无人机装备环境适应性举措

摘要：针对现实西南地区频发的灾害事故中，对无人机装备的环境适应性提出的更高要求，提高无人机装备的环境适应性不仅可以通过结合影响无人机物理因素来优化物理结构设计达到，还可以通过制度层面加大无人机环境适应性方面的培训力度来实现。现阶段该地区消防救援队伍配备的无人机，主要是通过市场直接买入，无人机的性能和材料的选择都是地方公司自主进行设计，在无人机研发过程中，并未过多的结合消防救援队伍实际进行，这就导致了无人机并不是完全适应消防救援队伍的任务实际，在利用这类无人机执行任务时，就有可能存在无人机不能很好的满足任务需求的情况。例如在今年凉山州执行打火任务时，山上火势很大，队伍到了任务区域需要在短时间内掌握火灾的具体情况，而单位配备的 X-6L 多旋翼无人机到了火场后，需要进行安装、检查、寻找合适起降区域、架设等一系列步骤，所需时间较长，在这种情况下就有可能耽误最佳的打火时机。而且该类无人机的材质主要是碳纤维，机身质量较轻，耐火能力较弱，火场的环境比较复杂，紊乱的气流和高温等环境会对无人机造成一定的影响。因此在无人机环境适应设计方面需要根据消防救援队伍任务实际需要进行合理设计。

关键词：无人机，环境适应性，消防救援

1.1 无人机装备温度控制设计措施

由于环境温度对无人机装备性能影响较大，因此对温度方面的设计是提高无人机装备环境适应性的重要环节，检验温度设计的合理性就必须进行相关的实验，只有进行了相关实验才能利用数据分析无人机装备对环境的适应性和无人机装备的在这个环境条件下的可靠性。在西峰山基地进行利用飞马垂直起降无人机进行获取西峰山正射影像图的任务时，就发生过因当天气温过高使无人机载荷温度过高而导致无人机无法起飞的情况。温度控制设计主要采取一下措施完成：尽量选用低功耗、低热阻的元件；将发热大的元件安装在散热快的位置，缩短热传导距离；大功率的元件使用大面积的导热版，加强其散热效果等。对于不同功率的设备，其温度控制设计方法也不同。对于中小功率设备，主要采用热传导、自然对流等自然冷却措施，对于大功率装备，可以采取加装散热片和散热风扇的方法进行散热。如今无人机行业发展迅速，装备更新升级速度较快，无人机装备的功耗越来越大，体积越来越小，芯片的运行速度也越来越快，芯片在高速运转过程中，表面温度很高，尤其是在高负荷运转时，芯片温度会高出其本身承受范围，容易造成芯片运行故障，为此应积极采取新的温度控制技术和措施来解决无人机装备散热问题。

1.2 防振抗冲击设计措施

面对复杂多变的灾害环境，无人机装备系统可能受到振动、冲击等环境的影响，造成装备损坏以及失效。例如在森林火灾救援时，无人机装备可能会受到火灾引起的气流冲击、在进行地震救援任务时，无人机地面站也会遭受余震的冲击而导致地面站段坏。因此，在设计时，应根据装备的环境平台和设计方案，采取可靠、有效的防震抗冲措施，并通过具体震动冲击实验，来验证装备防震动抗冲击设计效果，确保装备具有较好的抗冲击防震动能力。无人机装备防震动抗冲击设计可以采取对装备进行加固，设计震动、冲击防护系统等措施完成。

1.3 电磁防护设计措施

随着电子设备的快速发展和广泛应用，在我们周围形成了越来越复杂的电磁环境。但频谱资源是有限的，如果多台无人机装备同时使用，装备间使用的无线频段会互相干扰，可能会出现串频的现象，造成无人机不受控制而损坏。而且地震灾害产生的电磁干扰也会对无人机造成影响。随着科技的发展，无人机装备性能和精度也越来越高，对电磁信号接收的灵敏度也越来越高，为了避免无人机因串频而损坏，需要采取必要的措施对装备进行防护，如减少天线暴露部分、优化电路布局等。

1.4“三防”设计措施

无人机防护设计，主要是材料的选择、电子元件防护、电路设计、结构构造设计、工艺防护和技术管理等方面的工作。

1.4.1 无人机装备的材料防护措施

根据不同自然灾害的特点和设计方案，为无人机装备选择适合的制作材料。例如无人机内部有一些关键性的电子元件，这些电子元件需要有很高的可靠性，一旦发生腐蚀或损坏就会使无人机装备产生严重的故障，对于这些关键的电子元件，如果不宜采取其他防护措施的前提下，对其制作材料的要求也就比较高，应选用耐腐蚀性高的金属材料和不易被霉菌腐蚀、耐老化的非金属材料。对于一些耐腐蚀性较低的材料，在不影响其性能的前提下，可以采取镀层的方法对其进行防护。

1.4.2 无人机装备的工艺防护措施

无人机装备的工艺防护，原理就是在无人机装备表面及其内部耐腐蚀性较弱的零部件表面镀上一层保护膜，使其和外界环境进行隔离，使这些元件和环境中的水分，氧气，霉菌等物质无法直接接触，从而达到防护的目的[14]。

1.4.3 无人机装备的结构防护措施

针对云南、重庆等地区温度和湿度较高的环境条件，无人机装备系统设计，应尽量结合当地气候特点进行。不同金属单质或化合物的化合价不同，在一定条件下可能发生置换反应，因此在无人机进行结构设计时，应尽量避免无人机内部元件可能发生反应的金属或金属和非金属物质的直接接触。乘坐飞机的时候，如果我们仔细进行观察就会发现，飞机的外观上有很多的铆钉，通过查阅资料发现，一架飞机上有十几万的铆钉，大型飞机甚至有上百万的铆钉，我们知道大多的装备都是采用焊接的技术进行建造，而飞机却用铆钉进行连接，这是因为经过铆钉打造出来的飞机零部件拥有很高的强度，而且它的质量还很轻，而且随着科技的发展，新型材料的应用，如今的铆钉质量越来越轻，强度也越来越大，制作还十分的精准，达到了微米级的控制，而且每个铆钉都有编号，可以显示出它的使用年限情况，提高飞机的安全系数。在无人机装备的设计过程中，也可以尝试使用铆钉连接技术，提高无人机装备各零部件之间连接的稳定性。

1.5 加强无人机环境适应性方面人才力量建设

虽然现在无人机装备系统发展较为迅速，但在消防救援队伍中无人机装备力量的建设还存在很大不足，很多单位并没有配备无人机装备。已经配备无人机装备的单位，也存在营区附近有机场，属于为禁飞区、单位对无人机管控较严，不能擅自使用、能够熟练操作使用，会维修保养的人才不足的情况。在执行森林火灾火情勘察任务时，总是会出现这样或那样的问题，例如电池没电，飞机无法解锁，视频无法传输等。这些问题反映出操作人员对无人机的了解还存在较大不足，及时处理故障的能力还有很大的欠缺，也说明了在日常的训练中，无人机的专业训练还不够充分，因此，需要加强相关领域人才力量建设。

1.5.1 加强无人机环境适应性方面人才力量建设，提高专业技能

根据实际情况，可以聘请技术专家和地方单位专业人员到中队进行相关理论辅导和专业培训，也可以采取定期选派干部骨干去相关单位进行专业培训的方式，提高业务骨干熟练使用无人机环境适应性等专业软件的能力，从而加强无人机环境适应性人才力量建设，提高专业技能。