隨著氣象測量傳感器、無人機制造、飛行控制及數(shù)據(jù)處理等技術(shù)的發(fā)展,無人機氣象探測技術(shù)得到長足的發(fā)展,逐漸成熟并走向應(yīng)用。這種大區(qū)域、長時間、連續(xù)氣象探測方法在航天器發(fā)射與返回、重要武器試驗、戰(zhàn)場氣象測量、惡劣天氣監(jiān)測、龍卷風(fēng)近距環(huán)境探測監(jiān)視等應(yīng)用中具有獨特的作用和優(yōu)勢。

近日從海南登陸的木恩臺風(fēng),成為2019年首個登陸我國的臺風(fēng)。它的到來也意味著我國今年的臺風(fēng)季正式開啟。對此,一款全新探測系統(tǒng)正蓄勢待發(fā)。中國航天科工二院23所自主研發(fā)的國內(nèi)首個無人機機載下投探空系統(tǒng),正在中國氣象局氣象探測中心進(jìn)行飛行前的載荷驗收工作。該設(shè)備可用于超遠(yuǎn)距離風(fēng)場數(shù)據(jù)探測,未來一兩個月內(nèi),它將正式投入應(yīng)用。

無人機下投探空系統(tǒng)是飛機氣象探測的重要、基礎(chǔ)載荷。據(jù)介紹,該系統(tǒng)主要用于探測大氣的溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等氣象要素,設(shè)計復(fù)雜。相比有球探空類,它更有指向性和靶向性;相比火箭探空類,它的應(yīng)用范圍更廣、區(qū)域更大。

據(jù)了解,飛機機載下投探測系統(tǒng)包括下投式探空儀、釋放機構(gòu)、機載信號轉(zhuǎn)發(fā)裝置和地面接收裝置。下投探空儀,即由飛機投下的探空儀,其在下落過程中完成各高度上的氣象參數(shù)測量。下投探空儀包括溫度、氣壓、濕度傳感器、定位測風(fēng)模塊、處理單元、發(fā)射機、電源及降落傘。

其中,溫度、氣壓、濕度傳感器都需要選擇時間常數(shù)小、系統(tǒng)誤差小、穩(wěn)定可靠的傳感器。氣壓和濕度傳感器要求其溫度系數(shù)要小。早期的定位測風(fēng)模塊采用地面導(dǎo)航系統(tǒng)定位測風(fēng),當(dāng)GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)出現(xiàn)后,采用GPS接收處理模塊代替了地面定位模塊,定位測風(fēng)模塊用于獲得探空儀的位置數(shù)據(jù)和移動速度數(shù)據(jù)。處理單元則負(fù)責(zé)采集傳感器的輸出量,再轉(zhuǎn)換成相應(yīng)溫壓濕數(shù)據(jù),并將溫壓濕數(shù)據(jù)與GPS數(shù)據(jù)打包,由發(fā)射機發(fā)送出去。

23所研發(fā)的無人機機載下投探空系統(tǒng),具有精度高、體積小、重量輕,以及機載探空系統(tǒng)與投放系統(tǒng)一體化,工作全自動等特點。只要有數(shù)據(jù)線與電源線,設(shè)備可以任意掛在機翼、機腹或機艙。同時其帶有全自動溫控系統(tǒng),能在70℃至-90℃溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。

據(jù)悉,這套探空系統(tǒng)于2018年5月順利完成中國氣象局氣象探測中心海洋氣象探測一期工程的試驗。探空儀在高空投放后,將氣象要素值成功傳至地面監(jiān)控室,填補了國內(nèi)利用大型無人機開展氣象探測的空白。在近日開展的無人機下投試驗中,飛機從安徽淮北起飛,數(shù)據(jù)在廣西桂林接收,系統(tǒng)表現(xiàn)穩(wěn)定。

未來,該系統(tǒng)可在氣象應(yīng)急、災(zāi)害監(jiān)測、生態(tài)監(jiān)測等方面應(yīng)用。