无人机也能“耍杂技”,你不知道的喷火垂直起降无人机

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民间艺人在街头表演杂耍，观众们最爱看的就有喷火表演，表演者口含酒精，对准手中火把的烈焰喷吐过去，伴随着一声轰响，顿时火光剧烈燃烧，场面壮观，十分刺激。现在，这种喷火表演已经不只是街头艺人的专利，无人机也可以在飞行中玩喷火，“耍杂技”的手艺一点儿也不逊色。在2017天津直升机博览会上，天津全华时代公司就带来了这样一款喷火无人机，向大家展示了它空中喷火的绝技。

喷火垂直起降无人机

高压线路的“清道夫”
过去常听说飞机或者无人机用于森林灭火，机身携带巨大的储水舱，飞至火场进行高空灭火作业，充当的是“救火队员”的角色。在2017天津直升机博览会上，见到天津全华时代公司的喷火无人机，本刊记者首先一个疑问就是，它是用来干嘛的?见到着火见火不救也就罢了，难不成还要去当“纵火犯”?
其实，这款无人机的任务还真是光天化日之下去“放火”,只不过，放火的对象是高空中电线上的塑料、布条等漂浮物，这些废弃物飘挂在高压电线之上，严重时可能会引起线路故障，故而必须及时进行清理和消除。此外，每年三四月份，很多市民喜欢在城市市内的广场、公园场所放风筝，周围很可能有高压线路，这种时候城市辖区内有的片区供电局每周都有一两次异物缠绕高压线隐患，如遇雨雾天气，极易造成跳闸停电事故。没有无人机清除高压线路上的异物之前，所采取的主要做法是先停电，让工作人员利用导线飞车到达异物悬挂点，进行人工清除，这样的方法耗时耗力，危险系数很大，也给停电客户带来不便，而用无人机挂载相关设备代替人工进行此项作业，通过近距离实施喷火，可以更加准确、快速地实现对高空线路的巡检和及时清理，效率高、安全性强、成本低的优势非常明显。
有人可能会问，烧异物的同时，高压线会不会因为温度过高而受损?本刊记者通过采访了解到，这个担心没有必要，喷火无人机能够精确地控制喷火的位置、时间等，另外，喷火无人机清理的对象以缠绕在高压线上的塑料物为主，在喷火的瞬间就能把垃圾燃烧，而对高压线没有损害，着火点最高温度会控制在四百度左右，一般的高压架空线，比如裸露的钢芯铝绞线，其熔点是六百度以上，高压线在短暂高温下并不会有任何损坏。

2017天津直升机博览会上，全华时代公司展台一景

喷火作业系统
据介绍，该无人机机载喷火系统是自主研发的高效率低油耗的无人机可搭载的装置，该系统结构采用全碳纤维结构设计实现工业三防，全碳油箱防火性极强，该系统体积小，质量轻，操作灵活，使用双通道信号控制喷火器，使用时简单，安全。喷火系统含状态指示灯和保险开关防止失误操作所带来的严重后果及实时监控喷火器状态。同时维修简便，适应各种环境下持续工作。
喷火作业系统的设计并非一般人想象的那般简单，要知道，普通无人机火舌一靠近高压线，就会直接被吸过去，所以，喷火无人机作业时首先是将喷洒雾化水珠状的汽油作为燃料，点火后熄火，以避免电磁干扰，然后对燃烧的塑料垃圾喷洒助燃剂，持续让垃圾物燃烧。

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该喷火系统具备两种工作模式，一个是持续模式，该模式下火焰持续喷射，但油耗量较大，用于烧毁大量挂载物；一个是点射模式，该模式下火焰喷射更省油，持续性强，喷射距离更远，用于烧毁小量挂载物。作为高空危险作业，机载喷火系统在使用上有着严格的标准。使用前，要检查管路是否松脱，电源线，信号线是否破损。如有损坏，要及时维修。还要清除喷头和点火针上的积碳等杂物，同时，将信号线连接至接收机对应通道。接着，打开遥控器，接通电源，对接收机和遥控器对频。通过遥控器测试水泵和点火功能是否正常，检查开关状态。通过遥控器关断水泵和点火电路。向油箱中加入适量燃料，调整油管长度，盖紧油箱盖。地面测试喷火，各项功能正常即可升空作业。若出现漏油，点火不成功，要立即检查设备，或返厂维修。

2017天津直升机博览会上，全华时代公司展出的喷火无人机平台，是一款六旋翼无人机

使用中，还要注意一些操作细节，比如点火头高温，带电，不可随意碰触。点火针不可短路，尖端间距不可调节过大。点火器不可长时间持续工作，一次点火时间不超过规定时间。加油后油箱盖必须扣紧，油箱盖扣上后转动油箱盖，再向外扣动不脱落即可。上电状态下严禁喷火器喷口对人。使用后必须排尽油箱和油泵及管道中的残油，等等。


平台优势
据了解，天津全华时代公司展出的喷火无人机，其无人机平台为六旋翼无人直升机，在其上配置喷火除异物系统，使之具有多路图像传输、喷火控制和多电源分配等功能。六旋翼无人直升机，是一种六自由度的垂直起降飞行器，机身、旋臂和起落架由碳纤维复合材料制成，它的六个螺旋桨呈六边形顶点位置分布，六个螺旋桨速度作为六个输入力，六个自由度的位置作为输出。需要说明的是，六旋翼无人直升机的六个螺旋桨的旋转方向不尽相同，是通过改变螺旋桨的速度来改变无人直升机的姿态和位置的。就控制方面来说，六旋翼无人直升机控制系统是保证其稳定性能的关键，因此对六旋翼无人直升机控制系统的研究是尤为重要的。
之所以选择六旋翼无人机作为高空喷火设备的搭载平台，主要在于六旋翼无人机具有独特的优势：其一，操控性方面，六旋翼的操控是最简单的，不需要跑道便可以垂直起降，起飞后可在空中悬停。它的操控原理简单，操控器四个遥感操作对应飞行器的前后、左右、上下和偏航方向的运动。

全华时代公司的喷火无人机进行喷火测试场景

其二，自动驾驶仪方面，六旋翼自驾仪控制方法简单，控制器参数调节也很简单。相对而言，学习固定翼和直升机的飞行不是简单的事情。固定翼飞行场地要求开阔，而直升机飞行过程中会产生通道间耦合，自驾仪控制器设计困难，控制器调节也很困难。
其三，可靠性方面，六旋翼无人机也是表现最出色的。若仅考虑机械的可靠性，六旋翼没有活动部件，它的可靠性基本上取决于无刷电机的可靠性，因此可靠性较高。
其四，勤务性方面，六旋翼的勤务性是最高的。因其结构简单，若电机、电子调速器、电池、桨和机架损坏，很容易替换。而固定翼和直升机零件比较多，安装也需要技巧，相对比较麻烦。
其五，稳定性方面，六旋翼无人直升机与四旋翼无人直升机相比，因为多出了两个冗余的旋翼，当遇到较强外力干扰或者部分旋翼受扰动时能表现出更好的稳定性和跟踪性，也正因于此，六旋翼无人机将更加适用于在危险和恶劣的环境下工作，可按预定飞行航迹自主飞行、拍摄，机身轻巧，在军事和民用领域都具有广阔的应用前景，可以用于执行资料收集、测绘、监测、侦察等多种空中任务。


结语
天津全华时代公司在展会现场还有影像资料，从画面上可以看到，一架多旋翼无人机徐徐升起。忽然一道火龙从飞机前端喷出，猛烈灼烧前面高压线上的一个飘挂物，短短两三分钟，飘挂物就被灼烧殆尽。这是全华时代公司喷火无人机及其作业系统开展无人机喷火除异物作业的典型场景。通常在喷火作业前，可以进行一些模拟试验，测试喷火控制回路与瞄准图传通道，把控安全作业距离，以确保无人机喷火除异物作业的成功。