日本有一句谚语说,“开头容易,继续干下去难”,但这句话似乎已被日本雅马哈汽车公司所生产的、大获成功的农用无人直升机系列所推翻。该公司在上世纪80年代中期就设计出一种无人直升机的机体,但它没有选择在每届航展上就推出一种新型号无人机的做法,而是不知疲倦地改进其原先的设计,修改部件,并为它增加新的能力。 从个人用的立体声响装置到微波炉,日本的家电产品以结构坚固和容易操作著称。雅马哈公司的无人机设计也奉行了这一准则,其研制的RMAX是目前世界上一种较为先进的民用无人机。
RMAX的发展比较独特。无人机通常是按军事和安保要求而设计的,用来执行所谓的“3D”(dull, dirty, dangerous)任务,即单调、肮脏和危险的任务。但RMAX的发展却是由农业的需要所推动的。雅马哈公司发展无人机可追溯到1983年,当时日本的农林水产省需要一种无人直升机为作物喷洒农药,以减轻日本水稻种植业的劳动和成本。雅马哈公司获得了研制这种无人机的机会,23年以后,全世界在使用的RMAX约有1800架。 民以食为天,大米是日本的主要粮食作物。虽然日本农业人口在不断减少,但日本政府仍希望在大米生产上能自给自足,因而提出了能减轻农业劳动,可对水稻喷洒农药的无人直升机的要求。雅马哈公司生产的R-50无人直升机顺应了这一要求,于1987年上天。这种无人机具有20千克的任务载荷,成为世界上第一种用于喷洒农药的无人机。一年之后,这种直升机已在农业学校中用来培训学生对它的操作。到1991年,日本农业航空协会在农林水产省支持下,颁布了R-50如何用来对稻田喷洒农药的指南。 R-50不仅可为作物喷洒农药,还可用于执行环境监控和安保监视等任务,这就促使雅马哈公司进一步改进设计。R-50一直用到1998年,而在这一年,该公司推出了新的RMAX。RMAX使R-50的设计达到了一个新的水平。 R-50具有一台气缸容积98立方厘米、8.95千瓦的发动机,而RMAX则装有一台液冷的246立方厘米的双缸发动机,其额定功率达到15.7千瓦。RMAX的重大改进体现在其神经中枢上,它装有雅马哈姿态控制系统(YACS)。这种新增加的无人机控制系统,可使无人机以相当高的精度悬停,并可使无经验的人员也能操纵无人机。据称,YACS几乎可使无人机悬停在一个点的上空,在平静的状态下保持在一个指定点1米范围内的上空不动。任何对全尺寸直升机和模型直升机有经验的人都知道,这一点很难做到,于是这就成了这种无人直升机的一个卖点。 这种“看-购买-飞行”原则相当现实,意味着当无人机从包装箱取出后,操作员就能立即对它进行操纵。而且,这样做可降低操作费用,因为一般人都能操纵这种无人机,无须向受过训练的驾驶员支付昂贵的按小时计的操作费用。 RMAX的成本与它的装备和用途有关。想对玉米地喷洒农药的用户,只需花86000美元购买一架基本型RMAX。如果希望具有空中摄影能力,则其价格可能为20万美元左右。对于研究航空工程的人或其他一些应用,可能需要花12万美元购买RMAX的专用研究型,但这种型别可能只具有人工操纵模式。另一方面,如果你的钱不是问题,则可以购买最高端的RMAX,两个机体、4个摄像机系统、许多附件连同地面站的购买费用,可能需要100万美元。 RMAX目前的结构可接受基于飞行计划的预编程的航路点,而地面上的操作员可从4个摄像机观察无人直升机周围的世界。无人机将沿其飞行计划路线飞行,如果驾驶员突然想观察某个感兴趣的地方,可以超控预编程的航向,人工操纵无人机,以便进行近距离观测。在完成这一工作之后,可以恢复原定的飞行计划路线,或编排一个新的飞行路线。 增装GPS对RMAX来说相当重要,因为它可使无人机飞出视线范围,并保证操作员可监视飞行速度和飞机的飞行情况。RMAX的自主飞行能力是雅马哈公司的工程师们设计这种无人直升机以来梦寐以求的事情,但一直到90年代末,随着YACS系统的发展,以及精确GPS的采用,这一梦想才变成现实。 除装有为作物喷洒农药的组件外,RMAX在农林方面的其他应用也值得重视,森林播种和杀灭害虫是其中的两项。除农业领域外,这种无人直升机还可装载一些摄像设备,包括静止画面摄像机、视频摄像机以及用于导航的小型紧凑的TV摄像机。RMAX可以监视捕获的任何图像,并同时传输给地面上的其他客户。所有这些都可从地面的一个笔记本式控制系统进行操纵,通过它驾驶员可移动鼠标来操纵无人直升机。无人机导航所需的航路点可由地面控制站选择和编排。这种无人直升机很聪明的一点是它能记住其起飞点。如果地面控制站的工作中断,则无人机将飞回到起飞点。 RMAX的应用范围并不局限于在农场为作物喷洒农药,海岸巡逻、航空摄影、边境控制和灭火是它的另一些用途。目前市场上还有许多能力与RMAX相似的直升机在同它进行竞争,因此,RMAX的发展在很大程度上取决于它在非隔离空域内飞行的问题能否获得解决,以及其价格是否具有竞争优势。 RMAX已将其触角伸向非农业领域。2004年4月,日本建设省用它来测量北海道的Usu火山的喷发造成的损坏情况。日本无人机协会认为,日本的许多自然灾害已使无人直升机在监测自然灾害方面的应用日益增加,例如用于观测地质特征和滑坡。RMAX观测Usu火山的飞行是在远离视线,采用预编程航路的情况下完成的。 尽管无人机在民用方面的许多应用正在进行探讨,但RMAX是世界上为数不多的已用于民用领域的无人机之一。RMAX在作物农药喷洒方面显然具有一定的市场,而且还可从其设计中学到不少经验和教训。 2007年9月27日 |