無人機(jī)航空救援應(yīng)用-空地救援網(wǎng)絡(luò)體系、打開生命救援通道

PAGE8-空地救援網(wǎng)絡(luò)體系打開生命救援通道——無人機(jī)航空救援應(yīng)用[摘要]近年來，在世界范圍內(nèi)自然災(zāi)害、人為事故頻發(fā)，地震海嘯、火山爆發(fā)、暴雨成災(zāi)、寒流冰凍、高溫干旱、泥石流災(zāi)害等，嚴(yán)重地威脅到了人類的生命財產(chǎn)安全。如何提升和發(fā)揮應(yīng)急救援手段，科學(xué)有效應(yīng)對災(zāi)害，減輕災(zāi)害對經(jīng)濟(jì)社會的沖擊和影響，在空中和地面打開一條生命通道，構(gòu)建空地一體的災(zāi)情事故救援網(wǎng)絡(luò)保障體系，確?？罩?、地面兩線救援的有效實施，日益成為國際社會和政府間廣泛關(guān)注和協(xié)調(diào)應(yīng)對的重大問題。[關(guān)鍵詞]無人機(jī)空地救援網(wǎng)絡(luò)體系通飛航空復(fù)合式共軸反槳直升機(jī)劉賓近年來，在世界范圍內(nèi)自然災(zāi)害、人為事故頻發(fā)，地震海嘯、火山爆發(fā)、暴雨成災(zāi)、寒流冰凍、高溫干旱、泥石流災(zāi)害等，嚴(yán)重地威脅到了人類的生命財產(chǎn)安全。我國又是一個自然災(zāi)害和人為事故發(fā)生頻率較高的國家，每次災(zāi)情和事故發(fā)生時，不僅對各種交通設(shè)施造成破壞，而且會伴隨著許多人員的被困和受傷。如何提升和發(fā)揮應(yīng)急救援手段，科學(xué)有效應(yīng)對災(zāi)害，減輕災(zāi)害對經(jīng)濟(jì)社會的沖擊和影響，在空中和地面打開一條生命通道，構(gòu)建空地一體的災(zāi)情事故救援網(wǎng)絡(luò)保障體系，確?？罩?、地面兩線救援的有效實施，日益成為國際社會和政府間廣泛關(guān)注和協(xié)調(diào)應(yīng)對的重大問題。一、我國災(zāi)害事故救助現(xiàn)狀自然災(zāi)害救助是指國家和社會在公民遭受自然災(zāi)害襲擊、生命財產(chǎn)和生活資料毀損時，提供物資和資金援救、扶持災(zāi)民的一種措施。我們在這里暫且把自然災(zāi)害和人為事故的救助作為一種災(zāi)情來看待，把對其的救助當(dāng)成社會救助的一種，它在災(zāi)害發(fā)生并給公民造成災(zāi)荒時發(fā)生作用。目前，我國災(zāi)害事故頻繁，救助任務(wù)十分艱巨。在各地區(qū)、各部門、各行業(yè)的共同努力下，國家防災(zāi)減災(zāi)能力明顯提高，災(zāi)害事故救助逐漸走上了政府管理與市場運作相結(jié)合的道路，明確了生產(chǎn)自救、群眾互助的方式，災(zāi)害事故救助事業(yè)日趨成熟，管理部門的設(shè)置更加科學(xué)，社會成員的參與更加廣泛，救助水平也逐步提高。應(yīng)該說，我國災(zāi)害事故救助發(fā)展至今，完整的災(zāi)害事故救助體系基本成形。比如有組織體制：包括管理機(jī)構(gòu)、功能部門、應(yīng)急指揮、救援隊伍；有運作機(jī)制；有法制基礎(chǔ)；有保障系統(tǒng)，等等。但在取得這些成就的同時，我國災(zāi)害事故救助體系也存在不少問題。1.政府及民眾防災(zāi)意識不強(qiáng)，防災(zāi)減災(zāi)教育欠缺。2.災(zāi)害救助缺乏法律依據(jù)。3.救災(zāi)應(yīng)急隊伍裝備和專業(yè)救援隊伍的數(shù)量和素質(zhì)亟待提升。4.災(zāi)害救助資金籌集運作困難，救災(zāi)儲備不足等。有新聞報道，陜西一釣魚者在長達(dá)兩個半小時內(nèi)被洪水卷走，新疆恐怖分子劫持人質(zhì)無法搜救，上海高層火災(zāi)無法逃生……要應(yīng)對越來越嚴(yán)峻、越來越殘酷的災(zāi)害事故，除了實際執(zhí)行中顯現(xiàn)出的這些問題，最主要的還是建立健全多元化的救助體系。這其中，就包括我今天要提出的空地救援網(wǎng)絡(luò)體系。我們希望建立這樣一種救援體系，打開生命救援通道，保障人民群眾生命財產(chǎn)安全。二、建立空地救援網(wǎng)絡(luò)體系顧名思義，空地救援網(wǎng)絡(luò)體系就是在空中和地面打開一條生命通道，構(gòu)建空地一體的災(zāi)情事故救援網(wǎng)絡(luò)保障體系，確?？罩?、地面兩線救援的有效實施。空地救援網(wǎng)絡(luò)體系可以作為多元化的網(wǎng)絡(luò)救援體系可以廣泛用于醫(yī)療應(yīng)急救援、通信保障救援、水域消防救援等。該體系是災(zāi)害事故救助體系的完善和補(bǔ)充，并不取代原有災(zāi)害事故救助體系，因此不會出現(xiàn)組織機(jī)構(gòu)重建和資金浪費的情況。我們的設(shè)想是，在原有災(zāi)害事故救助體系基礎(chǔ)上，選擇一家救援能力較強(qiáng)的單位，購置一架或幾架無人直升機(jī)，建設(shè)起空地救援網(wǎng)絡(luò)體系的雛形。然后逐步以該城市為中心，在全域范圍內(nèi)建立以城市為中心的空地救援網(wǎng)。我建議在無人機(jī)中選用無人直升機(jī)，是因為直升機(jī)好操控、可以實現(xiàn)自主懸停，不用改擴(kuò)建停機(jī)坪等基礎(chǔ)設(shè)施，安全和飛行穩(wěn)定性、環(huán)境適應(yīng)性均比無人機(jī)和有人駕駛飛機(jī)更強(qiáng)，可完成目前工程固定翼監(jiān)控?zé)o人機(jī)無法實現(xiàn)的低速、低空，更適用于航空救援。當(dāng)然，這期間需要重新構(gòu)建組織體制：按救援類別組建管理機(jī)構(gòu)和功能部門，重新應(yīng)急處置專家和救援隊伍，分別應(yīng)對各類突發(fā)性救援；運作機(jī)制將配合空地救援網(wǎng)絡(luò)體系不斷完善；救災(zāi)應(yīng)急無人機(jī)裝備和專業(yè)飛控手隊伍亟待建立。一旦發(fā)生突發(fā)事件時，確保災(zāi)害事故應(yīng)急處置工作能正常有序開展。三、無人機(jī)航空救援應(yīng)用航空救援是中國近年來剛剛開始的行業(yè)和領(lǐng)域。事實上，最早用于軍事的無人機(jī)就在應(yīng)用慢慢凸顯其救援的作用，可是，我們卻很少看到消防部門利用無人機(jī)救人的實例。航空救援通常是宣傳得多應(yīng)用得少，因為建造專門用于救災(zāi)救人的各種直升機(jī)需要特殊的場地和經(jīng)費，還得培訓(xùn)專業(yè)操控手，費時費力。而無人機(jī)尤其是無人直升機(jī)具有震顫小、噪聲小、可靠性比較高的飛行品質(zhì)，它構(gòu)造比較簡單，價格比較低，更為重要的是沒有起飛場地及跑道要求，能垂直起降、自由懸停，有高超的機(jī)動靈活性，遙控或自控方式多樣化，利于完成各種任務(wù)，并有效降低直升機(jī)駕駛員和任務(wù)人員的死亡率。所以無人機(jī)尤其是無人直升機(jī)是我們建立空地救援網(wǎng)絡(luò)體系的重要救援裝備。1.地震偵查救援今年4月雅安地震搜救過程中，國家地震災(zāi)害緊急救援隊使用空中搜索探測機(jī)器人（又名旋翼無人機(jī)）對災(zāi)區(qū)地形地貌、受損情況進(jìn)行空中排查，為國家地震災(zāi)害緊急救援隊的搜救工作提供了參考和依據(jù)。據(jù)介紹，該無人機(jī)在地震搜救過程中應(yīng)用，探測精度達(dá)到0.1米，可在200米低空連續(xù)飛行100公里。在地震發(fā)生的第一時間，由于山區(qū)道路受到地震影響而塌方斷道，加之通訊也受阻中斷，導(dǎo)致震中地區(qū)的第一手資料嚴(yán)重匱乏，為后續(xù)救援力量的部署和投放造成了決策的困難。此時，如果配備空地救援網(wǎng)絡(luò)體系，第一時間派出無人機(jī)對地震怎區(qū)域進(jìn)行全面?zhèn)刹?，則將為相關(guān)部門迅速提供各項受災(zāi)的詳細(xì)信息，從而為救援搶險贏得寶貴時間。2.醫(yī)療投放救援最初用在戰(zhàn)場偵查的無人駕駛迷你飛機(jī)，現(xiàn)在也廣泛用于傳送醫(yī)療樣品或定點投送救援物資。如今無人機(jī)在南非用于傳送醫(yī)療樣品到測試實驗室或緊急快遞藥劑，為南非人民的健康做出有益的貢獻(xiàn)。而美國創(chuàng)業(yè)公司也建立了一個定點投送的微型無人直升機(jī)運輸網(wǎng)絡(luò)。公司建立包括無人飛機(jī)充電站和通訊網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的服務(wù)體系，并有償?shù)卦试S援助提供方使用這些服務(wù)。目前，美國創(chuàng)業(yè)公司已經(jīng)制造出一款微型四翼遙控直升機(jī)的樣機(jī)。這款樣機(jī)可以搭載約1公斤的藥品或其他救援物資，而之后開發(fā)的機(jī)型將能運送約2公斤物品，不僅可以將食品、藥品和其他急需的物資及時地送往交通不便的偏遠(yuǎn)地區(qū)，將救援物資直接送達(dá)有需要的人手中。3.山地搜救救援去年7月，在西嶺雪山滑雪場，四川省首次進(jìn)行了無人機(jī)搜救測試。此次測試的是由中國航天科工系統(tǒng)仿真科技有限公司生產(chǎn)的“小鷹3A”型無人機(jī)，借助射頻技術(shù)將無人機(jī)技術(shù)與人員定位搜救相結(jié)合的遠(yuǎn)距離搜索技術(shù)。整套搜索系統(tǒng)由信標(biāo)、機(jī)載探測器、無人機(jī)、地面站、高分辨率相機(jī)、便攜式人員定位搜救器六部分組成。這意味著，中國山地救援體系長期沒有自己航空支持系統(tǒng)的狀況成為歷史。隨著登山者逐年遞增，登山事故在四川發(fā)生的幾率較高。山地救援主要是在海拔3500米以上的高山或者原始森林中進(jìn)行，對技術(shù)裝備要求很高。比如繩索，就需要彈性和韌性非常好的登山繩；擔(dān)架，則是要可折疊的輕便擔(dān)架。由于通訊不暢和人員定位不準(zhǔn)等原因，常常使救援難以展開。救援隊也曾使用過直升飛機(jī)尋找失蹤人員。但使用直升飛機(jī)要辦理很多手續(xù)，至少要耽擱三四天時間。更關(guān)鍵的是，由于救援多發(fā)生在丘陵、峽谷地帶，而直升飛機(jī)飛行高度高，尋找起來也很難。相比直升飛機(jī)，無人機(jī)更適合四川山地救援的地形特點。無人機(jī)短距離就可以起飛，上天后在直線10公里范圍內(nèi)就可激活信號源，從而迅速定位出被救者的準(zhǔn)確位置。并且，無人機(jī)還能在空中拍照、攝像。即便失蹤者沒有攜帶信號源，地面人員也可以根據(jù)傳回的照片分析被救者所在的位置。4.水域遇險救援今年7月，中國首架救援用復(fù)合式共軸雙旋翼無人直升機(jī)在遼寧省完成“水域遇險搜救演習(xí)”，這是我國搜救史上首次以復(fù)合式共軸雙槳無人機(jī)直升機(jī)完成的水上搜救項目。當(dāng)時假定某水域內(nèi)因暴雨造成水面上漲，有人被困在河道內(nèi)。無人機(jī)操控人員到達(dá)現(xiàn)場后，1分鐘內(nèi)即可對無人直升機(jī)進(jìn)行調(diào)試和安全設(shè)備對接，攜帶救生衣服、救生圈等救生器材并拖拽救生引繩平穩(wěn)起飛，此時地面站實時回傳了無人直升機(jī)返回的圖像，可以在近百米寬的水域范圍內(nèi)準(zhǔn)確地將救生繩及救生器材投放給被困人員。從無人直升機(jī)起飛到準(zhǔn)確投遞，耗時不過5分鐘。5分鐘，我們就可以挽救一個生命！而不是眼睜睜看著釣魚者在長達(dá)兩個半小時內(nèi)被洪水淹沒、卷走。現(xiàn)在國際無人直升機(jī)發(fā)展方向趨于認(rèn)同共軸式直升機(jī)。這款沈陽通飛航空科技有限公司設(shè)計的復(fù)合式共軸反槳直升機(jī)，采用共軸雙層主尾旋翼設(shè)計，以同軸雙層主旋翼反向轉(zhuǎn)動的工作方式，在為直升機(jī)提供升力的同時，克服了單旋翼直升機(jī)的反扭力，使飛行姿態(tài)更穩(wěn)定。它在相同級別的發(fā)動機(jī)下，有效載荷較單槳直升機(jī)更大，更安全，體積相對較小，也便于更小的場地起降，適合更小的地面車輛進(jìn)行運載。在單主旋翼、單尾旋翼、一對主尾旋翼或雙尾旋翼發(fā)生故障時，該機(jī)都能安全降落。甚至可在低空發(fā)動機(jī)熄火的情況下，亦可不依靠飛行經(jīng)驗就能使共軸直升機(jī)的平穩(wěn)著陸，提高了發(fā)動機(jī)熄火后迫降的生存機(jī)率，安全性和穩(wěn)定性均有較大提高。經(jīng)過兩年多的技術(shù)完善和論證飛行，證明該無人直升機(jī)具有操作簡單、抗風(fēng)能力強(qiáng)、任務(wù)載荷大、安定性高等特點，水域救援時可以利用直升機(jī)將救生引繩運送給被困人員，使其通過救生引繩獲得救生圈、救生衣等器材，從而獲救。5.高層火災(zāi)救援在撲救高層建筑火災(zāi)時，經(jīng)常會使用舉高消防車實施救人，但是在實戰(zhàn)中經(jīng)常會遇到舉高消防車無法靠近火場、操作升降緩慢、被困人員多等實際情況，有的基層中隊還沒有配備舉高消防車，這些都給救援工作帶來了一定難度。如果建立起空地救援網(wǎng)絡(luò)體系，此款復(fù)合式共軸反槳救援用無人直升機(jī)項目可以解決這些困難，首先將救生引繩掛于直升機(jī)底部的掛鉤上，然后利用控制器將救生引繩運給被困人員，被困人員利用救生引繩獲得軟梯等救生器材，從而得到逃生。雖然目前我國已經(jīng)研發(fā)出的無人直升機(jī)類型涉及汽油動力、甲醇動力、鋰電動力等。除了軍用，農(nóng)藥噴灑直升機(jī)、消防救援用遙控直升機(jī)、爆破救助用直升機(jī)、航拍直升機(jī)等民用機(jī)型已經(jīng)初步實現(xiàn)技術(shù)穩(wěn)定并可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整定制。但目前廣泛應(yīng)用的單旋翼無人直升機(jī)存在操作難度大、操作手培訓(xùn)時間長等難題。復(fù)合式共軸反槳直升機(jī)采用共軸雙主旋翼形式，復(fù)合了尾槳設(shè)計，使安全和飛行穩(wěn)定性、環(huán)境適應(yīng)性均有所提高，控制上無需復(fù)雜昂貴的飛控、平衡儀等電子設(shè)備即可進(jìn)入懸停姿態(tài)，故適合更多的低端民用市場，可完成目前工程固定翼監(jiān)控?zé)o人機(jī)無法實現(xiàn)的低速，低空，且無法懸停的缺陷。這款無人機(jī)還可用于危險品泄漏事故的放空點燃、高空火情偵察等科目救援，可以在消防安全部門廣泛應(yīng)用。6.反恐監(jiān)測救援無人機(jī)還可用于突發(fā)事件的監(jiān)測，2008年奧運會將無人直升機(jī)作為安保使用，并裝備了我國第一批數(shù)字化應(yīng)急指揮車。在突發(fā)群體性事件時，可在空中為指揮部提供第一現(xiàn)場的視頻資料，為決策者提供參考，另外還可以攜帶催淚瓦斯彈發(fā)射裝置，搭載平臺上還能同時攜帶無線擴(kuò)音設(shè)備對現(xiàn)場進(jìn)行空中指揮。再以我曾參與的一次海南反恐演習(xí)為例，無人直升機(jī)可以馬上升空并對恐怖分子劫持人質(zhì)所在的大樓外圍進(jìn)行全方位的監(jiān)控，在爬墻機(jī)器人的配合下，可以監(jiān)控恐怖分子的活動，也可以通過搭載聲控設(shè)備對其進(jìn)行政策宣傳或發(fā)射催淚彈。當(dāng)暴力恐怖犯罪分子給各族人民群眾生命財產(chǎn)安全和社會穩(wěn)定帶來嚴(yán)重危害時，無人直升機(jī)的應(yīng)用將能夠?qū)Φ孛娴目焖贉?zhǔn)確搜捕并承擔(dān)各種應(yīng)急救援功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對城市全方位掌控。切實提升各族群眾安全感，保障各族群眾安居樂業(yè)。四、無人直升機(jī)研發(fā)現(xiàn)狀無人駕駛直升機(jī)是無人機(jī)乃至航空領(lǐng)域的一個重要組成部分，是集空氣動力學(xué)、材料學(xué)、控制學(xué)等為一體的綜合科學(xué)。無人駕駛直升機(jī)不僅為軍事技術(shù)和工程應(yīng)用領(lǐng)域提供了不可缺少的任務(wù)搭載平臺，也最大程度地服務(wù)于日常生活，事實上在“航空救援應(yīng)用”這一概念沒提出之前，已經(jīng)多次用于應(yīng)急救援。早在2003年，沈陽通飛航空科技有限公司應(yīng)東北輸變電公司要求，設(shè)計了90級甲醇引擎電力架線巡線直升機(jī)，用于應(yīng)急供電線路的架設(shè)、農(nóng)田果園的跨越飛行、水面的不封航架線等。沈陽通飛航空科技有限公司始運營于1996年，公司前身為沈陽阿賓哥伺服電子科技開發(fā)有限公司，是中國最具影響力的無人駕駛直升機(jī)研發(fā)機(jī)構(gòu)之一。專注中國無人直升機(jī)研發(fā)十六年，研發(fā)出的無人直升機(jī)類型涉及汽油動力、甲醇動力、鋰電動力等。擁有“小型油動多用途直升機(jī)”、“流線運動型直升機(jī)外觀設(shè)計”、“仿生學(xué)直升機(jī)”“復(fù)合式共軸反槳直升機(jī)”等多項國家發(fā)明專利，成功研制出了全長1.5至6米（5-350公斤級）三個系列十余個品種的各排量無人直升機(jī)，設(shè)計曾成功應(yīng)用于各大軍區(qū)、中國奧組委、南極科考隊、美國颶風(fēng)災(zāi)害評估部門等，與中國空軍裝備部、航空裝備研究所、空軍第三飛行學(xué)院、海軍航空工程學(xué)院、中國科學(xué)院等單位在技術(shù)上建立了良好的合作關(guān)系，多次承擔(dān)政府相關(guān)的無人機(jī)科技項目，是國內(nèi)最早從事汽油動力無人直升機(jī)研發(fā)的團(tuán)隊。2005年5月，沈陽通飛航空科技有限公司與吉林省某消防支隊特勤中隊聯(lián)合進(jìn)行了消防救援用無人機(jī)的設(shè)計工作，在原SERVOHELI-260工程無人直升機(jī)基礎(chǔ)上成功研制了消防救援用無人直升機(jī)，論證無人直升機(jī)的救援應(yīng)用。其中的“水域、沼澤等災(zāi)害事故救人科目”充分發(fā)揮了無人直升機(jī)輕便、靈活的特點，利用直升機(jī)將救生引繩運送給被困人員，使其獲救。該項目在后來的消防設(shè)施創(chuàng)新成果會上通過專家評審，同年公安部向全國的消防系統(tǒng)進(jìn)行了介紹。此款消防救援用單旋翼無人直升機(jī)是無人直升機(jī)首次在消防救援系統(tǒng)的應(yīng)用。但當(dāng)時無人直升機(jī)普遍存在操作難度大、操作手培訓(xùn)時間長等難題。目前，沈陽通飛航空科技有限公司自主研發(fā)的復(fù)合式共軸雙槳直升機(jī)解決了這一技術(shù)難題，它屬國內(nèi)首創(chuàng)，是具有國際先進(jìn)水平的小型無人直升機(jī)。具有操作簡單、抗風(fēng)能力強(qiáng)、任務(wù)載荷大、安定性高等特點。現(xiàn)在，基于復(fù)合式共軸雙槳技術(shù)的消防救援用無人直升機(jī)已經(jīng)完成中試，可以在消防安全部門廣泛應(yīng)用。無人直升機(jī)飛控師研修班也正式開課，中國無人直升機(jī)專業(yè)飛控手隊伍將逐步完善。空地救援網(wǎng)絡(luò)體系的建立指日可待。五、航空救援未來展望20世紀(jì)90年代以來