整理 | 夕颜
采访嘉宾 |通飞航空总工程师刘斌 / 飞行教员
出品 | CSDN(ID:CSDNnews)
今天的采访嘉宾有些不同。在我的印象中,这是一个不打算用中式演讲与人交流的人。因为很难,只有专业认真地回答问题,人们才能与从事无人机研究20多年的资深专家就座。
毕业于天津大学的刘斌,目前是沈阳天硕航空科技有限公司总经理、深圳通飞航空总工程师、民航局 UAS 飞行教员,1997 无人机设计工作始于年,是政府科技项目复合共轴双桨直升机负责人,拥有20多项国家专利,如小型油动多用途直升机、流线型运动直升机外观设计、仿生飞机器人、复合共轴反桨直升机。除此之外,刘斌还是第十三、十四、十五届政协文史委员会委员、中国工业博物馆顾问、沈阳工人村生活博物馆研究员、新华书店晚上8点特别讲师等。
这些耀眼的身份和荣誉不禁让人想象,他的工作和业余生活一定是丰富多彩的,也体现了他在航空领域的丰富经验。
刘斌说,这次采访唤起了他很多回忆,不知不觉中回答了很多。从十几岁第一次接触无线电遥控直升机到现在决心投身无人机科普教育,他回忆起自己与中国无人机发展史同轨的岁月。
刘斌几乎见证了中国无人机从零开始的过程,他自己也是推动中国无人机技术和应用历史车轮向前滚动的一部分。根据时间轴,刘斌的增长轨迹与中国无人机的发展过程相一致。
刘斌说,当苏联援助的拉拉时,中国自主研发的无人机始于新中国 17 靶机从中国撤离后,中国开始走向艰苦的自研之路。
1966 年 12 中国第一架无人机人机长空一号首飞成功。
1978 经过漫长的一年 12 中国成功模仿美国火蜂无人机,更名为长虹一号。
当这段历史的坐标定格为刘宾个人时,他从 1997 从无人直升机平台的改进和研发开始。
此后,无人机技术逐渐成熟,引起了各国的重视。
20 世纪 90 2003年代末,美国开始大力支持无人机研发,随后是中国 2000年左右,植保直升机、架线无人机和军用转信中继无人机相继推出,其中转信中继无人机也应用于北京奥运会安全。这些项目背后有刘斌的主持设计。
在此期间,刘斌成立了沈阳通飞航空公司,为野战部队和消防部门设计了几架无人直升机,其中许多项目得到了政府的支持。
2004 受中国科学院邀请,刘斌参加了中国无人机平台设计团队。
十多年后的今天,许多技术都实现了。例如,我们现在看到的数百架飞机改变了空中的队形和图案,这是编队重组技术的应用,X-47B 舰载起飞也实现了。
2010 年 11 刘斌和天津大学成立了无人机联合研究室,担任副主任。
2008~2011 多年来,刘斌和他的项目组利用多年的技术积累,设计了更稳定的飞行和更大的任务负荷,并得到行业专家的支持下,该机型目前正与无人机工程技术中心合作,进入定型阶段。
而在 2010 年后,相对困难的直升机控制技术成熟,
2011 年 9 刘宾主持设计是唯一获奖的民营企业,在国际无人机设计大赛中取得了不错的成绩,得到了极大的肯定。
2013 2000年,刘斌主持的无人机在第二届国际无人机创新大赛中获得实用性第一名。
到了 2015 四轴飞机遍地开花,飞行安全和管理问题也应运而生。为了使其可持续健康发展,中国正式出台了无人机驾驶员许可证管理制度。刘斌成为中国第一批无人机飞行教师 60 中国工业博物馆、沈阳科学宫、沈阳铁西区档案馆收藏了剩余的无人机设计作品。
同年,刘斌创办的沈阳通飞被通飞集团整体收购后,有相对自由的时间编写了一些航空教程、文物收藏和地方历史。
除此之外 7 除了公斤以下的消费无人机外,中国军用无人机长虹、翼龙、绝影、剑也走向了国际舞台,引起了国内外对中国无人机技术的关注。
刘宾与中国无人机同轨,克服了无数技术困难。
刘宾于无人机技术问题 1966 从可垂直起降的直升机开始。
由于当时国内没有油动直升机生产厂,刘斌本人首先对国外成熟机体进行了改进和优化,并考虑开发新型号。比如日本生产的第一台竞技直升机。这种国际 F3C 正规飞机用于竞技比赛,全套最低成本约合 1.6 1万元,破碎的配件需要从国外订购。为了节省时间,刘斌开始手工制作配件,并慢慢开始制作易损坏的直升机配件。
在制造竞技直升机配件的过程中,刘斌发现国外生产的遥控直升机本身仍存在一些问题,如:于是刘宾就开始计划设计更安全的双推拉结构直升机,筹措了大约 100 多万元生产了第一款 30 甲醇动力竞技直升机申请了他的第一项专利。这是中国最早的直升机批量产品。
刘宾早期的专利设计双推拉结构单旋翼直升机
后来,刘斌设计并生产了竞技直升机的竞技直升机外壳,由泰国材料制成的全包流线型运动直升机外壳,每套只有价格 50 当时日本生产的竞技直升机玻璃钢外罩价格为元 1600 元。
在竞技飞行领域做成这件事后,刘宾开始思考向工程应用进发,因为毕竟技术要落地到工程应用中才算是真正有了用武之地。
他说,从竞技飞行到工程应用,他的研究方向是偶然和不可避免的。2003 2000年,大连进行了四环线路改造时,需要在原供电线路的基础上安装新电缆。刘斌改装后的遥控架线直升机通过悬挂绝缘绳、合理布线等方式飞越供电线路,在连续电源下实施架线作业。
2005 大约在2000年左右,一些国内人士建议使用无人飞机玩具来寻求更大的经济价值,但刘斌更坚定地选择了工程无人飞机。虽然他放弃了巨大的市场利润蛋糕,但他认为工程应用程序可以更好地解决飞行平台的核心结构问题。也可以说,无人机从竞技飞行向工程应用的过渡,刘斌之前完成的材料选择加工工艺已成为无人机平台技术的基础。
在无人机的设计和研发中,遇到技术困难是很常见的。在工业层面,他遇到的第一个问题是应用程序。刘斌住在北方,最紧迫的问题是如何让无人机每年都在春天 5-6 级常态的大风天中飞行。最有效、最有代表性的还是。
共轴直升机共轴直升机具有很强的抗风性、任务载荷和操作稳定性,但俄罗斯一直掌握着共轴结构,中国没有成熟的可变距共轴直升机结构。
不要自己想!
因此,从无副翼论证机的设计,到图纸和样机的定型,再到研发资金的筹集,虽然有单旋翼布局直升机的大规模生产经验,但这是一段漫长的旅程。
在这种设计中,刘斌投入了自己的生命。在共轴原型测试过程中,速度高低,甚至发生莫名其妙的坠机事故。就在痛苦的时候,他突然发现,如果俄罗斯卡系列共轴直升机的航向控制结构被应用于 40 公斤以下的无人机也会有同样的隐患,
。由于共轴具有负载优势,因此应保留;如果航向控制存在问题,则应改变更安全的尾旋翼转向工作原理。很快,这台不符合国际共轴直升机概念的两层主旋翼共轴直升机诞生了。
说到刘斌到目前为止最具代表性的无人机设计作品,他毫不犹豫地回答说是,同类无人机产品具有国际先进水平。
经科技情报所技术查新,,它改变了俄罗斯共轴直升机通过桨距差控制航向的结构缺陷,可以实现俄罗斯共轴体积不小的缺点,甚至可以使直升机安全地完成伞降回收,而不炸桨。
此外,采用(刘斌专利技术)使安全和飞行稳定性、环适应性均有所提高。
servoheli-80X2 复合式共轴双桨无人机 | 图片已获授权
servoheli-260 复合式共轴双旋翼直升机设计图 | 图片已获授权
servoheli-260 复合式共轴双旋翼直升机成品 | 图片已获授权
servoheli-80X2 复合式共轴双旋翼直升机 | 图片已获授权
警用 servoheli-80cc 复合式共轴双旋翼直升机 | 图片已获授权
另外,这样的设计还使得在低空发动机熄火的情况下,可不依靠飞行经验就能使共轴直升机平稳着陆,提高了发动机熄火后迫降的生存机率,结构上的自稳设计,使直升机在低温条件下飞行,机械增稳也比电子增稳可靠,比如在零下 5 度,很多电子陀螺就已经出现失效的反应了,在燃料上也可以使用低成本的普通 93 号汽油,或者使用飞行过程稳定性更高、更环保的锂电池;姿态控制上无需复杂昂贵的飞控、平衡仪等电子设备即可进入悬停姿态,适合更多的中低端民用市场。军工客户因其姿态稳定,还可将现有的低成本且成熟的固定翼飞控技术进行移植,弥补目前工程固定翼监控无人机无法实现的低速、低空,且无法悬停的缺陷。
他分析道,这几年,无人机热高烧不退作为领先科技尖端产品的代名词,在媒体宣传中,消费级无人机正以高端技术低廉价格,满足了很多飞机迷的爱好。在概念热炒、资本热捧产业环境下,热点新闻和市场空间预期的驱动力已开始示威。但很多无人机厂商依然在不断抛出新概念与新功能,持续刺激消费,
然而,以法规的要求来定义,媒体所说的无人机普遍为电动的多轴飞行器,大量山寨玩具充斥其中,它由四个旋翼构成,相互顺逆旋转,这样原理上就解决了直升机反扭距自转的问题,而通过控制电机的转速就可以调整航向和高度,将飞行器控制问题瞬间简单化。也是因为采用了方便的电机作为动力,也没有复杂的直升机结构,所以这款“无人机”一诞生就受到了消费者的喜爱。
这些多轴飞行器的重量很多都达不到七公斤,利用遥控器飞行,但是按照法规,
那么问题就来了,技术相近,未有核心技术创新的偏多,国内能够生产 40 公斤以上小型无人飞行器的企业更是屈指可数,将 7 公斤以下的航模称为消费型无人机也是现实中很无奈的一种叫法,也是我们缺乏航空法规和航空知识的表现。
刘宾还记得为《大疆无人机》写的序中,最后一句是:
大疆的经验在微型飞行器领域能给很多人以启迪,但无法复制。
另外,还有很多行业是多轴飞行器无法涉足的,抛开 7 公斤以下的微型飞行器外,
任何一项技术的着陆点都是落地,没有落地场景的技术如枝上秋水,太阳一烘就干了。
无人机技术亦如此。
刘宾说道,消费者和市场虽然接受和了解了多轴飞行器,但是对无人机还不完全了解。也可以说,经济和科技的发展跳空了思想,在各方准备得不充分的条件下,多轴飞行器横空闯进消费行列。
多轴飞行器技术控制门槛的降低,导致了无人机市场的混乱,才被动促使了法规的完善与警戒区电子围栏的形成。在无人机飞行管理方面,近几年出现的黑飞,影响航线飞行安全的肇事者所幸几乎都是这些微型飞行器。
,这些地方的消费能力和城市相比有一定差距,在无人机与有人机的融合空域应用方面,肯定不如城市,难以真正落地、提升效益。
,前期投入又很大,所以我们多能看到以此为噱头的表演,而不能真正进入实际应用。
比如无人机在外卖、物流等方面的确有应用场景,但这类应用回报期较长,而且技术和运营条件尚未达到,在较长一段时间内除了示范演示外,并不能达到很高的利用率。
目前来看,商业推广还无法逃避政策和技术上的巨大瓶颈。
刘宾坦言,。在技术层面,设计平台和应用领域是可以随着市场不断变化和调整的,单就技术来讲,在多轴飞行器闯出一片市场之后,产业化的无人机在平台方面还没有大的突破和发展,目前飞行器平台已经相对固化,稍微拓展的只能是无人机的视觉采集进化到任务互动方面,如无人机任务单元已经从单纯的飞行照相机进化到融入机械手臂与目标物通过伺服关节的交流互动等。
,它所涉及到的平台和应用领域还是非常多,比如,可以将区块链等新兴技术运用到无人机控制上,以解决无人机信息被篡改、被转移等问题,让信息更安全;可以解决大数据存储问题,让数据更准确透明;可以使适航指令有效传递至各个无人机节点,实现实时通信;用安全分散的方式把每个任务终端联系起来,促使无人机云系统实现监管和服务交易同一,分享和私密同一;通过智能化地面和空中节点实现空中交通管理网络,可以应对紧急情况和自然灾害时的应急救援工作,等等。
刘宾说道,现在国际上的无人机技术还亟待发展,即便是美国的无人机技术也是一直处于验证阶段。与有人驾驶飞机相比,无人机在使用中的不足,最重要的是依赖通信系统与离机操作员和分析员的链接。而其在人工智能方面还未达到替代有人战机的能力,事故率偏高,即使是新研制的共轴式直升机能够提高飞行速度、降低事故率,但也不能达到有人战机的能力。无人机主要是由地面人员控制,自主识别、电子产品的稳定性方面都受到限制,一旦导航信号被屏蔽、飞控计算机受到电子干扰后,没有人工对目标物的视觉判断能力,而且软件漏洞、通讯链路非常容易被攻击,这些都是无人机的技术瓶颈,有待突破。
刘宾认为,将来,无人机技术发展将
曾经,刘宾也会攻坚阶段遇到瓶颈时害怕,但不是怕血本无归,而是害怕自己已经拥有设计思路的几款机型无法顺利研制,被美国抢了先。
但由于种种原因,刘宾的想法未能顺利实现。他曾经很苦恼,希望中国在这方面能够“真正地”领先世界。但当终于看到美国 S97 首飞的消息时,他却释然了。
“人类科技的发展无法以国界来阻隔,只要目标和结论是正确的,你做到和我做到,没有什么本质的区别。未来无人机将走向何处,人类文明将发生怎样的变化,我们都不知道。‘达则兼济天下’,我现在唯一能做的就是把科普教育做好,给孩子们正确的引导。技术只能推动科技,观念可以改变思维。我将以二十余年的无人机技术为中心,帮助孩子建立科学思维,让未来的青少年们能够共享我的经验,拥有独立意识和现代意识,这才是我在“退休”后,于 2016 年再创建天硕航空的根本宗旨,”相信像刘宾这样宽广的视野和胸襟,才是推动中国无人机不断突破、赶超的内在动力。
刘宾在录制无人机科普网络公开课
就像他在闲聊中所说的那样,他更喜欢用画画和“扯淡”,更轻松地将毕生所学教授给孩子们。
刘宾经常自嘲自己已“退休”,但也仅仅是自嘲,作为一位设计师,他永远没有最后一件作品。
尽管 2015 年-2018 年受到同业竞止协议的限制,刘宾无法透露自己的一些无人机设计想法,但这个行业,他从未离开。
他说,他的脑子里总是有很多设计思路,甚至是图纸,哪天想起来了就随手做一个小东西出来玩儿。比如,最近为了配合航空网络教学平台系统的运行,刘宾就设计制作了一个简易的跟随拍摄机器人,用的就是无人机光电平台的控制原理。
“也许某一天早上醒来,我就会开始一架新的直升机设计绘制。这取决于我的主观意愿,我从未放弃对无人机技术的关注和探索。在无人机科技研发的道路上,我一直在路上,我不会“休”,但我会‘退’。我喜欢在自己的精神世界里游走,勇敢地尝试。生活是有趣的,要做一个有趣的人,真诚,坦然,直道而行,”还有什么比一生追逐自己的梦想和理想更幸福的事情呢,刘宾年少时萌生的梦想之芽,已长成一颗参天大树。
【End】
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