“飞得快，就注定飞不慢”

刘丹青

“飞得快，就注定飞不慢。”

这句话，或许你见过，或许觉得有点奇怪。

是的，这是空气动力学中的一个原理。

用这个类比人，对于有的个体或集体而言，当优秀成为一种“惯性”，成为一种基因，想不优秀都很“困难”。

然而，一个个体或集体之所以优秀，并且能展现他们的优秀，与所有物理、化学公式一样，都是有前提条件的。

这个条件是什么呢？

我们或许可以从国网福建漳州供电公司无人机研发团队的故事中找到答案。

上

“造”出第一批无人机，他们花了多少钱？

4月27日10：30，在漳州供电公司运维检修基地，“国网福建省电力有限公司无人机工作室”里，小胡、小张正在检修喷火清障无人机的点火装置。

这台机子正是2016年超强台风“莫兰蒂”灾后抢修中大显身手的无人机“本尊”，也是4天后上了中央电视台新闻联播的“主角”。

而这两个年轻人正是几天前的“海西杯”高压线路带电检修工（多旋翼无人机作业）技能竞赛冠军团队的成员。

工作室里摆着的数十台无人机，大部分都是这个冠军团队——漳州供电公司无人机研发团队自主研发的。

这是由漳州供电公司无人机班组与班组外柔性成员组成的一支队伍。

这支队伍，现在有了一定的知名度，但鲜花和掌声总是要在汗水和煎熬之后才会到来的。

现在的热闹背后，是过去无数个寂寞钻研的日子。

對此，老陈是最有发言权的。

老陈，是漳州供电公司运检部输电室副主管及科技项目负责人，也是这个研发团队的队长，专门负责无人机的研发和运维。

采访之前，和许多读者一样，我有几个疑问：为什么要用无人机？为什么不用现成的产品，而要自己研发？为什么要成立省公司级的工作室？

在深入的采访中，我不禁感慨，“微创新”中确实蕴藏着“大智慧”，这个团队确实不一般。

漳州地处福建最南端，南部面海，中部、中东部及西北、西南部地处山区，原始热带雨林众多，且近10年来全市山地大面积种植经济速生林，线路运行环境日趋恶劣。

若按传统巡检方式巡检，需要较多的人力，不仅危险而且效率不高。

漫山遍野的速生林，特别是巨尾桉、尾巨桉，使漳州成为全省线树矛盾最激烈的地区。巡线人员有时会因受阻上不了山。假如连线路安不安全都不知道，又如何维护线路安全呢？

是的，在输电运检领域使用无人机，首先是可以弥补人工巡线之不足，解放劳动力，提高效率，还可以提高带电作业几率。

“从后来的实践看，无人机巡线效率是人工的3-5倍，查找故障是人工的10倍。”老陈说。

第二，可弥补直升机之不足。无人机可以实现贴线飞行或紧贴地形地貌飞行，方便查找导线中间中断之类问题。还可贴地飞行（120米高度内）、审批手续相对简单、效率高。无人机是“单兵”作业，直升机还要选起、降机场。

梦想如何与现实接轨？老陈算了一笔技术账，一笔经济账。

“无人机是对工艺要求极高的航空体系。民用级别无人机是从航模演变来的，但是，当时，甚至直到现在，体系不够严谨。”他研究分析了当时市面各类无人机，续航能力不足、飞行控制系统不完善等问题，使这些产品不适应于输电运检。

“并且，在后来消费级无人机市场进入‘红海期后，市面上无人机很多细节用非常廉价的方案，导致应用中出现非常多的问题。每次出现问题后，要在整个系统查找到问题的根源，是一个庞大的工程，往往飞机坠机后再来找问题都于事无补。”

“所以，只能自己去搞，按照严谨的航空工业要求，去制造适用于输电的工业无人机。”

他想到了自己提需求、找企事业单位研发的模式。

找大公司。有的公司直接不理睬你；有的耐心听了，但不愿意接这个小单。

找一些大学、研究所。有所大学说，可以，但是研发一个适应输电的飞控系统，成本价6千元，你们认购1千套，合计600万元。

所以，为了用最少的资金办大事，为了将来可以更好地使用、维护，他决定，自己“造飞机”。

“这是工作需要，也是被‘逼出来的。”老陈说。

2008年起，国家电网公司系统开始研发和使用大型无人机。

国网福建电力是国家电网公司无人机第一批试点单位，2008年开始无人机巡检科研项目研究。

当2012年6月，漳州供电公司率先开始研发小型、基于实用化、适用于输电的无人机时，某厂家——目前国内市场上畅销的消费级无人机——第一代无人机还没有问世。

在那之前不久，老陈作为省公司劳模和一个高压线路带电检修课题的带头人，成立了劳模创新工作室。

在单位的支持下，老陈开始组建无人机研发团队，第一批成员一共8人。

这是一群对无人机有兴趣、抱着同样创新精神的年轻人。除老陈外，还有小平、小明、小周，以及最终留在无人机班组的小林；还有系统外的3个人，来自电信、电视台等行业。

“造”飞机，从何入手呢？

首先，构筑自己的理论知识体系。

这支队伍的学习能力很强，特别是老陈。

出生于1979年的老陈，曾在防空高炮兵部队服役，服役期间战术全旅第一，复员后自2003年6月在漳州供电公司运检部工作至今，一直从事高压线路带电检修工作。

从一名电力线路门外汉到现在漳州供电公司的技术骨干，老陈靠的就是极强的学习能力、工作热情和创新精神。

气象知识、空域知识、无人机构造知识，电子线路连接、飞行原理、遥控系统、无人机日常维护、民航无人机法规等等一系列课程，都是必修课。

同步进行的是实体的学习与借鉴。

他们采购国际知名院校的消费级无人机，研究说明书，研究原理，研究产品细节，比如，用什么样的螺丝，比如，电机里面的“绕组”绕一层与多层的区别。

在此基础上，初步的计算、设计，选用合适的原材料，选用合适的原理，组装调试电路、焊接。

一架无人机，有多个系统，动力系统、导航系统、电路稳压系统、数据传输系统等。每个系统有不同的组件。

老陈团队还致力于研发出更合适的重要组件，比如，更合适的电机、螺旋桨、无线电天线等。

他们还制作了一些用来“造”飞机的配件。包括现在在工作室的工具区可见的，有自制的3D雕刻机、形似鱼骨的八目天线、空气动力试验仪器等。

不论是配件，还是重要组件，老陈团队提供技术构想和试验，合作厂家“低成本”制造样品，双方实现技术共享。

“在技术共享方面，理念一致，厂家不在乎多少台；理念不一致，给多少钱都不做。”

老陈凭借自己的专业能力与真诚热情，与国内外许多厂家的老板、技术专家建立了常态沟通联系，为研发工作奠定了坚实基础。

产品重要组件的质量是产品的关键。无人机工作室配套的实验室，同时也是一个标本库，收藏着许多产品组件。

“市面上卖的产品，有的数据不真实，比如宣传力效有多大，实际计算出来没那么大。”

“要研究记录各种设备信息，如果坏了，要怎么替代。一台机子坏了，要研究是坏在动力上，还是无线电数据上，还是在别的什么原因上。”

接下来是实践试飞。

经过“无数次”失败后，2013年10月28日傍晚6点左右，老陈团队自主研发的输电线路巡检用无人机，实现“飞巡”15分钟顶人工1小时，查看望远镜都看不清的线路“死角”。

试飞取得成功，标志着无人机实用化研究取得阶段性成果。

这个团队的“空中电网维护”之梦，也第一次落了地。

当年试飞的“主角”，是一台多旋翼无人机，八轴、体型庞大，可载重15公斤，被老陈称为放线无人机的鼻祖。现在停靠在工作室的一个角落里，由于续航能力不足，已光荣“退休”。

2个月后，2013年底，漳州供电公司春节保供电应急演练中，研发团队研发的小型无人机开展了“超视距”飞行——超出600米、肉眼看不见的飞行。飞行半径达3-6公里。

而当时，某品牌航拍无人机飞行半径还未超过1公里。

应急演练中，一条220千伏线路模拟发生故障，需要紧急排查，指挥部要求出動无人机。

无人机团队先派出第一部无人机，续航能力强，飞行半径达6公里的，沿着预设山脉飞行查找，找到了故障，从起飞到降落，用时21分钟。第2次，派出另一种机型，载着单反相机，直奔故障点，拍摄故障确切情况。

前后两次飞行，圆满完成任务。

至2013年底，研发团队花费资金50多万元，实现了无人机的输电巡检功能，远低于此前厂家开价的600万元。

更重要的是，他们构筑起了自己的知识体系，开启了自主创新的新征程。

奇妙的微观世界：不止是螺丝的区别

前面我们说，试飞过程中有“无数次”失败。有多少次呢？

在工作室的展台上，有一个打捞残骸的浮潜装备。在运检大楼的顶楼，有一个“残骸室”。

2012年至今，4年多里，在试验中坠毁的无人机大约有200台。

对于那些“残骸”，不论是摔碎了的，还是掉进湖里的，老陈都如数家珍。

这不仅是因为他对那些作出了“特殊贡献”的无人机充满感情，对团队一起奋斗的日子充满感情，也在于需要通过那些物件开展数据分析，以便下一步更准确高效地研发。

工作室里，有两台紧挨着的无人机。一台是老陈团队研发的最新版放线无人机，“制造”经费大约8万元；一台是某品牌最新版航拍用无人机，市场售价18万元。

从载重角度讲，两台功能是一样的。

“若花费同样价格，能从厂家那里买到的是‘普通汽车，而我们自己能造的是‘跑车。”老陈很自信地说。

从螺丝看，自己造的机子，用的是“12.9”级工业螺丝——民用级别最高的螺丝，一颗7毛钱；而某品牌用的是2分钱的螺丝。二者价格相差30多倍。

这是老陈团队对航空体系的极致严谨的呼应，也是把钱用在刀刃上。

熟悉老陈的人，都说他是完美主义者。

国际国内无人机技术在飞速发展，这个团队也在不断钻研。

从2003年算起，老陈在带电检修技术领域一“钻”就是14年。讲起技术问题，他的眼里都放着光。

“国外有的专家，一颗铆钉可以研究3年。我们的研究，还处于初级阶段。”他谦虚地说。

对于无人机，他“钻”到什么程度呢？至少有3件事可以说明。

第一件，为了弄清电子调速器里的“波”用什么好，这个“微观”地在全世界范围内都鲜有研究的问题，他是打破了沙锅问到底。

第二件，为了制造更好的产品，曾经有一段时间，他用翻译软件，配合对方时差，每天凌晨2点与全球工业设计排名前列的专家讨论技术问题。

第三件，则是让他觉得挺不好意思的一件事。

先来说第一件事。

前面我们说到，研发团队研究的范围，包括合适的原理，比如电子调速器对电机发生作用的原理。

在2015年之前，甚至到目前为止，全世界范围内，无人机的组件之一——电子调速器，使用的“方波”技术是成熟技术，也是普遍使用的。

99%的情况下，没有问题。而在1%情况下，方波的原理是“欺骗系统”给无刷三相异步电机一个假设方向，一旦飞机在飞行过程中遭遇气流，电机很容易发生“卡顿”，因为方波的卡顿导致电机堵转或反转，此时飞控判断一轴发生失力，给出这一轴输出加力的信号，更加加剧了飞机反作用输出动力从而容易坠机。

这是完美主义者所不允许出现的。

2015年5月，市面上出现了一种新的电子调速器产品，号称比普通产品好。但是“FOC矢量”、“同步序流”之类一堆术语，让人云里雾里。老陈打电话去厂家问，对方却不明说“更好”的原因。

老陈不死心：也许就与那1%有关呢？一定要了解清楚！

一天，毕业于清华大学电机专业的几位电科院专家接到了老陈的咨询电话。

与此同时，研发团队中毕业于华北电力大学的小周，也被安排了一项特殊的任务。他辗转找到了电机业十年内最新核心技术研究论文——清华大学多篇关于正弦波的论文。

经过多方学习，老陈才知道，原来那些神秘的新产品，使用的是正弦波技术，原来两种波有不同的实现技术。

“微观世界真的很奇妙。”回忆起这段故事，老陈感慨道。

方波好，还是正弦波好，业内早有争论，也早有定论。

正弦波的好处在于，不易出现方波那1%的问题，还可提高7%-15%效率。

“正弦波那么完美，没有不足吗？”我问道。

这时老陈电话响了，正在实验室里研究标本的小张替队长回答了这个问题：“弊端在于成本极高，高在电机生产过程中一致性要求极其苛刻，电机误差必须≦0.1。”小张负责无人机的操控及组装，对组件非常熟悉。

只是对厂家而言，那些过于微观的理论，成了商业秘密，他们自然不会告诉普通消费者。

要用正弦波电子调速器，就要电机、电调同一个厂家，而国内目前只有2个厂家能做到。

但如前所述，他们的产品有不适应于输电检修的局限性，而他们又不接受定制。

于是，老陈找到经常合作的厂家，建议他们制造正弦波电子调速器。2015年第一次谈，他们不接受；2016年第二次谈，他们被说服了，去做了，但是没成功，要放弃；今年，他们主动联系老陈，说是找到高水平专家了，认为老陈这个建议确实好，应该要继续研究。

中

艺高人胆大？——各有绝招的队员们

老陈说，漳州供电公司无人机研发团队里，每个人各有绝招。

比如，小明为主改装消费级无人机，使其实用化。

比如，小平为主发明了热熔清障装置。这是在市场上无同类产品的情况下发明的。

团队在原有的巡线无人机基础上设计、改良、制作、模拟试验，创新研发了热熔清障无人机。

2015年4月，热熔清障无人机首次用于清除220kV导线上的氢气球，完成福建省首例高空清障任務。

以往，导线异物清除作业，需要7位输电检修人员配合对线路进行停电、人工上导线、滑车、手工剪断等处理，最快也要几个小时。

采用热熔清障无人机后，用电热熔丝切割架空线路上的异物，仅需2人、10分钟以内即可完成，且无需停电。人身、电网、设备安全都更有保障。

无人机，按形状分为多旋翼和固定翼。运用于输电运维领域，前者巡视线路本体，后者巡视线路通道。

老陈团队研发的无人机，按功能分为巡视类和工程类。工程类又包括清障机、放线机、勘测机。而清障又分为一代机和二代机。

一代机即热熔清障无人机，针对气球类障碍物。而对布条状、网状障碍物，它就无能为力了。

研发团队主力、现无人机班班长小陈，研发团队元老、现无人机班教员小林等人继续创新之路，研发出二代机——喷火清障无人机，就是本文开头提到的“明星主角”。2015年初步设计，2016年逐步完善。

2016年9月17日下午17点左右，抢修人员发现，受台风“莫兰蒂”影响，地面上的布条被风吹起、缠绕到220kV兴泰变导线上，需紧急处理。

在以往类似清障工作中，要在线路密集的导线上处理异物，需先停电，并使用软梯，步骤繁琐，仅单纯清障时间（不包括输电线路停、复电操作时间）就需40分钟以上。

当天，接到命令的小林等人火速到达现场。

勘察现场情况、确认可以操作，并经批准后，他们开始操作无人机，通过无人机向布条喷洒汽油，待布条充分吸收汽油后，利用喷火器使其自燃。

单纯清障过程，仅用了不到5分钟，极大提高了工作效率。

当时，在线路十分密集环境下——2条母线间只有大约3米距离，无人机螺旋桨外侧紧贴母线——执行如此高准度低空清障操作，在全国尚属首例。

也许，这就是所谓的“艺高人胆大”吧。

而那台机子上的多联杆闭锁装置也是他们的发明。

这其中，还有一个细节是，无论何时何地，执行喷火清障任务时，他们都会做好灭火准备。

2017年2月6日，漳州供电公司检修6班发现，龙海一家木材厂上空的导线上有异物。

9点多，无人机班组收到通知。小林、小胡、小张带上无人机装置和灭火器，立即到达现场勘察。

分析可用喷火设备处理后，他们电话请示，得到许可。

三人分工。小张操作，起飞、确定位置、喷油、点火；小胡负责观察；小林负责在落点处，备灭火器灭火。

木材厂附近看热闹的居民本来还担心地说，会不会把导线烧坏？会不会烧到木材？后来看到有“专职”候场灭火的人，也就放心了。

此次清障，从勘察到结束，全程仅用了10分钟。

2016年，福建接连遭遇“尼伯特”、“莫兰蒂”、“鲇鱼”三场强台风袭击，防灾抗灾，不论是在本地，还是支援外地，漳州供电公司无人机研发团队都大显身手——共完成台风灾前灾后特巡100余架次，查找台风隐患180处、故障点86处、展放牵引导线15公里，加快了灾后电网抢修步伐。

在“莫兰蒂”台风灾后，该团队仅用两天半时间，排除了长泰5个乡镇、人工需要一周时间才能排除的故障。

在支援厦门抢修期间，有一处故障，只知三相失地，不知具体位置。原本预计两天查找故障点，无人机团队出动后，只花了一个半小时就找到了——原来是一根电杆倒在两山之间。