氣象要素對多旋翼無人機飛行的影響

陳婷，楊泓，李亞玲

（四川省氣象服務中心，四川 成都 610071）

無人機是利用無線遙控和程序控制來執(zhí)行特定航空任務的飛行器，或者由車載計算機完全地間隙地自主地操作。根據操控方式的不同，無人機分為多旋翼無人機、固定翼無人機、無人直升機等。

現(xiàn)階段對邊界層的氣象和環(huán)境要素觀測主要是靠探空氣象站、空氣質量監(jiān)測站等進行。探測方式成本高，探測要素比較單一，空間和時間分辨率較小，隨著無人機邊界層探測系統(tǒng)的試飛成功，將若干多旋翼無人機組成的機群分布在大氣邊界層指定區(qū)域的空間網絡格點上，探測大氣邊界層的各氣象要素和環(huán)境要素的新的探測模式被提出。

無人機可以觀測氣象和環(huán)境要素，同時無人機飛行任務能否順利實施也受到天氣影響。2008 年中國氣象局第 1 次利用無人機獲取臺風內部氣象要素資料。2013臺風“尤特”登陸后利用無人機對當?shù)貪O業(yè)造成的損害情況進行了遙感觀測及評估，但多旋翼無人機在災害性天氣中可以發(fā)揮的作用和應用局限目前尚屬空白。從無人機多次應用于災害天氣中說明可以利用無人機對臺風等惡劣天氣進行氣象要素探測。

1 氣象要素對無人機飛行的影響

多旋翼無人機體未作防雨防雷處理，所以當出現(xiàn)雨雪、雷暴等天氣時，原則上不能執(zhí)行飛行任務，但也可視情況而定，較小的雨雪對無人機損傷較為輕微，應急情況下可短時穿越雨雪區(qū)域，這就對氣象保障與預報提出了新的要求。無人機的飛行活動和氣象條件之間的關系正從氣象條件決定能否飛行轉變?yōu)閺碗s氣象條件下如何飛行安全，如何為無人機飛行提供可靠的氣象保障。

1.1 低云

對于無人機飛行的影響最大的低云主要是指云底距地面距離在300m以下的云。低云對多旋翼無人機飛行的影響主要來自于低云所伴隨的強天氣。其中對多旋翼無人機影響最大的是的積雨云和濃積云引起的。積雨云云底高度一般在400～1000m，云頂高可達對流層頂（8000～12000m），受性能影響多旋翼無人機無法爬升到云頂之上，只能采取避開措施。

1.2 低能見度

多旋翼無人機上升階段離地面很近，一旦出現(xiàn)強風切變、側風和強下沉氣流時，將造成飛機失速、掉高等情況出現(xiàn)，應對時間非常短。因此對于能見度要求很高，同時能見度也是影響能否正常飛行時的一個決定因素。

1.3 雷電

雷電既可能使無人機遭雷擊，又使無線電通信和電子設備受到干擾，雷電可能同時還伴有冰雹、下?lián)舯┝?、龍卷等強天氣?/p>

1.4 風

風對多旋翼無人機飛行安全的影響主要來自低空風切變 。出現(xiàn)強風切變天氣時，飛控員首先應隨時注意多旋翼無人機的對地速度與偏航情況，及時修正航線并計算航行時間，確保多旋翼無人機能順利往返；其次應該根據風向適當變更航線，避免多旋翼無人機在較大側風切變情況下飛行，保證飛行安全。

1.5 氣溫

溫度過高或者過低都可能對多旋翼無人機電子設備的正常運行產生影響。

1.6 氣壓

多旋翼無人機對地高度測量多采用的是飛機海拔高度與地面海拔高度差值計算而得，飛行過程中區(qū)域氣壓的強烈變化也會對標定飛行高度造成影響，特別是在多旋翼無人機回收階段，標定高度錯誤可能會造成比較嚴重的后果。

1.7 積冰

積冰會改變多旋翼無人機動力，加大多旋翼無人機的操縱難度，甚至發(fā)生事故。當多旋翼無人機上發(fā)生積冰時，除了對多旋翼無人機進行回收外，也可選擇將多旋翼無人機高度提升將積冰沖開，同時應注意在空氣濕度較大時進行飛行，且飛行時盡量避開云層。

2 結語

基于氣象要素對多旋翼無人機的影響，保障多旋翼無人機飛行安全應該從以下幾個方面著手：一是為無人機提供高準確率的精細化預報，包括強天氣、降水、低云高度、能見度、風速、風向、氣溫、氣壓、濕度的預報；二是應該根據多旋翼無人機性能，為多旋翼無人機制定一套最低氣象條件，所謂最低氣象條件是指，多旋翼無人機飛行的最低閾值，當氣象條件低于此閾值多旋翼無人機不允許放飛，對正在飛行的多旋翼無人機應采取回收等措施；三是加強無人機操作人員的培訓，應該具有一定的氣象知識，能應對多旋翼無人機進入惡劣天氣區(qū)域等突發(fā)情況。

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