F-500高原型重载无人直升机吊运、精准投放重型结构件显神威

发表时间:2020-04-28 12:52

2019年12月14日,北京航空航天大学直升机研究所陈铭教授团队在复杂地形的山区成功利用F-500高原型重载无人直升机吊运重型塔架结构件并精准投放到施工区域,出色完成温州电力建设有限公司项目,开创了无人直升机执行吊运、精准投放任务的先河。





F-500吊运、精准投放重型结构件作业视频


F-500高原型重载无人直升机由北航直升机所所长陈铭教授带领团队于2016年自主研发,2017年完成首飞及自主飞行试验。该机最大起飞重量500千克,任务载荷重量可达250千克;搭载150千克载荷的最大续航时间5小时;搭载50千克载荷的最大续航时间为12小时。实用升限6000米;机体各向振动加速度小于0.05g;F-500机长2.3米,机宽1.2米,机高1.8米,旋翼直径6米;具有优异的气动效率、重量效率及操稳特性和全自主导航飞行能力。可执行察打、战术侦察、对地作战、通信中继、物流运输、消防灭火、应急救援、森林防火等任务。F-500体积小、整机展开速度快、易于运输维护、使用成本低,是北航无人直升机的代表之作。


图1   F-500具有优异的气动效率、重量效率及操稳特性。


此次作业区域位于浙江省温州市平阳县鳌江镇东爿村,属于浙东中低山丘陵地带。施工地点G6号塔段位于山岭之上,海拔430米左右,也是投放点,周围220千伏高压线塔密布,电磁干扰环境恶劣。临时起降点位于半山腰盘山路边,树木林立、空间狭小,停机坪面积仅为36平米。任务作业需从起降点将数十根塔架钢结构件飞行吊运至山顶施工地点上空精准投放。塔架钢结构单根最大重量110千克,最小重量为35千克,长短不一、形状各异。飞行航线穿越山谷,作业区域风向多变。


图2   F-500搭载近200千克重型钢结构件正在准备起飞


飞行机组仔细勘察了起降和投放场地的环境及空域,制定了详细航线规划。任务当天,气温闷热,云雾缭绕,现场指令发出后,F-500高原型重载无人直升机挂载总重近200千克的钢结构件缓缓起飞,脱离地效后进入全自主航线飞行模式,以5米/秒的飞行速度沿预设航线平稳地向山顶投放区域斜向爬升,接近山顶投放区域后,F-500实施机动飞行规避高压线塔,在完全飞抵投放区域正上方后,通过机载摄像头传回高清影像,机组操控F-500下降高度至投放点上空15米并展开投放动作,当钢结构件准确落在投放点后,F-500无人直升机按原航线返航并平稳降落在临时起降点。经过4个架次飞行,吊运投放了全部16根钢结构件。


图3   F500在复杂地形的山区执行吊运飞行任务


本次飞行任务验证了F-500高原型重载无人直升机的任务载荷能力、抗风能力、可靠性、稳定性。F-500吊运投放系统可投放150千克重物,投放前后机体姿态无变化。F-500体积小、载荷大的优势在此次复杂地形山区作业得以充分展现,F-500只需一台厢式小货车即可运送到山腰起降点,并在狭小的空间完成起降。而其他布局的同量级无人直升机(单旋翼、纵列式)却难以实现。原本需要8名工人和3匹骡马,耗时25-30天的工作,使用F-500重型共轴式无人直升机吊运系统,一天内经4个架次就能将数百千克塔架钢结构飞行吊运并精准投放至施工地点,极大提高了工作效率,避免了修路及搬运引起的植被、树木破坏。


图4   一台厢式小货车即可将F-500运到山腰起降点


北航直升机所接到项目后,克服了时间紧、任务急、无相同案例借鉴的困难,凭借扎实的航空、力学专业技术、丰富的工程经验、敢为人先的北航精神,仅半个月完成F-500共轴式无人直升机吊运投放系统研制、飞控导航系统任务飞行参数调试、模拟任务飞行投放试验等工作, 在预定期限内完成技术攻关,通过现场验收,获得用户高度评价。为开展重型无人直升机物流运输、应急救灾、精准投弹、反恐防暴、察打一体等应用奠定了坚实的基础。


图5   任务结束后,现场工作人员与F-500高原型重载无人直升机合影留念,祝贺任务圆满成功!