银英航空 | 大型无人货机进入“适航”时代

中国是无人机大国，占据全世界无人机70%的市场份额。消费级无人机世界领先，工业级无人机也发展迅猛，捷报频传。

全球首款吨位级大型货运无人机，中国的AT200于2017年在陕西蒲城内府机场首飞。其有效载荷1.5吨，续航时间长达8小时、航程2183公里。2018年10月26日，历时3个小时飞越秦岭，完成了陕西蒲城往返丹凤的载货转场飞行实验。

2018年，航天时代电子与顺丰共同开展了飞鸿-98大型物流无人机演示飞行试验；2020年，丰鸟航空使用飞鸿-98进行大型物流无人机载货转场飞行，成功从宁夏到达内蒙古。

2018年6月18日，京东第一架大型货运固定翼无人机总装下线。这款名为JDY-800的无人机于11月成功首飞。2020年11月，京东在四川自贡凤鸣通用机场顺利进行了载货检飞，取得了京东支线物流无人机试验的阶段性成果。

中国民航局适航审定司与时俱进、积极研究，提出了基于风险的无人机审定原则，并出台了试行的《高风险货运固定翼无人机系统适航标准》。在此标准的指导与要求下，2020年12月，鸿雁（HY100）大型无人机在全国率先获得民航局的“设计生产批准函”，这是我国大型无人机适航工作的一个里程碑，具有重大意义。将为后续大型无人机适航标准的制定和完善提供参考，也将激励更多机构加快大型货运无人机的研制。 

【大型货机无人机的探索】

与有人客机和货机相比，无人货机具备明显的技术、性能、成本优势，特别在消除飞行员人为因素方面更是具有巨大的潜在优势。无需考虑飞行员的疲劳、生病等其它人为意外问题，受天气条件的限制少，减少驾驶员人为因素事故，时刻安排灵活；减少与驾驶员相关的配套设计，如空调系统、氧气系统等，提高商载；减少空勤人员的工资及福利，解决飞行员短缺及人体疲劳极限，降低研制和运营成本。

不仅中国的顺丰、京东等物流、快递公司在加快大型无人货机的研发与布局，国外亚马逊、联邦快递等巨头都在积极研发、探讨具体技术细节。联邦快递创始人史密斯多次表示，希望能将公司的有人货机机队转换成无人机队。在重视翼身融合体新概念无人货机的同时，还积极参与将有人飞机改装成无人驾驶的研究。不久前，联邦快递联手Reliable Robotics，正尝试将Cessna 172和Cessna 208打造成自动驾驶货运飞机；荷兰还成立了一个研究组织，叫做“无人货运飞机平台（PUCA）”，其成员单位提出了多个涡桨和喷气货运无人机方案；英国政府资助了一项名为“与航空评估有关的自主式系统技术（ASTRAEA）”的研究项目，该项目团队通过地面操作员遥控，于2013年成功完成一架“喷气流”飞机往返500英里的试飞。

【技术路径1——全新设计】

一款新的无人货机，能从一开始就按专为物流场景设计，以满足货物运输这个最重要的功能。

无人货机可以取消驾驶舱、押运舱等与人相关的设计与布置，不必采用全密封舱结构，无需客机那样为保证乘客的自由呼吸而进行增压，降低舱内噪声设计要求，能简化机体结构，降低设计难度；可以采用新概念布局，减阻减重，增大可用空间和货舱容积。国内外提出了很多无人货机方案，有的还只是概念方案，有的已经试飞。比如斯洛文尼亚飞机制造商 Pipistrel 推出的混合动力无人机-Nuuva V20和Nuuva V300采用类似联接翼、尾部螺旋桨布局；

意大利Avio Aero公司的联接翼、翼吊螺旋桨、V尾布局；

北航、长鹰信质提出的多机身、机头进货无人货机方案等。

它们都有两个共同点，一是机身不再为圆形截面，而是比较方，相应地其集装箱不必为了适应圆形机身而上部切角，增大可用空间和货舱容积，能容纳更大的集装箱和更多的货物，也更方便货物的打包。比如，我国腾盾科技的无人货机，以及京东JDY-800“京鸿”无人货机，其机身就是一个头部整流过的大方腔。二是货物对飞行时间的忍耐力比旅客强多了，因此无人货机的巡航速度可以降下来，从客机的跨音速降为亚音速。基于这样设计的需求，机翼均为不带后掠角的平直翼，涡轮螺旋桨发动机，追求高升阻比，尽量省油，油耗经济性指标较好。

未来电动飞机技术成熟以后，无人货机的动力装置还可以采用混合动力模式——用传统燃气机带动发电机发电，再驱动分布式电动机，带动螺旋桨转动，运营成本将大为降低。

【技术路径2——改装设计】

当前市场上的货运飞机，要么是基于客机构型改进设计的原装货机，要么是对退役客机进行改装而来的客改货，都没有专为运货而设计，比如，737-800BCF、777F等。通过改进和改装，可以降低开发风险，减少关键技术的攻关，缩短研制和生产周期；降低适航审查费用、技术工作量和审查时间，减少设计和工艺装备的工作量，降低成本；还能保持不同用途飞机之间的通用性，降低客户使用经验、维修设备配套及人员培训方面的投入，可谓事半功倍。

前文中提到的AT200货运无人机就是在新西兰PAC公司的P-750XL通用飞机基础上改装的。飞鸿-98是以我国自行研制的多用途双翼运输机运5B为平台。ASTRAEA项目也是改装一架“喷气流”双发涡桨式支线运输机。

【展 望】

尽管无人驾驶技术已经达到了实际应用的水平，但据市场调查，仅有17%的民众愿意乘坐没有驾驶员的客机。不管折扣有多低，航空公司都可能无法说服乘客登上无人驾驶客机。

比起人们对客运航空的敏感，货机已经初步进入无人驾驶阶段。可以预测，未来10-20年，大型无人机货运仍然将是无人驾驶飞机的最佳应用场景。当今先进的客机驾驶系统早已经实现了高度智能化，在感知并躲避其他飞机的改装中具有天然的优势。因此，把退役客机改装成无人货机，将成为一种趋势。通过在驾驶舱内和机身上加装许多相机以及机载传感器，地面操控人员可以实时获得高清晰度画面，以及捕捉到飞机及其周围大气的关键信息，就和坐在驾驶舱操纵飞机一样。只要提高通信数据链的安全级别，降低地面操作人员的人为事故诱因，无人货机就能安全运营。从而积累更多无人驾驶的经验与数据，提升人们对无人驾驶安全上的信心，促进无人货机和无人驾驶客机的发展。