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通飞航空总工程师刘宾：中国无人机技术没那么强大？ | 文末福利

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【导读】今天的采访嘉宾有些与众不同 ， 在我的印象中 ， 这是一位不原意用“中国式”讲话与人沟通的人 ， 因为费劲 ， 也只有在回答起问题时的专业和认真 ， 才会让人把这个看似语气随和的人 ， 与从事无人机研究二十多年的资深专家对号入座 。
【通飞航空总工程师刘宾：中国无人机技术没那么强大？ | 文末福利】刘宾 ， 毕业于天津大学 ， 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年开始无人机设计工作 ， 系“复合式共轴双桨直升机”政府科技项目负责人 ， 已拥有“小型油动多用途直升机”、“流线运动型直升机外观设计”、“仿生学飞行机器人”、“复合式共轴反桨直升机”等二十余项国家专利 。 除了这些 ， 刘宾还是第十三、十四、十五届政协文史委员会委员 ， 中国工业博物馆顾问 ， 沈阳工人村生活馆的研究员 ， 新华书店晚八点特约讲师 ， 等等 。
这些让人眼花缭乱的身份和荣誉 ， 不禁让人想象他的工作和业余生活一定是丰富多彩的 ， 也彰显着他在航空领域的丰富经验 。
刘宾说 ， 这次采访勾起了他很多回忆 ， 不知不觉间回答很多 ， 从十多岁初次接触到无线电遥控直升机 ， 到如今立志投身无人机科普教育 ， 他细细回忆了自己在这一段时间里与中国无人机发展史同轨而行的岁月 。
忆峥嵘岁月 ， 见证中国无人机从无到有
刘宾几乎见证了中国无人机从无到有的过程 ， 而他自己 ， 也是推动着中国无人机技术和应用史车轮向前滚动的一份子 。 按照时间轴 ， 刘宾的成长轨迹与中国无人机的发展历程交相重合 。
刘宾介绍道 ， 中国自研无人机始于新中国 ， 当苏联援助的拉17靶机从中国撤走之后 ， 中国开始走向艰苦的自研之路 。
1966年12月 ， 中国第一架无人机“长空一号”首飞成功 。
1978年 ， 经过漫长的12年 ， 中国成功仿制美国火蜂无人机 ， 更名为“长虹一号” 。
当这段历史的坐标定格到刘宾个人 ， 便是他从1997年开始着手无人直升机平台的改进及研发工作的开端 。
之后 ， 无人机的技术也在逐渐成熟 ， 引起各国国家层面重视 。
20世纪90年代末 ， 美国开始财政拨款大力支持无人机研发 ， 中国紧随其后 ， 2003年左右陆续推出了植保直升机 ， 架线无人机及军用转信中继无人机 ， 其中转信中继无人机还在北京奥运安保中得到了应用 。 而这些项目 ， 背后都有刘宾的主持设计 。
在这段时间 ， 刘宾创建了沈阳通飞航空公司 ， 为野战部队、消防部门设计过若干工程用无人直升机 ， 其中很多项目被政府立项支持 。
2004年 ， 刘宾受中科院邀请 ， 参加到中国的无人机平台设计团队 。 当时 ， 国际上主流的无人机技术方向有无人机的空中加油、无人机舰载着陆、无人机的集群及编队重组技术、由无人机指挥无人坦克进行的无人机数字化战场构建等……
这其中很多技术在十余年后的今天都已经实现 ， 比如现在大家看到的几百架飞行器在空中变化队形、组成图案 ， 就是编队重组技术的应用 ， X-47B也已经实现了舰载起飞 。
2010年11月 ， 刘宾与天津大学组建成立了无人机联合研究室 ， 担任副主任职务 。
2008～2011年 ， 刘宾和他的项目组利用多年来的技术积累 ， 设计出了飞行更加稳定 ， 任务载荷更大的共轴式无人直升机结构 ， 并得到了航空业内专家的支持 ， 该机型目前正与无人机工程技术中心合作 ， 进入了定型阶段 。
而在2010年后 ， 相对困难的直升机控制技术也成熟起来 ， 也是在这几年时间 ， 四轴飞行器在中国从玩具升级成了可以搭载运动摄影机的飞行照相机 。
2011年9月 ， 刘宾主持设计的复合式共轴反桨直升机在国际无人机设计大赛上获得了佳绩 ， 是唯一获奖的民营企业 ， 受到了极大的肯定 。
通飞航空总工程师刘宾：中国无人机技术没那么强大？ | 文末福利
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2013年 ， 刘宾主持设计的无人机在第二届国际无人飞行器创新大赛中获得实用性比分第一名的成绩 。 到了2015年 ， 四轴飞行器遍地开花 ， 这些消费型无人机的成了国内外运营厂商利用高科技融资的工具 ， 为无人机概念在中国的发展创造了客观条件 ， 很快消费市场日趋火爆 ， 飞行安全及管理问题也应运而生 ， 为使其持续、健康的发展 ， 国内正式出台了无人机驾驶员证照管理制度 ， 刘宾成为国内首批无人机飞行教员 ， 同时有60余件无人机设计作品先后被中国工业博物馆、沈阳科学宫、沈阳铁西区档案馆收藏 。
同年 ， 刘宾自己创建的沈阳通飞被通飞集团整体收购之后 ， 有了相对自由的时间 ， 编写了一些航空教程、文物收藏及地方史编撰工作 。
这段时间 ， 除了7公斤以下的消费型无人机外 ， 中国的军用无人机“长虹”、“翼龙”、“绝影”、“利剑”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 。
破釜沉舟 ， 突破无人机技术难题
与中国无人机同轨而行 ， 刘宾曾攻破过无数技术难关 。
在无人机技术问题上 ， 刘宾于1996年从可以垂直起降的直升机上开始入手 。
第一个专利：30级甲醇动力竞技直升机
由于当时国内还没有油动直升机的生产工厂 ， 刘宾自己首先在对国外成熟的机体进行改进优化 ， 并且思考研发新的机型 。 比如 ， 最先接触到的日本生产的竞技直升机 。 这种国际F3C竞技比赛使用的正规飞行器 ， 全套最低成本约合1.6万元人民币 ， 磕坏的配件需要从国外定购 ， 为了节省时间 ， 刘宾开始手工制作配件 ， 慢慢地又开始开模具做易损坏的直升机配件 。
在制作竞技直升机的配件过程中 ， 刘宾发现这种国外生产的遥控直升机本身仍存在一些问题 ， 比如：控制飞行动作的拉杆部分 ， 一根推拉杆的安全性差 ， 剧烈飞行时容易造成飞行的意外 。 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 ， 生产出了第一款30级甲醇动力竞技直升机 ， 并申请到了他的第一个专利 。 这是国内最早的直升机量产品类 。
刘宾早期的专利设计双推拉结构单旋翼直升机
后来 ， 刘宾又设计量产了摔不坏的竞技直升机壳 ， 采用泰国料制作的全包流线运动型直升机外罩 ， 每套仅售价50元 ， 而当时日本生产的竞技直升机的玻璃钢外罩每个售价在1600元 。
从竞技飞行过渡到工程应用
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 。
他说道 ， 他的研究方向从竞技飞行过渡到工程应用是偶然也是必然 。 2003年 ， 当时大连进行四环路线路改造 ， 需要在原供电线路基础上再架设一条新的电缆 ， 刘宾改装后的遥控架线直升机通过挂绝缘绳、合理布线等方法飞越了供电线路 ， 执行了不断电情况下的架线作业 。 这是国产无人直升机第一次进行工程应用 ， 同时也是国内第一次采用遥控直升机进行架线 。
2005年左右 ， 国内有人提出可以将无人飞行器玩具化以谋求更大的经济价值 ， 刘宾却更加坚定选择了将无人飞行器进行工程化的道路 ， 尽管放弃了巨大的市场利润这块蛋糕 ， 但他认定工程化应用更能解决飞行平台的结构核心问题 。 也可以说 ， 无人机从竞技飞行过渡到工程应用 ， 刘宾之前完成的设计和制作材料的选型加工过程 ， 成为了后来无人机平台技术的基础 。
做无人机的设计研发工作 ， 遇到技术难关是常事 。 在工业级层面 ， 他首先遇到的问题就是应用 ， 刘宾生活在北方 ， 最迫切的问题就是如何让无人机在每年春天5-6级常态的大风天中飞行 。 最有效、最有代表性的还是“共轴双桨直升机” 。
“共轴直升机的抗风能力、任务载荷、操作的安定性都非常强 ， 但共轴结构一直被俄罗斯所掌握 ， 国内一直没有比较成熟的可变距共轴直升机结构 ， ”他回忆道 。
没有就自己想！
于是 ， 从设计无副翼的论证机等 ， 到图纸及样机的定型 ， 再到筹集研发资金 ， 尽管有了单旋翼布局直升机的量产经验 ， 但这又是一次漫长的旅程 。
在这款设计上 ， 刘宾投进了身家性命 ， 在共轴样机测试过程中 ， 转速时高时低 ， 甚至发生莫名其妙的坠机事故 。 就在痛苦不堪的时候 ， 他突然发现了俄罗斯的卡系列共轴直升机的航向控制结构如果应用放在40公斤以下的无人机上也是会存在同样的隐患 ， 也就是说俄式共轴直升机的变距原理应用在轻型无人机上是存在问题的！
如果继续按照传统的方法来走下去 ， 就必然走入死胡同 。 既然共轴有载荷优势 ， 那就保留；航向控制有问题 ， 那就改变更安全的尾旋翼转向工作原理 。 很快 ， 这款具有两层主旋翼 ， 带着尾旋翼的“不论不类” ， 不符合国际上共轴直升机概念的共轴直升机就诞生了 。
说到刘宾目前为止最具有代表性的无人机设计作品是哪个 ， 他毫不犹豫地回答说是复合式共轴反桨直升机系列 ， 这是具有国际先进水平的同类无人机产品 。
经科技情报所的技术查新 ， 复合式共轴反桨直升机是国内首创 ， 它改变了俄式共轴直升机通过桨距差控制航向的结构缺陷 ， 可在结构上实现俄式共轴体积无法小型化的弊端 ， 甚至还可使直升机在不炸桨的情况下安全完成伞降回收 。
此外 ， 采用共轴双主旋翼形式 ， 以及复合尾桨设计（刘宾的专利技术）使安全和飞行的稳定性、环境适应性均有所提高 。
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复合式共轴双旋翼直升机设计图|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 。
中国无人机技术生态并不完善
当国内无人机产品已经走向消费层面 ， 看起来似乎它已经走进了普通人的日常生活中 ， 但实际上中国无人机的技术生态现状如何呢？与国外相比 ， 中国的无人机技术在创新性上究竟是什么水平？
对此 ， 刘宾并不避讳地指出了中国目前在无人机技术上的不完善之处 。
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 ， 以大疆无人机为代表 ， 很多微型飞行器已经在人们的生活中占据了一席之地 。
然而 ， 以法规的要求来定义 ， 无人机是按照重量级别来分层管理的 ， 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 ， 这些7公斤以下的飞行器实际上属于体育局管理的航空模型 ， 尚不属于民航局的无人机概念 。
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116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 。
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