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無(wú)人機(jī)和其它機(jī)器人一樣，要在危險(xiǎn)或未知的環(huán)境代替人類從事繁重枯燥的作業(yè)。因?yàn)槌杀镜雀鞣N考慮，無(wú)人系統(tǒng)的安全系數(shù)要低于有人系統(tǒng)，比如，有人飛機(jī)大多數(shù)配備兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，而無(wú)人機(jī)大多數(shù)配備一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)。但正因?yàn)橛布渲玫囊?guī)格低于有人系統(tǒng)，就更需要按照嚴(yán)格的飛行準(zhǔn)備程序和要求開(kāi)展作業(yè)，以盡最大可能確保飛行安全。我們此次帶來(lái)科考的大白鯊無(wú)人機(jī)，是一套固定翼的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，由于是一套新研制的無(wú)人機(jī)，在國(guó)內(nèi)并沒(méi)有大量的飛行測(cè)試。它的機(jī)體結(jié)構(gòu)、動(dòng)力、導(dǎo)航飛控等各個(gè)子系統(tǒng)能勝任南極冰蓋的環(huán)境嗎?2014年12月16日，懷著興奮而又忐忑的心情、我們開(kāi)始了緊張的組裝測(cè)試工作。
組裝完成的大白鯊無(wú)人機(jī)
當(dāng)完成機(jī)翼、尾管和機(jī)身的組裝后，一架翼展5.4米、長(zhǎng)度3.2米的飛機(jī)就展現(xiàn)在冰雪面上，而它特別的前三點(diǎn)式雪橇恰是為在冰雪面起降量身定制。當(dāng)機(jī)體安裝完畢后，我和飛行操縱手曾慶儒一起檢查了所有的螺釘、連桿、鉸鏈，證明沒(méi)有機(jī)械故障隱患。
左起：機(jī)械師費(fèi)宇豪、梁建宏、曾慶儒
第二個(gè)比較特殊的系統(tǒng)是導(dǎo)航系統(tǒng)。雖然經(jīng)過(guò)了上千小時(shí)的飛行測(cè)試，但來(lái)到南極環(huán)境卻還是第一回。愛(ài)好戶外運(yùn)動(dòng)的人一般都掌握用手表、太陽(yáng)找北的方法，但是要找到更精確的“真北”，就需要手持GPS的幫助，首先在A點(diǎn)放下標(biāo)記，然后手持GPS往大致的南方走，保持手持GPS讀數(shù)經(jīng)度不變，緯度改變，達(dá)到一定距離后停下標(biāo)記B點(diǎn)，在B點(diǎn)向A點(diǎn)望去，那就是“真北”的方向。
曾慶儒把無(wú)人機(jī)訓(xùn)練機(jī)搬回集裝箱，設(shè)備箱前、后已經(jīng)吹出了小雪丘
這套導(dǎo)航系統(tǒng)校準(zhǔn)真北的原理是類似的，A、B點(diǎn)的距離要求大于80米，我和曾慶儒反復(fù)執(zhí)行磁場(chǎng)校準(zhǔn)流程，每次都要拖動(dòng)飛機(jī)80米，但是得到磁場(chǎng)航向誤差始終大于40度，而飛控系統(tǒng)建議的磁航向誤差是小于10度！哪里出了問(wèn)題？我一時(shí)六神無(wú)主，只好打衛(wèi)星電話向國(guó)內(nèi)求助，此時(shí)已經(jīng)是北京時(shí)間夜里12點(diǎn)，電話直接打到了導(dǎo)航系統(tǒng)的首要設(shè)計(jì)者那里，他給我的建議是排除現(xiàn)場(chǎng)的干擾。哪里有干擾？我站在中山站南50公里的冰雪面上，只聽(tīng)見(jiàn)呼呼的風(fēng)聲和發(fā)電機(jī)艙低沉的隆隆聲，唯一的懷疑只好落在這臺(tái)幾十千瓦的發(fā)電機(jī)上，難道在近百米距離上它對(duì)磁場(chǎng)有干擾？關(guān)閉發(fā)電機(jī)后，又是一番校準(zhǔn)，得到的磁航向誤差在20~40度不等。
在冰雪面停放的大白鯊無(wú)人機(jī)，機(jī)頭指向盛行風(fēng)方向
經(jīng)過(guò)一天的折騰，調(diào)試進(jìn)程因?yàn)椤罢也坏奖薄倍鴷簳r(shí)停下來(lái)，我們把小設(shè)備放回集裝箱里，大白鯊拆卸主翼后，索性直接停在冰面上。過(guò)了十二點(diǎn)，地吹雪又開(kāi)始刮起來(lái)，我們躺下休息時(shí)已經(jīng)不知道是幾點(diǎn)。也許是因?yàn)樾碌沫h(huán)境刺激了大腦，夜里我做了一系列奇怪的夢(mèng)，在第一個(gè)夢(mèng)里，一個(gè)叫“北”的人在五道口鐵道對(duì)面向我招手，當(dāng)火車(chē)開(kāi)過(guò)、護(hù)欄打開(kāi)的時(shí)候，那個(gè)人不見(jiàn)了；在第二個(gè)夢(mèng)里，我用衛(wèi)星電話給他打電話，無(wú)論我怎么擺放天線，他的聲音始終混沌不清；在第三個(gè)夢(mèng)里，電話終于清楚了，他說(shuō)他要考我的研究生，我們正聊得投機(jī)的時(shí)候，他突然問(wèn)我是不是導(dǎo)航專業(yè)的，我頓時(shí)頭大了……
50公里冰蓋自動(dòng)氣象站
機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 轉(zhuǎn)發(fā)
2015年3月24日
