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张仲麟:中国无人运输机,广阔天地大有可为
最后更新: 2023-10-26 11:14:50【文/观察者网专栏作者 张仲麟】
10月19日,一则新闻悄悄出现:TP500无人运输机开始量产总装。
对于TP500无人机这个名字大家可能比较陌生,但它的来头可一点都不小。这架2021年珠海航展上首次露面的无人运输机是由航空工业一飞院(研发运20的单位)研发的,并于2022年6月成功首飞。
而现在,这架无人运输机已经获得了216架订单并启动量产,其中中通快递是启动用户,下了30架订单。不得不说,TP500无人运输机的进展之快让人颇为意外。
厂房内展示的TP-500无人机
TP500无人机签约仪式
无人货运
对于时效性要求较高的货物运输来说,空运是最为合适的选择。但现在使用喷气客机改装而来的运输机,存在着运输成本较高的问题。一方面是货机不论大小,都需要至少两名飞行员执行飞行,人员固定成本摆在那儿。另一方面是就算较小的波音737改装而来的货机,那也是运个十几二十吨才算经济,对大城市之间的干线运输可以有这个货运量,但对流量较小、距离较近的支线航空运输来说就不经济了。
而且现有以干线货机为主的航空货运对机场设施的要求较高,而许多小型机场可能不具备处理干线货运飞机的基础设施,如滑行道、停机坪、起降跑道长度以及货物装卸设备。这意味着即使有需求,干线货机也无法在这些机场起降,导致货物必须先被运到大型机场再进行转运,增加了时间和成本。
而(固定翼)无人运输机可以很大程度上解决上述诸多痛点。目前国内出现的无人运输机方案多为使用活塞发动机,对起降条件要求较低且货物装载容量并不大,适合支线航空货运的低流量物资运输。而使用地面站对无人机进行控制,具备了一个地面站及机组可以同时管控多架无人机的可能,只需要在关键阶段或者遇到告警时进行接管,其他时间只要处于一个监视的状态就可以。而且地面控制站操作员的培训难度与要求低于飞行员,人员成本也更低。
这些因素综合起来,使得无人机货运的成本较喷气货机大幅下降,并且在应用上充满了想象空间。而根据TP500的制造商壹通所言,TP500无人机系统的货运成本只有常规空运的一半左右。
也因此,几个快递巨头对无人运输机充满了兴趣,除了签约成为TP500启动用户的中通快递外,顺丰这个物流运输巨头也早就加入了无人运输机这个赛道。而顺丰拿出来的无人运输机产品,是基于堪称爷爷辈的运五运输机改装而来的无人运输机,也即FH98。
虽说运五是个有着七十多年历史的老飞机了,把这么个爷爷辈的飞机和最先进最时髦的无人飞行结合在一块,多少让人觉得有些错乱。但运五结构简单、起降要求低、操控简单、成本低廉等特点,使其成为了无人运输机试水的最佳平台。2020年首架量产型FH98就已经交付顺丰,并投入商业使用场景执行货运飞行。而除了FH98之外,HY100无人运输机也是基于运五平台研发而来,也算是国内无人运输机研发上的不约而同。
顺丰货运的无人运输机FH98,一眼可见的基于运五平台。
别具匠心
虽然运五平台有着成熟可靠、起降条件要求低等优势,但毕竟这是个七十多年前的老平台了。抛开无人飞行控制部分不说,作为一架飞机其本质依然是运五B,是个使用钢索操控、使用活塞发动机最大飞行速度160公里每小时的陈旧平台。而且受限于运五货舱的构型,基于运五发展而来的无人运输机,只能选择使用散货舱形式进行装货运输,货物的装卸都需要人工,无法用目前普遍使用的、效率较高的集装箱器(ULD)进行运输与装卸,无法和其他自动化装卸设备很好的进行配合。如果用汽车来类比的话,仿佛就是一辆普桑装上了华为的智能驾驶ADS系统,老旧的平台多少有些浪费了这套无人飞行系统。
这时代的气息啊就扑面而来了
也因此,全新正向研发的TP500无疑代表着未来发展的方向。相比基于原有机型改装需要受到有人机的桎梏,TP500显然不需要考虑载人这个因素,因此环境控制设备可以节约下来,也不需要考虑驾驶舱等,摒弃了对载人设施的依赖,这不仅减轻了飞机的重量,也为货物装载提供了更为宽敞的空间。而且如果仔细看TP500的设计细节,会发现很多在传统飞机上看不到的有趣设计。
最为典型的特征莫过于TP500那方型横截面的机身设计。飞机在机身上通常采用圆形或者椭圆形横截面的设计而不使用方型,一方面是因为圆形截面的机身在飞行时所产生的阻力更小,而且可以更均匀的分摊机身内外的压力差以提供更好的结构强度。而方型截面机身则容易在边角处产生边界层分离增加阻力,而且在面对内外压力差时也存在压力分布不均匀,部分位置应力集中的问题。
那么这飞机用方型截面机身是属于一飞院马失前蹄砸了招牌么?并不。TP500的方型截面机身在边角上采用了圆弧处理避免直角,减少了结构应力的产生,而且在飞行中产生的涡流和分离流也较小,降低了阻力。加上TP500无人运输机的飞行高度低于3600米,内外压力差不大,使得压力分布不均匀的问题并不严重。
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本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑: 周子怡 
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