成本低、安全性高,HH-200到底有多強?總設計師揭秘

4月15日上午,中國航空工業集團自主研製的新舟鴻鵠hh-200航空商用無人運輸系統在陝西渭南完成首飛。首飛歷時22分鐘,順利完成全部預定科目,實現了我國大型商用無人運輸裝備領域關鍵性突破。4月23日,hh-200無人運輸機正在開展後續適航取證相關的飛行試驗。

記者:飛機的機長大概有多長?

董建鴻機長是12.2米,機寬是16.8米,機高是3米多。這個飛機在這個尺寸中,貨艙比例比較大。

2021年9月,中航西飛民用飛機有限責任公司正式啟動「新舟鴻鵠」系列無人機的研製工作。董建鴻作為技術負責人,深入參與。而在hh-200研發過程中,董建鴻更是身兼航空工業西飛民機副總經理、總設計師雙重身份,全程主導這款機型的總體設計與研發推進工作。

記者:飛機沒有駕駛艙的門。

董建鴻沒有,無人。有人飛機有駕駛艙、飛行儀錶、操縱系統和生命保障系統等,所有這些系統全都沒有,完全不需要。它使用的是柴油,我們現在也在做多種能源體系的,包括新能源體系的。

記者:這架飛機和其他的大型運輸飛機比,它的經濟成本會有多大差距?

董建鴻無人化以後,整個飛機從產品到研製成本以及後續的使用維護成本,綜合成本下來是有人飛機的三分之一。

hh-200的貨艙標準容積為12立方米,可擴展為18立方米,最大商載1.5噸,最大巡航速度310千米/時,最大航程2360千米。從研發啟動到最終立項,hh-200既是回應市場需求,也是對國家戰略的響應。

董建鴻整個航空物流裝備體系,目前主要集中在幹線和次幹線。航空物流從目前來講,仍然是高價值物流。

記者:有人的運輸系統很多地方無法到達。如果通過無人運輸系統,可以解決這個問題嗎?

董建鴻是的,如果只從中國來講,中國目前通航機場有好幾百座,但是這些機場遠遠沒有發揮整個經濟互聯、物流互聯、產業互融的目的。「十五五」規劃提出,在建立整個運輸體系裏面,要做到干支通、全網聯的要求,也就是幹線和支線相通,全網互聯。哪裡有經濟發展,哪裡就應該有物流運輸業。讓偏遠地區、經濟不發達地區享受同樣的物流待遇,讓不管在中國什麼地方的老百姓,都能夠享受同樣的生活品質。這個對物流、對航空運輸無人系統來講,是它最大的職責。

作為產品,新舟鴻鵠hh-200無人運輸機的目標在於填補骨幹物流覆蓋不到的區域空白,連接二線、三線、四線城市及偏遠地區的物流運輸。因此,它的很多設計細節都是為了這一需求而服務。

記者:飛機的尾翼為什麼會這樣設置?

董建鴻:這架飛機布局的最大特點,可以看到是一個上單翼,後面是雙尾撐,一個π字形的尾翼。這麼設置的目的,就是為了讓出裝卸貨的空間。飛機的低趴構型最大好處是能夠把飛機的阻力降到最小,飛機可以以一個比較經濟的巡航速度飛行。採用這個技術以後,hh-200的最大飛行速度可以超過300公里。在這個級別的飛機裏面,這是第一陣營,是領先的。這項技術從運營效率上來講,是一個關鍵性設計。

董建鴻整個機艙內沒有窗戶,全封閉的。貨物鋪在機艙內軌道上,人可以很輕鬆地將貨物推進來。這兩邊是輥棒,還有側導軌。人只需要把貨物推到限定的位置,鎖系統就可以把貨物鎖住。我們投放的時候,可以通過電控,包括傳感器就可以釋放貨物。

記者:這種設置,會讓整個裝卸的時間有很大差別嗎?

董建鴻這架飛機可以在地面五分鐘以內,把貨物全部裝到位,達到繼續起飛的條件。

記者:通俗講,在我們眼裡它就像一個空中的運輸客車。

董建鴻我的團隊給它起了一個名字叫「飛卡」,就是空中飛行卡車。它能像地面的卡車一樣,在運輸路途中川流不息。

從整體上看,hh-200可以全程智能自主飛行、ai智能避障,壽命達5萬飛行小時、1.5萬飛行起落的技術性能,指向的則是在全壽命周期中,大幅降低運營成本的目標。

董建鴻:hh-200不是遙控飛機,它是一個能夠自主飛行的飛行器。不管在航路上遇到什麼樣的天氣,它會按照設定的要求該避讓就避讓,該承受就承受。它也有鏈路,也有遙控的功能。這些遙控的功能是遇到問題以後,臨時變更要求會通過鏈路進行傳遞。在沒有這些情況下,飛機是按照預定計划去自主飛行的,但必須保證飛機在這個環境下是安全的。

記者:應對氣候、應對不同情況的設定,是如何能夠產生這種智能化的?

董建鴻實際上它是在人的智慧基礎上賦予機器的類人智能。飛機上有好幾個系統,其中一個是環境感知系統,專門感受外界環境,比如感知天氣和飛行環境中有沒有別的飛行器。還有飛行管理系統,就是按照預定的飛行計划進行飛行管理。這架飛機目前駐留了一百多項已經設定的風險防範的模式,再加上地面的安全性管控,這樣才能保證飛機能夠安全飛行。

記者:可不可以這樣理解,人類飛行員所產生的應對各種環境的經驗,通過人工智能方式,植入到這架飛機上。

董建鴻對,是這樣的,它必須植入。從技術上來講,我們最大突破是高階的、高安全性自主飛行能力。第二個是要執行政府所頒佈的試航安全條例,我們所採用的標準都是高於目前國家頒佈的標準。這架飛機必須能夠在隔離區運行,也能夠在融合區運行。

針對無人操控無人機可能出現的飛行意外,研發團隊在設計之初就將安全放在首位,專門打造了一套全流程、多層次的應急處置體系,能夠全方位防範各類失控風險,保障飛行安全。

記者:在失控情況下,怎麼保證這架飛機的安全?

董建鴻假如這架飛機失控了,我們有一套強制它在安全區迫降或者是自毀程序,絕對不能傷及公眾利益。這架飛機如果出現這種情況,在設置航路的時候有迫降區。如果出現了不可控事件,這架飛機可以保證在一個短時間中,仍然具備一定的操控能力,它不會一下爆掉的。一個單台發動機停掉了,它不能急劇爬升,但它仍然具有平飛和小坡度爬升能力,這是對它的要求。我們設計都是有餘度的,方向舵是兩塊,升降舵也是兩塊,掉了一個,另外一個還能起作用。哪怕就是雙發全部停掉,它仍然能夠飄過去。

記者:如果出現這種極端情況,是靠它自我進行智能判斷處理,還是有地面系統進行指揮?

董建鴻有自主程序,也有空中引導程序,兩個程序都有。

安全性是董建鴻團隊在研發新舟鴻鵠hh-200過程中,最為關注的核心要點,這與他的過往經歷密不可分。董建鴻出身軍機研發領域,軍機研發對安全性的要求嚴苛,而商用無人機的研發,則需要他在性能、安全和成本之間尋求權衡。

記者:之前你的履歷大部分是設計軍用機,現在突然從軍用機轉到民用機,會不會有糾結和矛盾?

董建鴻最大的一個轉變,是成本與產品共用性能的結合。我們為了解決這個問題,提了很多工程技術原則。這架飛機上用了很多技術,雖然說也用了大量的複合材料技術,複合材料技術和金屬結構相比,航空的複合材料是比較貴的。我們把複合材料所使用的地方、位置、使用的級別進行了分級處理和部位處理。我能用工業級的用工業級,能用航天級的就用航天級,能用民用級的就用民用級,進行分級處理。

記者:你內心的底線是什麼?

董建鴻我內心底線就是在我認知的範圍內,在我知識儲備的範圍內,必須保證它的安全性。

董建鴻坦言自己是個嚴厲的人,也正因為這份嚴謹與嚴苛,在每一個重大試驗項目中,他都會親自到場、全程跟進,確保項目順利推進、不出紕漏。而在驗證機的一次內蒙古試飛中,他們就遭遇了一場超出預期的極端考驗。

董建鴻有一次在內蒙古試飛的時候,當時天氣預報傍晚有暴雨。飛機起飛以後,雷暴天突然提前了。飛機起來以後才發現,遠處已經黃沙漫漫,這就預示飛機不可能正常返航。這個時候,我們團隊做了決策,執行緊急避讓程序。飛機直接向高空飛,從一千多米,一直飛到了三千多米高度。由於當時航線的限制不允許再往上飛,所以一直在雷暴天氣的雲中飛行。那天閃電、雷暴、冰雹、下雨全都有。

記者:你當時在現場是什麼心情?

董建鴻剛好利用這樣的一個條件來檢查一下飛機是否能夠在這種環境下,具有一定的承受能力。但是我有責任讓飛機回來,畢竟是公司的資產,是整個團隊的結晶。所以那天我們團隊想了很多的辦法,當天的實際航路不是計劃航路,是我們地面應急指控飛出來的。

目前,新舟鴻鵠hh-200各系統運行良好,後續工作聚焦適航取證與商業化落地。按規劃,該機型有望2027年取得型號合格證。隨着規模化應用逐步推進,作為核心保障的地面方艙,作用也將愈發凸顯。

記者:在這個方艙裏面,主要指揮什麼?

董建鴻:我們設置了三個工作席位。第一個是飛行監控,第二個是任務監控,第三個是鏈路監控。飛行監控主要是安全飛行員,比如說起飛、着陸、高風險區,這個時候安全飛行員,時刻準備處置現在的意外情況,其餘時候基本上不用去管這架飛機。鏈路監控是從地面站到飛機之間,鏈路狀態是不是完好。在自主飛行的過程當中,全階段都被方艙監控,從它起飛那一刻一直到着陸都在監控,必須保證它的安全,以及和計劃任務不能偏離。

記者:新舟鴻鵠hh-200還在驗證飛行階段,沒有拿到適航證。還要經過多長時間,才能真正投入商業運營?

董建鴻我覺得應該在明年的二季度以後,應該能看到了。目前的想法是先建立示範區,在示範區有限投入一部分飛機進去,在這個示範區裏面圍繞商業目的去做示範運行。示範運行是可被複制的,逐個區域都做完以後,再做區域整合,這樣就為更大的運營商進入做準備。

來源:央視新聞