(原標(biāo)題：如何才能做一款不怕摔的植保無(wú)人機(jī)？)
日前，山東風(fēng)云航空有限公司在臨沂舉辦了智慧農(nóng)田戰(zhàn)略合伙人簽約儀式，當(dāng)天下午，在戶外進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)4個(gè)小時(shí)的飛行演示，其中最吸引人的大概是兩架四旋翼植保機(jī)自殺式的撞向樹(shù)木或直接落地。工作人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行快速修復(fù)處理，并復(fù)飛。
山東風(fēng)云航空創(chuàng)始人王浩表示，植保無(wú)人機(jī)需要做到皮實(shí)耐用，已成為業(yè)內(nèi)共識(shí)。因?yàn)檗r(nóng)時(shí)就那么幾天，一旦錯(cuò)過(guò)，損失不可挽回。在上百家植保廠商和供應(yīng)鏈面前演示炸機(jī)和快速修復(fù)，是希望能將不怕摔這個(gè)特性推廣開(kāi)來(lái)，同時(shí)證明不怕摔的植保無(wú)人機(jī)確實(shí)是可以實(shí)現(xiàn)的。
植保無(wú)人機(jī)不怕摔十分必要
盡管農(nóng)用植保無(wú)人機(jī)發(fā)展到今天，已屆10年。但設(shè)備的可靠性問(wèn)題是一大痛點(diǎn)，某種程度上來(lái)說(shuō)，故障和意外已成為常年在田間地頭作業(yè)的植保無(wú)人機(jī)常態(tài)了。
軍用無(wú)人機(jī)由于擔(dān)負(fù)特殊使命，在制造時(shí)常不吝成本，因此其部件均接受上千次的可靠性測(cè)試，從而保證其最小程度出現(xiàn)機(jī)械故障。
而目前隨著硬件成本的降低和軍用技術(shù)的外溢，民用無(wú)人機(jī)的發(fā)展也有草根化的趨勢(shì)。而昂貴的測(cè)試設(shè)備、復(fù)雜的測(cè)試環(huán)境和較長(zhǎng)的測(cè)試周期，都不是“草根”的無(wú)人機(jī)創(chuàng)業(yè)者能承擔(dān)得起的，因此民用無(wú)人機(jī)的設(shè)備可靠性一直被軍方專(zhuān)業(yè)人士詬病，甚至在很多國(guó)企眼中，民用無(wú)人機(jī)根本不能叫做無(wú)人機(jī)。
但植保無(wú)人機(jī)的需求又很旺盛。曾在一次閑聊中聽(tīng)到業(yè)內(nèi)人士說(shuō)，在東北，有些農(nóng)民把兩根鋼管垂直焊在一起，裝上藥箱和飛控就用它來(lái)打藥。這種機(jī)器的故障率當(dāng)然高，但也能一窺植保無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)上的廣闊前景。
北京天翼合創(chuàng)科技發(fā)展有限公司董事長(zhǎng)馬勇指出，植保無(wú)人機(jī)故障無(wú)法避免，在實(shí)際的飛防服務(wù)工作中，要時(shí)刻準(zhǔn)備面臨突發(fā)事件，比如因設(shè)備、人為、地理、天氣等因素，以及一些意外情況導(dǎo)致的摔機(jī)或炸機(jī)。
尤其植保無(wú)人機(jī)在農(nóng)村作業(yè)的環(huán)境普遍較為惡劣，經(jīng)常遇到有高壓線、低壓線、水塘、瓜架、田埂、高于一米的草、樹(shù)木、灌木等多種障礙物的復(fù)雜環(huán)境。此時(shí)，降低無(wú)人機(jī)的故障率或者實(shí)現(xiàn)快速修復(fù)，就尤為重要。
不怕摔≠摔不壞
之前筆者有一個(gè)誤解，認(rèn)為既然植保機(jī)號(hào)稱(chēng)不怕摔，就是指其皮實(shí)、怎么摔都沒(méi)事。但王浩糾正：不怕摔有兩重含義，一是指耐摔，即輕微的摔機(jī)不影響正常作業(yè)；二是核心部件不易損壞，就算摔了，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的維修也能迅速?gòu)?fù)飛，及時(shí)完成作業(yè)。
馬勇也表示按時(shí)完成飛防作業(yè)是最重要的，“我們田間作業(yè)時(shí)，無(wú)人機(jī)的故障率非常高，但是有故障不怕，重要的是如何及時(shí)修復(fù)機(jī)器，保質(zhì)保量的把農(nóng)民的活干完。”
農(nóng)時(shí)就在那幾天，錯(cuò)過(guò)了就完成不了植保作業(yè)。并且防治病蟲(chóng)害作業(yè)是一次性的，如果藥打壞了，要重新來(lái)過(guò)的話，一是時(shí)間上來(lái)不及，二是可能會(huì)產(chǎn)生重噴等惡劣后果。
植保無(wú)人機(jī)具備航空器和植保工具雙重屬性，因此，航空器應(yīng)用到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，必須滿足農(nóng)用特質(zhì)：即故障率小，風(fēng)險(xiǎn)小，時(shí)效性強(qiáng)，非專(zhuān)業(yè)操作等。
如果說(shuō)在惡劣的環(huán)境之下，摔機(jī)是必然的，那么如何使得故障損失小，修復(fù)簡(jiǎn)單、快速，連續(xù)作業(yè)，不耽誤農(nóng)時(shí)，就成了植保無(wú)人機(jī)領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。
各種摔機(jī)測(cè)試筆者也見(jiàn)過(guò)不少。比如，天翼合創(chuàng)在今年4月份的新品發(fā)布會(huì)上，馬勇就當(dāng)著來(lái)賓和記者的面當(dāng)場(chǎng)摔過(guò)機(jī)，事后緊急修復(fù)，在數(shù)分鐘之內(nèi)實(shí)現(xiàn)修復(fù)。而上文提到的山東風(fēng)云航空日前在臨沂舉辦的摔機(jī)演示，筆者全程觀看，在3米左右的高度，用4米/秒的速度飛行，突然失去動(dòng)力摔機(jī)，也沒(méi)有造成太大的損傷，只有起落架略微受損，槳葉損壞了一點(diǎn)。當(dāng)場(chǎng)維修只用十幾分鐘。之后經(jīng)歷了撞到樹(shù)上，甚至電池自燃等狀況，也能很快修復(fù)。據(jù)王浩估計(jì)，摔了5、6次，維修成本不到5000元，不足飛機(jī)的10分之一。而江蘇優(yōu)埃唯則提供了長(zhǎng)達(dá)3分鐘的摔機(jī)視頻，同樣是經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的維修就能復(fù)飛。
其中，山東風(fēng)云航空的“飛行蜘蛛”給我留下較深的印象：鋁鎂合金機(jī)臂內(nèi)壁結(jié)構(gòu)采用x型支撐，對(duì)整體的強(qiáng)度起到了重要的作用；經(jīng)多次暴力摔打?qū)嶒?yàn)，機(jī)器的損傷只存在于損壞槳葉、電機(jī)座損壞、起落架概率性損壞，較大損傷在半小時(shí)之內(nèi)維修完成；飛行器在折疊狀態(tài)下，體積相當(dāng)于展開(kāi)時(shí)的四分之一。當(dāng)天觀看摔機(jī)演示的合作伙伴對(duì)飛行蜘蛛的表現(xiàn)比較滿意。
如何才能打造一臺(tái)不怕摔的植保無(wú)人機(jī)？
據(jù)宇辰網(wǎng)了解到，目前有三種比較主流的不怕摔無(wú)人機(jī)：以天翼合創(chuàng)為代表的卸力式結(jié)構(gòu)，以山東風(fēng)云航空為代表的易損件保護(hù)結(jié)構(gòu)，還有以江蘇優(yōu)埃唯為代表的一體性結(jié)構(gòu)。這三種結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)，下面仔細(xì)梳理一下。
卸力式結(jié)構(gòu)是指飛機(jī)在落地一瞬間模塊突然散開(kāi)，將沖擊力分散掉，避免對(duì)核心部位造成致命傷害。之后再將散落的零件全部像拼積木一樣拼起來(lái)，維修比較簡(jiǎn)單。這種結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)不是我國(guó)獨(dú)創(chuàng)，有知情人士解釋道，業(yè)內(nèi)有一個(gè)笑話，日本產(chǎn)出的汽車(chē)在遇到車(chē)禍的時(shí)候發(fā)動(dòng)機(jī)直接往下墜，不會(huì)隨車(chē)身一起撞上去，這樣能最大程度的保證對(duì)人的損害降到最小。這種結(jié)構(gòu)被無(wú)人機(jī)借鑒，有一定的道理。但業(yè)內(nèi)有專(zhuān)家表示，這不是十分高精尖的技術(shù)，在無(wú)人機(jī)上盡管可以用，但不一定就能推廣。
易損件保護(hù)結(jié)構(gòu)則是把關(guān)鍵環(huán)節(jié)用易損部件保護(hù)起來(lái)，而機(jī)身和機(jī)臂就采用強(qiáng)度比較大鋁鎂合金制成，而模塊之間連接處的部件、槳葉、起落架等部件作為易損件，即使摔壞也能很快維修，且成本低廉。由于使用模塊化設(shè)計(jì)，模塊之間拼接、維修和更換都比較簡(jiǎn)單。
在大部分植保廠家都在走模塊化道路的時(shí)候，還有公司在堅(jiān)持一體化道路。一體化的優(yōu)點(diǎn)很多，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，震動(dòng)性小，因此飛行姿態(tài)穩(wěn)定，不容易出現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)松動(dòng)的情況。但一體化的結(jié)構(gòu)在摔后修復(fù)的時(shí)候就稍微有點(diǎn)劣勢(shì)，盡管相對(duì)牢固，但畢竟拆開(kāi)后還需要組裝，相對(duì)麻煩。
宇辰網(wǎng)記者采訪了多為業(yè)內(nèi)人士，有人表示，植保無(wú)人機(jī)的可靠性還需提高，而不是一味依賴(lài)不怕摔、摔不壞這樣的概念。另外有人表示，可以在植保機(jī)上增加降落傘或安全氣囊，一旦碰到猛烈撞擊啟動(dòng)防護(hù)機(jī)制。鑒于植保機(jī)在作業(yè)時(shí)飛行高度較低（不超過(guò)5米），墜落速度較快，可能來(lái)不及打開(kāi)。上述人士表示，還可以在飛機(jī)上加裝保護(hù)罩，也是可以實(shí)現(xiàn)的。但也有人認(rèn)為加保護(hù)機(jī)制會(huì)增加結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，增加重量。
在采訪過(guò)程中，宇辰網(wǎng)記者發(fā)現(xiàn)，有的植保機(jī)使用的是鋁鎂合金，還有的是用碳纖維做主體，宇辰網(wǎng)記者也針對(duì)材料的選擇對(duì)耐摔是否起作用進(jìn)行了咨詢(xún)，多位業(yè)內(nèi)人士均表示材料的選擇影響不大，各有優(yōu)勢(shì)。鎂鋁合金在于價(jià)格低廉，有金屬的塑性和韌性，不易折斷，就算彎了還可以調(diào)整。而碳纖維的優(yōu)點(diǎn)在于重量輕、硬度大，但價(jià)格昂貴。筆者詢(xún)問(wèn)碳纖維是否過(guò)于“寧折不彎”，受到?jīng)_擊容易碎，這個(gè)說(shuō)法被否認(rèn)了。該人士指出，碳纖維是有紋路的，從不同方向受的力是能分散出去的，只有這個(gè)力達(dá)到承受極限才會(huì)斷裂，故碳纖維沒(méi)有那么脆弱。
宇辰網(wǎng)也詢(xún)問(wèn)了到底怎么的結(jié)構(gòu)和材料組合比較耐摔，大多數(shù)的人意見(jiàn)是用模塊化的組合與易損件保護(hù)相結(jié)合；將飛行器分為電路模塊化，藥路模塊化，機(jī)架模塊化，維護(hù)方便，可單獨(dú)維修，大大降低模塊之間的耦合度，提高整體的性能；采用較粗的機(jī)臂和牢固的外殼保護(hù)核心部件；出于成本考慮材料可以使用鋁鎂合金。也就是說(shuō)將卸力式和易損部件保護(hù)結(jié)合起來(lái)更容易實(shí)現(xiàn)耐摔性能。
明年將迎來(lái)植保無(wú)人機(jī)的大爆發(fā)，且看明年的植保機(jī)是否能真的皮實(shí)耐用不怕摔，一切都要交給市場(chǎng)驗(yàn)證。
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