作為飛機界的大明星,無人機從1917年問世至今,越來越火了。
它不但在戰(zhàn)場上所向披靡,戰(zhàn)斗力非凡,而且在公共安全、農(nóng)林、環(huán)保、交通、通信等非軍事領(lǐng)域大展身手,發(fā)揮著舉足輕重的作用,就連科研人員也忍不住找它當(dāng)幫手——
巴西與英國的科學(xué)家專門設(shè)計了一款長約2米、翼展4米的小型無人機。近期,這款無人機攜帶重約4公斤的傳感器在空中捕捉紅外圖像,測量植物的葉綠素數(shù)值,監(jiān)控可能發(fā)生的森林火情等災(zāi)害,并為預(yù)測雨林氣候變化提供數(shù)據(jù)支持。
無人機,顧名思義,就是無人駕駛飛機,是利用無線電遙控設(shè)備和自備程序控制裝置操縱的不載人飛機,包括固定翼機、無人直升機、多旋翼無人機、無人傘翼機等,可以完成復(fù)雜的空中飛行任務(wù)和各種負(fù)載任務(wù),可謂是“空中機器人”。
你或許以為無人機是伴隨現(xiàn)代戰(zhàn)爭而出現(xiàn)的,實際上它誕生的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于你的預(yù)計,只是發(fā)展遠(yuǎn)不如它的兄長——有人駕駛飛機那樣迅猛。
1917年,美國的斯佩里和寇締斯對一架有人駕駛飛機進(jìn)行改裝,原本想把它改造為無人駕駛魚雷攻擊飛機,進(jìn)行軍事作戰(zhàn),但事與愿違,由于軍方提出的作戰(zhàn)指標(biāo)太高,改裝后的飛機根本達(dá)不到要求。
軍方只好立即停止投資,于是這架無人駕駛魚雷攻擊飛機被擱置在襁褓之中,一放就是16年,期間無人問津。
就在無人機險些被人們遺忘時,1933年,英國費爾雷公司將一架“女王”雙翼飛機改裝成無人駕駛靶機并投入實際使用。從此,無人駕駛飛機作為靶機被載入航空史冊,在靶場上擔(dān)當(dāng)重要角色。
20世紀(jì)50年代~70年代,世界上研制無人靶機的國家增加到20多個,開發(fā)了上百種型號,生產(chǎn)數(shù)量超過2萬架,無人機的隊伍越來越龐大。其中最負(fù)盛名的是美國的“火蜂”和澳大利亞的“金迪維克”。而真正用于實戰(zhàn)的無人攻擊機當(dāng)數(shù)德國的V-1無人攻擊機。
20世紀(jì)60年代末至70年代初,在美國和歐洲等地掀起了一場“無人機熱”,各國對發(fā)展無人機寄予很大希望,競相研制。20世紀(jì)90年代以來,無人機技術(shù)發(fā)展迅猛,無人機在太空、陸地、空中和海上發(fā)揮著巨大作用。
如今,無人機進(jìn)入全面發(fā)展時期,無人機的研制和裝備勢頭空前高漲。未來, 種類眾多、功能各異的無人機將成為廣袤空宇中無處不在的百變幽靈、科技舞臺上一顆光彩奪目的“明星”。
“舊時王謝堂前燕,飛入尋常百姓家?!彪S著技術(shù)不斷發(fā)展,無人機不再滿足只在軍事領(lǐng)域頻頻露臉,而是大玩跨界,在商業(yè)、民用和娛樂領(lǐng)域大展身手,用一次次實踐證明了自己是能干的“巡線員”、“橋梁師”、“追蹤者”……令小伙伴們驚呆了!
可移動廣告牌
你沒有看錯,無人機確實可以當(dāng)作移動的廣告看板。
由于無人機輕巧又靈活,可以飛低至地面,也能飛到傳統(tǒng)廣告平臺到不了的地方,無人機廣告公司Hoovy和DroneCast便“聘請”無人機,讓它懸掛著廣告橫幅,飛行于活動會場等地。
雖然無人機廣告看板的存在感不如廣告飛艇,在尺寸方面,寬度不及廣告飛艇或大型平面廣告看板,但所到之處卻廣受歡迎。
人們對廣告的內(nèi)容更感興趣,都會走上前詢問廣告商品。Hoovy的創(chuàng)辦人史塔克說,有一次無人機飛過棒球場時,當(dāng)時球員和觀眾都停止工作,開始注視無人機。
除了利用無人機宣傳廣告,設(shè)計公司NAS-DRA還提出了讓無人機充當(dāng)概念廣告牌,掛在各種各樣的廣告牌上,治理污染。
這些無人機與其說是無人機,不如說是一種耕作機。它們遍布城市,白天依靠陽光促進(jìn)翅膀內(nèi)部的植物生長,晚上則把翅膀收起來,完全包裹住廣告牌,不僅可以使人們免受廣告的打擾,還能影響城市環(huán)境的熱平衡。
追蹤颶風(fēng)
無人機非常英勇,能沖入風(fēng)暴中心而不會像人那樣受傷。因此,美國國家航空航天局(NASA)、美國海洋與大氣管理局和諾斯羅普·格魯門公司合作進(jìn)行了一個長達(dá)3年、耗資3000萬美元的實驗——利用遠(yuǎn)程無人機追蹤颶風(fēng),揭開颶風(fēng)的奧秘。
實驗所用的無人機是一款經(jīng)過改裝的“全球鷹”無人機,翼展35米,能在空中飛行30小時,行程達(dá)17700千米。無人機上安裝了用于測量風(fēng)暴系統(tǒng)溫度、水汽含量、云層結(jié)構(gòu)和深度、懸浮顆粒物或塵埃水平的激光測量儀,可以采集有關(guān)風(fēng)暴系統(tǒng)中溫度、氣壓、風(fēng)力以及濕度的數(shù)據(jù),對風(fēng)暴的發(fā)展進(jìn)行詳細(xì)監(jiān)測。
實驗者們利用無人機追蹤到了很多有價值的、與熱帶風(fēng)暴有關(guān)的數(shù)據(jù),希望能提高對颶風(fēng)的預(yù)測能力,減少颶風(fēng)帶來的損失。
其實使用無人機對NASA而言并非新鮮事。早在2009年,NASA就用“全球鷹”無人機開展了極端天氣和氣候變化方面的研究,之后又對多個熱帶風(fēng)暴系統(tǒng)進(jìn)行了研究。
無獨有偶,美國佛羅里達(dá)大學(xué)的一個研究團隊用另一種方法完成了同樣的追蹤任務(wù)。他們采用的是眾多15厘米長的小型無人機。
這些無人機用筆記本電腦控制起飛,所需電能極少,在風(fēng)流和水流的裹挾下,可以穿越暴風(fēng)雨,收集與溫度、氣壓、濕度和位置有關(guān)的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)能幫助科學(xué)家了解颶風(fēng)內(nèi)部氣流和水分的作用力。
航拍攝影
你知道嗎?無人機可以一邊飛行,一邊拍攝,最主要的是,能到任何有人駕駛飛機到不了的地方,拍下絕美風(fēng)景、災(zāi)難現(xiàn)場圖片等。
2014年12月16日,一個叫做Dronestagr.am的網(wǎng)站收集并展示了很多用無人機拍攝的鳥瞰圖,使讀者能從不同角度看到世界上的人與景物。
2015年5月,重慶交警在高速公路上用無人機巡邏,抓拍車輛違法變道、占用應(yīng)急車道等違章行為。那些抓拍的畫面可作為處罰依據(jù),用以彌補區(qū)間監(jiān)控盲區(qū),達(dá)到車輛規(guī)范行駛的目的。
同年8月,天津化學(xué)品倉庫發(fā)生大爆炸,災(zāi)難現(xiàn)場范圍大且情況不明,無人機又發(fā)揮了極大的作用。它飛到事故現(xiàn)場上空,實時拍攝高清災(zāi)難圖像,對災(zāi)情和救援實現(xiàn)有效的動態(tài)監(jiān)控。
巡檢輸電線路
最近,我們在輸電線路旁經(jīng)常看到無人機的身影,而且活動的頻率越來越高,難道無人機愛上了電線?
哈哈,你們想多了!其實是無人機成了最忙碌的電力巡線員,必須得圍著電線轉(zhuǎn)哦。
2014年9月,“海鷗”臺風(fēng)來襲,廣東電網(wǎng)公司應(yīng)用螺旋槳直升機和旋翼無人機開展輸電線路巡查,準(zhǔn)確定位桿塔,排除線路故障。
同年10月30日,伴著螺旋槳的轟鳴聲,一架軸距450毫米的小型四旋翼無人機在福建漳州供電公司工作人員的操控下,攜帶著高清攝像機向離地面100多米高的鐵塔飛去,通過遙控拍攝對輸電導(dǎo)地線、金具、絕緣子及鐵塔銹蝕和污穢、線路走廊等情況進(jìn)行監(jiān)測,全方位獲取輸電線路的圖像資料,實現(xiàn)點對點的故障查巡,定點排查可能存在的隱性或潛在隱患,及時掌握特高壓輸電線路設(shè)備的運行狀態(tài)。
2015年,湖南省首次利用四旋翼無人機對特高壓線路進(jìn)行巡檢。這架四旋翼無人機具有續(xù)航能力和穩(wěn)定性更強、巡視質(zhì)量和安全性更高等特點,對特高壓導(dǎo)線斷股、間隔棒脫爪、絕緣子損壞等各類問題進(jìn)行了全方位、無盲區(qū)“問診”。
檢測橋梁&造橋
橋梁合不合格,無人機一測便知哦。
哈爾濱工程大學(xué)教授莫宏偉和他的團隊研發(fā)的橋梁檢測無人機成功地對上海某高速公路路段進(jìn)行了實際橋梁勘測。
無人機通過加載傳感器裝置和導(dǎo)航技術(shù),能在距離橋梁底面一定范圍內(nèi)飛行,提升橋梁檢測的準(zhǔn)度和精度。操作人員只要持有手機等控制設(shè)備,在地面上就可完成對橋梁底面、柱面、橫梁的拍攝取證。
除了檢測橋梁,無人機造橋也很在行。
瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)的研究人員曾經(jīng)操縱幾架無人機搭建了一座長7.3米、能支撐一個普通成年人體重的繩橋。
那些底部安裝線軸的無人機把繩繞在腳手架橫豎兩根桿的交叉處,牽著繩穿梭在腳手架之間,編織成一張網(wǎng),可以說是一座繩橋。它們有時單獨施工,有時兩架無人機一起編織。
雖然目前無人機只能造出如此簡易的繩橋,但這項技術(shù)揭示了建筑自動化的前景。研究人員表示,相比傳統(tǒng)建筑機器,能飛行的機器有很多優(yōu)勢,尤其是它們能到達(dá)空間任何一點并能飛進(jìn)或環(huán)繞任何物體。
放低身段到農(nóng)田
在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,無人機的作用也不容小覷。它可以監(jiān)測作物生長,進(jìn)行農(nóng)藥、水以及化肥的精確施放,找出最需要這些資源的地方,并以最快的速度運送到位。
如今,越來越多的無人機飛入農(nóng)田,代替人力執(zhí)行繁瑣苛刻的任務(wù)。
比如,加拿大安大略省西南部地區(qū)農(nóng)民用的迷你無人飛機翼展1米多,最高時速56千米,配有高清照相機,可輕松分辨地面上一顆種子大小的物體。每次升空,這種電池驅(qū)動的遙控迷你無人飛機能工作45分鐘,查看大約10平方千米的土地,觀察農(nóng)田莊稼長勢、土壤和病蟲害等情況。
在日本,雅馬哈的RMAX無人直升飛機已經(jīng)飛了20多年。那里的許多農(nóng)田位于陡峭的山地中,這些無人機可以在5分鐘內(nèi)料理完6畝農(nóng)田,而用拖拉機是完全辦不到的。
安徽省毫州市智航航空植??萍加邢薰旧a(chǎn)的無人直升機就是針對農(nóng)用專門開發(fā)的。這種無人直升機能很方便地噴灑農(nóng)藥,不需要跑道就可以在田間地頭起降。飛機上裝有半自動駕駛儀和GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng),大大降低了操控者操作難度和風(fēng)險,提高了農(nóng)藥噴灑的霧化程度,使噴灑更均勻,適用于小麥、大豆、玉米、棉花等高稈作物,能節(jié)省農(nóng)藥20%以上,大大提高了農(nóng)藥利用率。
全力搜救
2013年5月,在加拿大薩斯喀徹溫省發(fā)生了一場交通事故,事故的傷者很可能是世界上第一個被搜救無人機拯救的人。
當(dāng)時,加拿大皇家騎警接到一個緊急求救電話。當(dāng)急救車趕到后,應(yīng)急響應(yīng)隊員無法確定傷者的具體位置,因為在事故現(xiàn)場方圓兩百米的范圍內(nèi)都沒有發(fā)現(xiàn)傷者。
隨后,人們將地面搜索范圍擴大到周圍1千米,并出動了具備夜視功能的直升機,卻仍無所獲。
不得已之下,皇家騎警向加拿大警方調(diào)用了一架警用無人機輔助搜尋。這架Dragan Flyer X4-ES型號的無人機裝有前視紅外攝像儀,在傷者被戶外的低溫凍傷前,找到了他。
這只是無人機完成的眾多搜救任務(wù)中的一個。美國德克薩斯州的搜救組織EquuSearch經(jīng)常利用裝備了紅外設(shè)備的無人機來搜救幸存者。中國也如此。
2013年國慶期間,一個86歲的老人在南京湯山安基山中走失,20多個民警搜山尋找3個小時未果。這時,派出所“壓箱底”的秘密武器出馬了!民警遙控指揮一架小型無人機飛到500米的高空中搜索,半個小時就找到了迷路老人。
2014年7月,云南怒江州福貢縣多地發(fā)生泥石流災(zāi)害。當(dāng)?shù)伛v軍連夜啟動應(yīng)急救援預(yù)案,動用無人機開展搜尋失蹤者、地址勘察工作,極大地提高了救援工作效率。
如今,裝備精良的無人機越來越多地應(yīng)用于搜救任務(wù),且很可能成為標(biāo)準(zhǔn)的工作方式,覆蓋人類無法到達(dá)的大部分區(qū)域。
發(fā)明與創(chuàng)新·少兒天地2016年1期