外，TYW-1唯一封闭的系统是导航和飞控，其他都是模块化设计，武器光电系统和链路系统等都能够按照用户的需求改装。

Q：TYW-1的目标市场有哪些？

A：中东一直是世界军火市场最为活跃的地区，他们对无人机的需求量很大。此外，巴基斯坦以及东南亚一些国家对无人机也有需求。另外，基于BZK-005的气动设计，TYW-1本身就是一个非常好的高空长航时无人机平台，一些需要维护海洋权益或者对局部地区（比如边境）有长期监控需求的国家也很适合。

Q：目前“彩虹”-4和“翼龙”无人机销售情况都很好，TYW-1会有意回避与他们竞争么？

A：作为企业，我对自己的产品很有信心，因此也希望能和包括国内产品在内的所有同级别无人机平台进行竞争。就技术而言，我们有自己的优势，“彩虹”-4和“翼龙”也有各自的长处，良性竞争也可以促进彼此在技术、项目管理以及成本控制等方面的进步。另外，我们都是代表中国无人机参与国际市场竞争，本质上都是在为中国无人机建立品牌知名度。

Q：TYW-1有哪些竞争优势？

A：作为一款外贸机，有人认为价格便宜就是最大的优势，我并不这样认为，好的产品追求的应该是高性价比，而非单纯的低价格。总的来说，无人机是一个非常复杂的系统平台。与有人机不同，无人机的安全飞行完全依靠传感器，因此TYW-1所有关键传感器都是双余度或者三余度设计。不仅如此，TYW-1的舵面也采用了双余度设计。这样设计的好处显而易见，无人机的安全性大大提高，缺点就是成本有所增加。当然，单余度设计的无人机平台成本会下降很多，但作为察打一体无人机来说，作战环境复杂，很容易造成安全性和可靠性的问题。有些人认为既然是无人机，安全性的考虑并不那么重要。其实不然，因为安全性不足，导致无人机经常失控，用户不但要承受坠机的损失，在无人机的使用上也会被设置诸多限制，这会直接影响飞机的使用效率。另外，基于BZK-005的经验，TYW-1在设计上也考虑了三防（防潮湿、防盐雾、防霉菌）问题，这使得飞机在某些高盐、潮湿环境中的使用更为得心应手。

Q：一个TYW-1作战系统需要多少人？

A：整个系统大概10人左右，机务4人，控制站4～5个人。从设计上，我们力求减少人力需求，这一方面是减少人数，另一方面也要降低对人员学历素质的要求。很多外国军队，军人的素质参差不齐，我们进行智能化设计，简化无人机的操作流程，将操作设计成“一键控制”。原则上，我们对于操控人员的培训在一个月以内就能完成。此外，我们也考虑了机务人员的维护问题，比如损坏部件的可达性——对于损坏部件要方便拆卸。无人机本身有“一键检测”功能，当自检出故障时，即便在外场，半小时内也能排障。

Q：在研制过程中，北航作为综合性科技院校的多学科优势是否得到了发挥？

A：依托北航的技术资源是我们的优势，在研发TYW-1时，北航相关院系在技术上也给予了相当的支持，比如，无人机的自主控制和电磁兼容问题。前面我提到TYW-1可以无需人工干预完成自主攻击，其实这只是自主智能化控制的一部分。从起飞到降落，TYW-1在所有环节都是自主智能化控制，人工干预只作为一种备份。很多国家的无人机不仅需要操作手，而且对操作手的要求还很高，比如美国“捕食者”无人机的内操（控制站内的操作手）就要由飞行员担任。以色列无人机用外操 （在跑道边使用控制手柄的操作手）完成飞机起降，为了防止飞机撞人事故的发生，还特意为外操人员设置了一个铁笼子。至于对电磁兼容性的要求，是军用无人机有别于民用产品的重要标准之一。军用无人机的电磁兼容测试主要分为两个部分，一方面是对机载设备自身辐射水平的测试，无人机作为各类电子设备的集合体，必须保证在作业时电子元器件之间互不干扰;另一方面是对无人机可接受外界辐射能力的测试，这是应对战场复杂电磁环境的必备能力。为了保证无人机通过电磁兼容测试，我们一方面要综合考虑元器件和天线的布局问题，一方面也要对机体的某些部分做电磁防护处理。

Q：TYW-1还会有其他衍生型号么？

A：在视踞链路控制下，受地球曲面和信号强度影响，TYW-1飞行半径在250千米左右，飞机的作战使用受到限制。未来我们可能进一步研发TYW-1的中继型，控制信号通过中继机传输给任务机，这将大大拓展TYW-1的作战半径——可能超过800千米。另外，我们也考虑了TYW-1在民用领域的使用问题。作为一款大型无人机平台，TYW-1非常适合执行遥感和航测任务，在设计上，我们也预留了安装相应设备的空间。

Q：作为拥有高校科研背景的企业，北航无人机公司在军民融合中将扮演什么样的角色？

A：过去我们是北航无人机所，现在改制成为北航天宇长鹰无人机科技有限公司。从原有的科研院所变成公司，一方面是機制的改革，增强了企业的活力和竞争力，丰富产品线。我们之前主要从事侦察无人机的研究，成立公司之后我们将力争发展无人机的系列化。另外，我们也会利用无人机技术发展其他无人系统，比如无人舰艇或者无人水下潜航器。机器人也算是无人机械的范畴，我们日后也可能有所涉及。另一方面，作为北航的单位，我们也是北航教师科研成果对外交流的平台。北航相关专业拥有强大的科研实力和对前沿技术的追踪能力，我们可能成立联合实验室。各个院系进行先期研究，天宇长鹰完成技术的工程转化，做到产学研一体化。

Q：北航与浙江台州合作，建设航空小镇，会对天宇长鹰的发展有哪些积极影响？

A：众所周知，北航与浙江台州签署了合作协议，主要在无人机、通用航空以及空管等领域展开合作。这是一个双方互补的合作，就台州而言，当地制造业虽然发达，但很多制造企业的技术还处于低端，当地政府希望能够实现产业升级。对于我们来说，则希望能够打造一个完整的无人机产业链，台州的土地和资金正是我们所急需的。按照规划，我们将在台州建设一个基地和三个中心。一个基地是无人机基地——集机体制造、链路设备以及其他机载设备于一体的无人机全产业链平台。另外基地还会以北航的“蜜蜂”超轻型飞机为基础，完成通用飞机的产业升级转换。三个中心是指，无人机综合研发中心，培训交流中心和测试飞行中心。无人机综合研发中心主要从事无人机技术的研发工作，培训交流中心是与台州学院合办，培养无人机专业人才和通用航空人才。关于测试飞行中心我想多说两句，在有人机领域，新飞机有着完备的试飞流程和标准，对于无人机还没有类似的强制要求，也没有相应的专业机构。随着无人机应用领域的日趋广泛，相关的测试飞行应该是必须的。

责任编辑：陈肖

2名操作手在MQ-9无人机控制站内执行任务，美国察打一体无人机的操作手一般由战斗机飞行员担任。