7月5日下午两点,烈日当空,金属碰撞的清脆声从厂房里传来。
这里是由航天彩虹研发的“彩虹”系列无人机位于北京的总装总调车间。
(相关资料图)
在大约500平方米的车间里,几位装配调试人员正在给一架机身长约8米的彩虹-4无人机总装总调。车间根据装备步骤被划分为不同的区域,空气中弥漫着淡淡的机油味道。
车间尽头处的白板上,贴着详细的生产计划。
每一架彩虹无人机,都要经过线缆敷设、航电设备安装、燃油系统安装、动力系统安装、表面设备安装及起落架系统安装等程序,才能最终走下生产线。
车间外的空地上,整齐地堆放着十来个集装箱,走下生产线的彩虹无人机将通过集装箱被运送到各个试验外场。
这是被交付前的最后一步。从研发到设计,再到生产、测试和维护等,在每一架彩虹无人机交付的背后,都有不计其数的人为之努力。
工作人员在无人机生产厂房进行彩虹-5无人机机体组装。
组装者:拧好每一颗螺丝
“像乐高一样,把每个区域的零件都组装好。”
1992年出生的陈健璋,是北京总装总调车间的生产负责人,他从拧螺丝开始干起,已经在彩虹无人机车间干了11年。
照操作手册组装配件,装配工作似乎是一件不用动脑的“简单活儿”。然而“拧螺丝”等操作都有规范化流程,比如拧几圈,操作手册上都有规定,“就像拼乐高有一个指导手册一样,只不过我们的手册很厚。”
在彩虹无人机的装配环节,需要人工操作的东西比较多,机械安装较少。陈健璋介绍,装配调试人员完成的每一步安装都有检验项目,每完成一个项目的工艺操作后,都需要在自检质量卡上签上名字。
工作人员在用螺丝固定无人机头部口盖。
日常的工作中,改锥、螺丝刀、扳手等工具都是陈健璋的“好伙伴”。在陈健璋看来,细心是最重要的。安装工具、安装次序、安装角度的细微差异,都会极大影响产品的最终性能。
因为飞机一旦升空,巨大的震动会放大每一处的松懈,一颗螺丝的脱落就会威胁到整架飞机的运行安全和任务执行状况。同时,部分安装的精度要求很高,比如动力系统中飞机尾部的螺旋桨安装误差要在0.03毫米内。
车间靠墙处放置着不同的工装(工艺装备),都是专用于安装彩虹无人机。比如一个机翼重达200公斤,基本上得六七个人才能将它抬起来,利用工装只需要用吊车将机翼吊起来放好,机器就会将机翼稳稳地托起来,通过升降滚转,停在适合安装的位置。
每一位入职的新人都要经历“边学边干”的环节。团队成员都是二三十岁的年轻人,工作不久的新员工跟着“老师傅”请教学习,请教发动机的转速变化、故障的不同表现和检修方式。
陈健璋的师傅是航天彩虹无人机型号总工艺师谢文胜。据中国航天网报道,谢文胜勇于创新,设计开发了40多种工艺装备,多个具有独创性的工艺项目获得国家专利。由他负责开发的大型多功能无人机储运装备“综合保障方舱”,2014年起作为彩虹无人机军贸产品的配套装备行销6国,累计出口创汇4000余万元。
被师傅身上技术技能并重、生产科研兼修的专业精神感染着,陈健璋也在工作中尝试设计工装,“类似的专利,我今年大概申请了三四个。”
研发者:“大胆创新,小心求证”
在彩虹无人机生产的各个环节,都不乏创新的存在。
80后的肖明,主导了多项技术和场景应用的跨界创新。
2007年,肖明从北京航空航天大学毕业后来到中国航天空气动力技术研究院。他说当初选择无人机事业,有些“误打误撞”。
尽管肖明学的是航空领域专业,却从未接触过无人机。当时,中国的无人机刚刚起步,整个中国航天空气动力技术研究院,无人机研制团队不足30人。而对标国际先进察打概念的彩虹-3无人机也才成功首飞不久。
第一次来到翼展有8米长的无人机面前时,肖明被深深震撼了,彩虹-3的察打一体功能,更让他大开眼界,“跟我想象中的无人机完全不一样。”
研发人员在电脑前根据试验数据讨论无人机结构调整方法。
被好奇心驱使着,这些年来,肖明一直在做无人机系统的设计、生产、应用等方面的研究。肖明告诉新京报记者,彩虹无人机靠的并非是“高精尖”技术的盲目堆砌,而是以客户的真实需求为基础来解决问题。
在研发上更需要想象力。“因为很多物理概念没有革新,可以从其他行业找到一些灵感,促成新技术的交叉融合创新。”
肖明提及一个大胆的创新:全电刹车系统。他解释,刹车系统从液压到电动的转变,通常是受到整个技术发展浪潮的推动。随着电动技术的不断进步,全电刹车系统成为了一个可行的选择。在这个过程中,企业可能并不是单独进行技术攻关,而是跟随整个技术浪潮的发展,选择适合自己产品的新技术。
肖明还提到,无人机携带应急通信中继系统,进行手机信号中继已经逐步进入大众视野。
早在2012年初,彩虹研究团队与相关移动运营商交流时,就碰撞出过火花:将移动手机基站放上飞机。这在当时是一个全新的概念,当时并没有现成的航空手机基站产品。
为了验证这个想法,研发人员对商用便携发电机进行改装放入飞机内部,并连同机载卫星设备一起接入通信主干网。终于在2012年底在某山区范围实现了GSM手机通信的应急覆盖,是中国最早的应急通信验证的飞行试验。
研发人员在办公室开会讨论无人机关键部位改进措施。
飞控手:确保飞行安全
随着彩虹无人机“更高更快更远更大”,其应用场景也越来越丰富。
山川林木的鸟瞰图像展现在彩虹无人机地面控制方舱的屏幕中。在不足15平方米空间里,飞控手沿着计划好的航迹,一边操作手柄,一边目不转睛地盯着屏幕;载荷手通过切换可见光界面和红外光界面,寻找现场的火情状况;葛春雷及链路手随时监控飞机数据,来确保无人机在正常飞行。
与此同时,300多公里外的四川林草部门正通过中国卫通“大锅盖”天线的收发信号,同步实时观看监测画面和数据信息。
葛春雷是彩虹无人机四川森林防火服务项目的外场团队负责人,此前曾带队做过大兴安岭防火巡查项目。这是彩虹无人机连续第二年负责该地区的日常防火空中巡查。在为期4个月的空中巡查中,“只要天气条件允许,每天都在飞行,没有休息日。”
四川高原地区多林草,一旦起火,火势蔓延极快,山风一吹,很快就着成一大片。葛春雷介绍,利用无人机进行防火巡查的优势在于,续航能力长,能满足周期长、面积大的巡护要求,并且可以夜航。
葛春雷还记得刚来时,周围是连绵不绝的雪山。高海拔地区缺氧和寒冷是很大的问题。葛春雷说,团队是今年2月27日抵达四川某高原机场的。一下飞机,团队成员立即开展工作,完成无人机组装,测控站踩点,调试各项设备等。工作的时候每个人都喘着粗气、嘴唇发紫,还有高原缺氧带来的头痛恶心,大家只能咬牙坚持。
为了保障任务时间节点,能够在3月1日完成对无人机的飞行前准备工作,葛春雷带队昼夜工作。由于现场工作条件恶劣,全部工作都是在露天环境下操作,大家休息时只能躲在只有一层铁皮的集装箱内。
高原地区作业不同于平原地区。葛春雷提到,平均海拔超过4000米,昼夜温差大,极寒缺氧,对无人机的性能和操作提出了更高的要求。此次执行任务的彩虹-4无人机搭载的四合一光电载荷,能做到快速测量火线长度和着火面积。机身下方悬挂的光电球,是无人机飞行过程中监控探测的“眼睛”,可以更加清晰准确地发现、识别和输出火点图像信息。
2023年5月,该高原地区发生两起森林火灾,葛春雷及无人机团队接到紧急侦察火情任务,立即施放无人机飞向火场,第一时间侦察到火场的过火面积、火势等,将相关数据传回指挥中心。
2023年6月4日,一架天青色涂装的彩虹无人机在空中盘旋几圈后,稳稳降落在西南地区的某高原机场,葛春雷悬着的心终于落下,这是四川森林防火服务项目上半年的最后一趟飞行。
工作人员在生产厂房试装油箱口盖。
(肖明为化名)
记者 陶冉 摄影报道
记者 李聪 文字报道
编辑 胡杰 刘晶 张湘涓
校对 杨许丽
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