一、概述

翼龙-2,是成都飞机工业集团研制的无人驾驶飞行器,是空中侦察、精确打击和应急通讯的平台。成都飞机工业集团于2015年9月的北京国际航空航天展览会上介绍了翼龙-2的概念。在2016年珠海航展期间,翼龙-2的原型机首次向公众展示。 因为支持卫星链路,翼龙-2具有远程打击能力。

2016年11月,翼龙-2无人机在第十一届中国国际航空航天博览会首次公开并进行实机地面展示。2017年2月27日,翼龙-2在中国西北某高原机场成功首飞。担任此次首飞任务的是中国功勋试飞员雷强,他也曾担任歼-10战机等重要机型首飞任务。2018年1月,四川广播电视台报道,“目前翼龙完成交付和正在赶制的订单已有上百个”,并称该机还在图纸上,就已经获得了为海外客户的100架订单,是中国大陆无人机出口史上的最大订单。新浪军事分析认为,大量购入翼龙-2的客户来自阿联酋。

二、型号

1. 分类

翼龙-2 : 最多可携带12枚空对地导弹。攻击-2 : 翼龙-2的中国国内军用版。区别在于它的翅膀上没有翼尖小翼。2018年11月于珠海航展对外公开亮相,已入列中国人民解放军。翼龙-2H:

应急救灾型无人机:在翼龙-2无人机系统基础上,针对灾害探查、应急通信保障、应急投送等任务研制的大型应急救灾型无人机。无人机与地面控制站和保障系统共同构成翼龙-2H应急救灾型无人机系统。翼龙-2H搭载光电探测吊舱、合成孔径雷达、航拍CCD相机、应急通信保障吊舱、应急投送舱等设备。气象型无人机:在翼龙-2无人机系统基础上,针对大气探测、人工影响天气等任务研制的大型气象型无人机系统。

2. 基本参数

翼龙-2h无人机长11米、翼展20.5米,体型上和MQ-9十分接近。翼龙-2h无人机的最大起飞重量是4200千克,外挂重量480千克,而MQ-9无人机这两个数值分别是4700多千克和1360千克。

翼龙-2h无人机的最大飞行高度是9000米,最多可连续飞行20小时。而美国MQ-9无人机的最大飞行高度高达15000米,续航时长30小时。

三、翼龙-2H:应急救灾型无人机

翼龙-2H无人机是中航(成都)无人机系统股份有限公司根据多个民用行业对大型固定翼无人机的需求而开发的民用机型,是典型的军转民产品。该机机长11米,机翼展20.5米,机高4.1米,起飞滑跑距离1千米,着陆滑跑距离1.2千米,空重2.2吨,最大起飞重量4.2吨,最大外挂480千克,最大飞行高度9000米,最大飞行速度370千米/小时,巡航飞行速度150千米/时最大续航时间20小时,最大航程5500千米,地面站在视距链路模式下遥控半径200-300千米,使用卫星通讯模式遥控半径3000千米。目前已经开发出了应急救灾型、气象型、民用型无人机,通过更换任务模块与吊舱满足气象探测、人工影响天气、应急通信保障等不同的使用要求,为多个行业提供了独特的新质力量。

翼龙-2H应急救灾型无人机

翼龙-2H应急救灾型曾经参与过2021年7月河南水灾救援与2022年9月四川甘孜泸定县地震应急通信保障任务。该机配备有光电探测吊舱、合成孔径雷达、航拍CCD相机、应急通信保障吊舱、应急投送吊舱等设备,可在极端灾害条件下完成多谱段灾害现场探查、公/专网应急组网通信、应急物资投送等任务,并融入应急指挥体系,该机可恢复50平方千米的移动手机通信,专网覆盖半径大于70千米,可建立覆盖15000平方千米的音视频通信网络。

2021年7月21日14时22分,翼龙2H无人机在贵州安顺起飞,到22日早6时15分返回安顺,中国航空工业集团有限公司为应急管理部打造的翼龙-2H应急救灾型无人机,全程航行约16个小时,往返上千公里,有效保障了河南灾区5个小时的通信信号。

本次卫星回传链路用的是亚太5C卫星Ku波段转发器资源

1. 翼龙是如何提供应急通信的?[5]

首先我们来看一下传统的铁塔基站的构成,如下图所示:

传统地面基站由上述及部分构成。

在基站侧的地面机房里面会安装BBU(室内基带处理单元)设备,旁边的铁塔上安装有RRU(射频拉远单元)设备和天线。简单理解,BBU就是基站侧的大脑,RRU就是基站侧的手臂,为了能够获取尽量多的信息,覆盖更大范围,手臂就要伸的够高够长,所以一般基站的铁塔都会架高到几十米高度,RRU就安装在铁塔顶部,天线就紧挨着RRU部署。

从报道看,本次应急通信方案是以大型长航时固定翼无人机为平台,搭载4G通信基设备(包括BBU、RRU和天线)加上卫星通信系统与地面核心网组成。

大型固定翼无人机搭载4G基站设备和卫星通信设备,基站向灾区提供无线信号覆盖,并通过卫星通信系统将业务回传到卫星地面站,再连接到移动核心网。

这里的方案我们看到跟传统基站方案的区别在于:

BBU,RRU和天线集成在了无人机上,因为有了飞行平台的高度优势,单个基站即可覆盖较大的范围,提高了应急通信服务效率。在传输网络部分,传统基站采用的是光纤传输(国外较多基站采用微波回传),无人机基站采用卫星通信网络,可以不受地面灾情的影响,数据通过卫星跳转,在安全的卫星通信地面站落地,接入运营商核心网。

大型固定翼无人机具有续航时间长、飞行距离远、飞行成本低等优势,卫星通信系统具有对地面情况不敏感、组网方便迅速等优势,两者结合让本次应急保障方案具有及时、快速、随时随地、高效联动等特点。

2. 高空大型无人机基站应急通信的瓶颈在哪里?

虽然移动4G基站的上下行速率较高,可以达到50Mbps以上,但并不是说灾区群众就可以随心所欲的开微信视频跟家人聊天了,瓶颈还在于卫星通信的回传链路。受无人机上安装空间和能源功耗的限制,卫星天线的口径不可能太大,进而限制了回传的通信速率,翼龙-2H的卫星回传速率可以达到8Mbps,虽然比地面回传的光纤通信速率低的多,这在无人机卫星通信里面已经是非常豪华的配置了。

来源:翼龙2H招标文件

我们看到新闻里面说,截至 2021年7月21日23时20分,在短短1小时39分钟内 [9], 翼龙-2H的中国移动基站累计接通用户3572个,产生流量2089.89M,单次最大接入用户648个。应该说产生的流量并不大,但是接入用户数很重要,在毫无通信手段的情况下,能够提供基本的语音通话功能和短信功能,让受灾群众拨通电话报平安或请求救援是首要任务。 根据中标文件显示,翼龙-2H的并发接入用户数可以达到1200个!这才是最重要的。

翼龙无人机巡图 图片来源:贵阳网

3. 这么好的装备,应急管理部一共有几架?

翼龙-2H这次千里驰援,为灾区提供了5小时的应急通信服务,有同学觉得不太过瘾,设想如果有它4,5架轮流上阵,那岂不是全天侯无缝覆盖了吗?

根据中标文件显示,应急管理部采购的2套大型长航时无人机应急通信系统技术服务,期限为一年,分别部署我国西南和东北地区,执行应急救援信息回传、灾情侦测等应急通信保障任务。这次出动的是西南的这架,东北地区也备的有,这次完美的应用,起到了标杆示范作用,相关部门肯定会加大这方面的投入和部署。不过也不是说越多越好,毕竟平时不会使用,只有在出现重大灾情才会出动,部署到哪里,部署多少架,也是大有学问。

据应急管理部官方微博披露,翼龙-2H在米河镇上空实现了约50平方公里(米河镇的面积为52.67平方公里)范围长时稳定的连续移动信号覆盖,也就是直径约8km的圆型区域,这跟中标文件中的指标也是一致的。

翼龙-2H无人机河南米花镇救灾实际飞行轨迹图:

“翼龙”-2H的飞行路线(图片来源:航空工业)

按照翼龙-2H升限8000m,本次飞行高度估计7000m计算,基站覆盖范围示意图大概如下图所示,当然这只是笔者个人猜测,一切以官方公布的数据为准:

4. 应急救灾场景下的多种方案对比

另外,使用高空飞行平台进行应急通信有多种方案,而且均有实战应用。例如2017年中国移动曾经使用系留无人机为九寨沟地震灾区提供应急通信,谷歌的loon项目推出的是高空超压气球方案,在2017年为秘鲁水灾和波多黎各飓风提供了应急通信服务,2016年日本熊本县大地震曾经使用过系留气球的方案。与之相比,大型长航时无人机有诸多优点。

谷歌loon气球为秘鲁水灾提供应急通信服务示意图

日本熊本县地震使用系留气球提供应急通信服务

翼龙无人机相比其他方案的优势在于:

首先升限大,翼龙2H民用救援无人机作业高度超过8000米,居高临下,无线电视距大,能够覆盖数十甚至上百公里范围。 其次就是航程远、续航时间长,翼龙2航程达到数千公里,能够跨区作业,此次支援河南的翼龙2H民用救援无人机就从贵州起飞,彰显翼龙2H较大的航程和优异的机动能力。 另外,翼龙2载荷大,翼龙2无人机最大起飞重量4200公斤,外挂载荷超过500公斤,能够挂载较多通信设备和较大的天线,增强通信能力。机载设备先进,翼龙2配备有先进合成孔径雷达、光电吊舱、卫星通信系统、微波数据链,可以对灾区进行成像。 最后还是快速响应能力,翼龙-2H具备在战备期间6小时内完成准备工作的能力,这对于分秒必争的黄金救援72小时中是至关重要的。

毫无疑问,大型长航时无人机是重大自然灾害下提供应急通信的最佳选择!

翼龙-2H应急救灾型无人机EO画面

四、翼龙-2H:气象型无人机

翼龙-2H气象型无人机系统是针对大气探测、人工影响天气等任务研制的大型气象型无人机系统,具有航程远、留空时间长、承载能力大、环境适应性强等特点。

翼龙-2H气象型无人机

相比其他机型,翼龙-2H气象型外形上最大的变化就是机头下方不再安装光电吊舱,取而代之的是可选装的黄色涂装任务设备,另外还增加了翼梢小翼提升航程。该机可以搭载模块化气象探测设备/作业设备,包括机头下方的合成孔经气象雷达、焰条播撒器以及下投深空仪等设备,具备气象情报搜集分发能力,支持探测数据接入气象专网。在执行“人工影响天气”任务的时候,由于需要外挂4-6个任务设备,翼龙-2H气象型最大飞行高度为8000米,最大航程3600千米,续航时间为14小时。而在进行气象探测任务的时候由于去掉了一些外挂,因此最大飞行高度增大到8500米,最大航程5500千米,续航时间也提升到24小时。

该机可以执行高原、海洋环境下进行气象探测、参数采集的任务,甚至可以对抗强对流、结冰等恶劣条件,也可以执行人工影响天气作业,采用边探测、边播撒方式进行人工降雨,具有航程远、留空时间长、承载能力大、环境适应性强、作业范围广、安全性能好、运营成本低、探测精确、响应迅速、灵活拓展等优点,其搭载的高性能国产云降水探测系统,包括测风系统和云粒子探测系统,可以快速的观测到风场结构和水汽场结构,能够提供云降水直接观测数据,能为人工影响天气监测预警、指挥作业和效果评估提供支撑。

翼龙-2H气象型无人机系统具有航程远、留空时间长、承载能力大、环境适应性强等特点

翼龙-2H气象型无人机除去探测设备外,与之前的应急救灾型没有太大改变

翼龙-2H气象型无人机目前执行过两次大型任务,使用的都是新生产的黄皮机,增加了翼梢小翼。一次是2022年8月25日由中国气象局人工影响天气中心联合四川省气象局等单位组织开展的大型无人机人工增雨作业,其中翼龙-2H无人机从海拔约3500米的阿坝红原机场滑行起飞,在机场以南地区进行人工影响天气作业,从12时46分起飞到16时36分顺利降落,共计飞行3小时50分钟,最大飞行高度7500米,使用点燃碘化银焰条20根。14时10分到17时,一架腾盾科创TB-A无人机从自贡市凤鸣机场起飞,在内江附近区域开展增雨作业。两架无人机累计飞行6小时20分,作业面积达6600平方千米。在人工增雨和自然降雨共同作用下,作业区域出现了5毫米至10毫米的降水。本次作业为缓解高温旱情、促进有效降水起到了一定作用,也是响应国家抗旱救灾工程的重要表现。

翼龙-2H挂载的吊舱是可以随意更换的

另一次任务是9月27日,中国气象局人工影响天气中心联合中国气象局气象探测中心、中国航空工业集团有限公司所属中航无人机公司等多家单位,在“中华水塔”三江源地区的阿尼玛卿冰川地区,利用搭载了云微物理探测和人工影响天气催化设备的翼龙-2H大型无人机,对降水云系进行探测并成功实施人工增雨(雪)补冰催化作业,截至当日21时,累计作业时长为4小时57分,初步估计作业影响面积达1.5万平方千米,其观测数据可研究青藏高原云降水特征与结构、播云催化效果,推进高原云降水机理研究和催化技术研发,为开展高原地区常态化生态环境保护与修复型人工影响天气作业提供有力支撑,对拓宽全球人工影响天气的应用场景具有重要示范意义,也为全球气象事业贡献了真实数据与宝贵经验。

参考网址:

维基百科:翼龙-2兵工科技:翼龙-2H无人机:气象观测、应急救灾,样样能行库潮屋:翼龙2h无人机参数再度起飞!翼龙-2H应急救灾型无人机点亮救援之光! 一条短信刷爆全网的翼龙-2H,你想知道的都在这里了!网易新闻:为什么翼龙无人机只能飞行执行任务5-6小时,提供流量2089.89M?中国移动通信权威发布:中国移动翼龙大型长航时无人机应急通信系统 全力保障河南灾区通信“翼龙无人机已抵达你镇上空” 断掉的通信,连上了!观察者网:为支援河南暴雨灾区救援 中国航空航天出动这些力量

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