不畏风雨的无人机“战士”

李永平

台风是一种发生于热带或副热带海洋上空，尺度达上千千米、极具破坏力的灾害性天气系统。它带来的狂风暴雨时常会对沿海省市造成严重破坏，因此准确预测台风对防灾减灾尤为重要。

自20世纪80年代，中国发射第一颗气象卫星以来，我们对台风的监测和预报能力取得了长足进步。但气象卫星距离地面遥远，厚实的云系阻碍了卫星对台风内部气象要素和结构特征等信息的获取，而这些信息对准确预报台风十分重要。气象工作者梦想驾驶飞机飞入台风内部进行探测，奈何台风威力巨大，载人飞机穿越台风时需要承受巨大的风险和成本。近年来，得益于科技的发展，研制出的无人机实现了气象工作者的“飞天梦”。

 “双尾蝎”无人机

相较于载人飞机，无人机具有人机分离、续航时间长、飞行高度高、数据分辨率高，可在危险区域和恶劣的天气条件下直接探测等优势，这项“黑科技”已成为台风探测作业的一个重要发展方向。

探测台风的无人机主要分为低空无人机和高空无人机两类。低空无人机多为小型飞机，飞行高度在5千米以下，续航时间为10～30小时，飞行时速为100千米，探测航线长度约为1000～2000千米。

中国气象局早在2008年就开展了无人机台风探测试验，当时使用的是一款小型长航时气象探测无人机，飞机长1.75米、高0.71米、翼展2.9米，因为个头小，采用的是车载发射方式。但是，低空无人机由于机型小，抗风能力弱，通常不能进入台风核心区进行探测。

 下投式探空儀结构图（绘图/周博文）

高空无人机的机型则比较庞大，搭载探测设备也较多，因其抗风能力强，可对台风近中心进行探测。“双尾蝎”无人机就是其中的佼佼者——承载着全球首创的双发大型高端无人机系统，最长航时达36小时，最大航程7200千米，最大起飞重量3.25吨。

“双尾蝎”无人机可以搭载温湿压探测器、下投式探空仪、气象雷达、激光测风雷达等。其中要属下投式探空仪出镜率最高。无人机携带下投式探空仪飞行至目标上空，根据控制命令或预先设置的指令释放探空仪。探空仪在重力作用下自由下落，自动打开降落伞降低下降速度。探空仪会将探测到的温度、压强、湿度、风速和位置数据，通过无线发射机传送至机载转发装置。机载转发装置可同时接收多个探空仪的探测数据，并转发至地面接收装置。地面接收终端对探测资料进行处理，最终用于气象预警服务。

无人机释放下投式探空仪

获取尽可能完整的台风初始状态信息是提高台风预报准确率的必要条件，将无人机探测的台风风场、温度场、湿度场、中心强度和位置等资料输入在大型计算机运行的天气数值模式后，能有效提高台风预报准确率。无人机探测作为气象卫星、天气雷达和地面气象等常规业务观测网的重要补充，将在台风观测和数值天气预报及防灾减灾中发挥更大的作用。

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