航天工程论文
1 概述
雾给交通带来的损失是巨大的。有雾飞机无法起飞和降落。海上浓雾会使船只触礁失事；高速公路上汽车追尾事件的罪魁灾首常常就是雾。现有消雾手段主要采用飞机播撒系统和地面作业系统，消雾费用成本高。飞机播撒消雾很难达到近地面；地面消雾系统建设成本极高，消雾高度低、机动灵活性差。两种方式效果都不太理想。采用柔翼无人机作为消雾飞行平台进行低空近地面消雾是解决这一问题一条好的思路。
1.1 政策背景。国务院2012年8月印发了关于《进一步加强人工消雾工作的意见》，到2020年，建立较为完善的人工消雾作业体系，基础研究和应用技术研发取得重要成果，基础保障能力显着提升，协调指挥和安全监管水平得到增强，人工增雨作业年增加降水600亿t以上，人工防雹面积由2011年的47万km2增加到54万km2以上，服务经济社会发展的效益明显提高。
1.2 研制状态。目前，襄阳宏伟航空器有限责任公司成功研制了柔翼无人机，该柔翼无人机突破了地面牵引发射、遥控技术及动力翼伞飞行控制技术等关键技术，可以实现柔翼无人机应用于人工消雾飞行作业的功能。2012年6月，襄阳科技局组织了“柔翼无人机”科技成果鉴定会，鉴定专家包括中国工程院张勇传院士、无人机专家张玉琢教授在内的7位教授以上的专家。成果鉴定结论为该项目总体技术具有国内领先水平。同时建议：进一步提高“柔翼无人机”的应用领域。
2 柔翼无人机用于人工消雾的技术方案
2.1 工作原理。柔翼无人机是指带动力的精确导航翼伞系统，由动力装置与柔性翼相结合，借助螺旋桨发动机的推力和柔性翼的升力升空，可自主飞行，或在目标区安置超高频无线电信标，通过获取无线电信号实施自主寻迹飞行，可随时切换为手动控制模式，通过电子伺服系统操纵降落伞绳来控制其飞行方向，实现精确着陆。采用柔翼无人机作为飞行平台，按照预定航线飞行至任务目标点，到达预定地点后根据雾的含水量及温度等指标，在适合高度的云层中根据预先设定的航线飞行并同时进行播撒催化剂来消雾。
2.2 设备组成。柔翼无人机消雾系统主要由飞行体、放飞装置、导航控制及通讯设备和消雾设备组成，如图1所示。飞行体由冲压翼伞、舱体和动力系统组成。
冲压翼伞用于为飞行体提供升力；舱体用于安装各种设备并与冲压翼伞连接；动力系统用于提供飞行所需的动力。放飞装置用于地面牵引起飞时与牵引车的安装、固定、防护和脱离。导航控制及通信设备由导航单元、控制单元、通信单元及控制站组成。用于提供飞行任务航线、给控制单元发送操纵指令；执行导航单元发送的操纵指令，驱动操纵执行机构，改变飞行姿态及航线；完成对飞行路线的设定、状态数据的输入、飞行指令的发出和飞行轨迹的监控和对飞行体反馈数据的接收处理。
消雾设备由催化剂和抛撒装置组成。用于装载催化剂并由抛撒装置按照任务计划进行播撒，适时将催化剂播洒在雾中从而达到消雾作业目的。
2.3 主要技术指标。最大有效载荷50kg;最大续航时间3h;最大飞行航程100km;最大飞行速度50km/h;最大飞行高度海拔3000m;2.4 其他特点说明。具有快速装载、拆卸功能；自主导航控制系统，可根据任务规划系统执行任务并自动返回；地面手控功能，并与自动控制可随意切换；用轮式车辆或拖车放飞；人员配备：“1+3”模式，专业1人，辅助3人。
3 可行性分析
3.1 柔翼无人机的飞行特点。柔翼无人机具有超低空飞行的特性，飞行高度可低至10m,且飞行速度低（40km/h~50km/h），适合播撒催化剂等播撒物。事先设置好飞行区域航线，放飞后只要在地面进行监控，必要时进行人工操纵干预，整个播撒过程简单可行，安全可控。
3.2 柔翼无人机低空消雾的安全性。
（1）无人化作业：由于是无人驾驶，可以不考虑对人的安全，使用风险低。
（2）系统本身安全可靠：翼伞系统本身具有滑翔缓降功能，即使在动力发生故障，发动机停机无动力的情况下，也可缓缓滑翔降落，对设备和人员均不会造成损伤。（3）系统具有应急备份伞：柔翼无人机系统配备有应急备份伞，在异常情况下可强制降落，不会发生由于失去控制而飞走，系统具有自动判别是否受控，如果失控，则自动打开应急备份伞，就地降落。
3.3 柔翼无人机低空消雾的成本分析。（1）专业消雾设备成本昂贵，国外研制的专业消雾设备造价过百万美元，每小时费用成本几万美元；（2）柔翼无人机消雾系统采购及维护成本低。柔翼无人机采购成本是其它小型运输机的1/10,每小时使用成本（包括采购成本和机场及跑道建设成本）是其它类型运输机的1/50,平时也不需要进行专业性强的保养工作；（3）柔翼无人机消雾系统消雾成本低。机场跑道如果按照四五公里来算，每做一次传统的地面人工消雾约投入几万元甚至数万元，而采用柔翼无人机仅需几千元。（4）应用前景。柔翼无人机在人工消雾领域的应用意义重大，进一步推动我国人工消雾技术的发展。另外，柔翼无人机对比其他类型的无人机具有有效载荷量大、飞行平稳、飞行时间长、安全可靠、起飞降落方便等特点，是对低空、超低空飞行作业的补充，其应用前景广泛：在民用领域，可作为增雨防雹火箭弹空中发射平台和空中气象监测平台；可作为无人化播撒农药、飞播造林的平台；可实施复杂环境条件下的拍摄或灾后现场勘测；在军事领域可携带传单、扩音等设备在敌方进行心理战；可利用其较大的载荷能力，对人员和其他装备不易到达的区域进行远程物资精确往复投送；可利用其飞行平稳、飞行时间长、载荷量大的特点，携带相应的任务设备实现空中通讯中继、遥测、预警等功能。
参考文献
[1] 夷邱唯 . 柔翼无人机--消雾市场新宠[J]. 大飞机，2014（02）。