國(guó)內(nèi)首個(gè)無(wú)人機(jī)機(jī)載下投探空系統(tǒng)將投入臺(tái)風(fēng)探測(cè)

隨著氣象測(cè)量傳感器、無(wú)人機(jī)制造、飛行控制及數(shù)據(jù)處理等技術(shù)的發(fā)展,無(wú)人機(jī)氣象探測(cè)技術(shù)得到長(zhǎng)足的發(fā)展,逐漸成熟并走向應(yīng)用。這種大區(qū)域、長(zhǎng)時(shí)間、連續(xù)氣象探測(cè)方法在航天器發(fā)射與返回、重要武器試驗(yàn)、戰(zhàn)場(chǎng)氣象測(cè)量、惡劣天氣監(jiān)測(cè)、龍卷風(fēng)近距環(huán)境探測(cè)監(jiān)視等應(yīng)用中具有獨(dú)特的作用和優(yōu)勢(shì)。

近日從海南登陸的木恩臺(tái)風(fēng),成為2019年首個(gè)登陸我國(guó)的臺(tái)風(fēng)。它的到來(lái)也意味著我國(guó)今年的臺(tái)風(fēng)季正式開(kāi)啟。對(duì)此,一款全新探測(cè)系統(tǒng)正蓄勢(shì)待發(fā)。中國(guó)航天科工二院23所自主研發(fā)的國(guó)內(nèi)首個(gè)無(wú)人機(jī)機(jī)載下投探空系統(tǒng),正在中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心進(jìn)行飛行前的載荷驗(yàn)收工作。該設(shè)備可用于超遠(yuǎn)距離風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)探測(cè),未來(lái)一兩個(gè)月內(nèi),它將正式投入應(yīng)用。

無(wú)人機(jī)下投探空系統(tǒng)是飛機(jī)氣象探測(cè)的重要、基礎(chǔ)載荷。據(jù)介紹,該系統(tǒng)主要用于探測(cè)大氣的溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等氣象要素,設(shè)計(jì)復(fù)雜。相比有球探空類(lèi),它更有指向性和靶向性;相比火箭探空類(lèi),它的應(yīng)用范圍更廣、區(qū)域更大。

據(jù)了解,飛機(jī)機(jī)載下投探測(cè)系統(tǒng)包括下投式探空儀、釋放機(jī)構(gòu)、機(jī)載信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)裝置和地面接收裝置。下投探空儀,即由飛機(jī)投下的探空儀,其在下落過(guò)程中完成各高度上的氣象參數(shù)測(cè)量。下投探空儀包括溫度、氣壓、濕度傳感器、定位測(cè)風(fēng)模塊、處理單元、發(fā)射機(jī)、電源及降落傘。

其中,溫度、氣壓、濕度傳感器都需要選擇時(shí)間常數(shù)小、系統(tǒng)誤差小、穩(wěn)定可靠的傳感器。氣壓和濕度傳感器要求其溫度系數(shù)要小。早期的定位測(cè)風(fēng)模塊采用地面導(dǎo)航系統(tǒng)定位測(cè)風(fēng),當(dāng)GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)出現(xiàn)后,采用GPS接收處理模塊代替了地面定位模塊,定位測(cè)風(fēng)模塊用于獲得探空儀的位置數(shù)據(jù)和移動(dòng)速度數(shù)據(jù)。處理單元?jiǎng)t負(fù)責(zé)采集傳感器的輸出量,再轉(zhuǎn)換成相應(yīng)溫壓濕數(shù)據(jù),并將溫壓濕數(shù)據(jù)與GPS數(shù)據(jù)打包,由發(fā)射機(jī)發(fā)送出去。

23所研發(fā)的無(wú)人機(jī)機(jī)載下投探空系統(tǒng),具有精度高、體積小、重量輕,以及機(jī)載探空系統(tǒng)與投放系統(tǒng)一體化,工作全自動(dòng)等特點(diǎn)。只要有數(shù)據(jù)線與電源線,設(shè)備可以任意掛在機(jī)翼、機(jī)腹或機(jī)艙。同時(shí)其帶有全自動(dòng)溫控系統(tǒng),能在70℃至-90℃溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。

據(jù)悉,這套探空系統(tǒng)于2018年5月順利完成中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心海洋氣象探測(cè)一期工程的試驗(yàn)。探空儀在高空投放后,將氣象要素值成功傳至地面監(jiān)控室,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)利用大型無(wú)人機(jī)開(kāi)展氣象探測(cè)的空白。在近日開(kāi)展的無(wú)人機(jī)下投試驗(yàn)中,飛機(jī)從安徽淮北起飛,數(shù)據(jù)在廣西桂林接收,系統(tǒng)表現(xiàn)穩(wěn)定。

未來(lái),該系統(tǒng)可在氣象應(yīng)急、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、生態(tài)監(jiān)測(cè)等方面應(yīng)用。