專利名稱：人工影響天氣微型無人駕駛飛機及其撒播作業(yè)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種人工影響天氣的催化劑撒播工具及撒播作業(yè)的方式。
背景技術：
在人工影響天氣領域，技術關鍵是尋找合適的人工催化劑撒播工具及撒播作業(yè)的方式?，F有的人工催化劑撒播工具及撒播方式有以下幾種有人駕駛飛機空中催化劑撒播工具、地面碘化銀燃燒爐、高炮、火箭等地面撒播工具。這些工具均有一些缺陷。
有人駕駛飛機空中催化劑撒播工具由人工運載催化劑、實施撒播作業(yè)，以其機動性能好、撒播范圍廣而受到全國省、地級人工影響天氣工作的應用，但其費用昂貴是限制人工撒播工作開展的一個主要因素。據不完全統(tǒng)計，2003年全國人工影響天氣作業(yè)費用高達四億多人民幣，而其中一半以上的費用是花費在租用飛機上。
地面碘化銀燃燒爐撒播方式只有在極少數地形和天氣系統(tǒng)配合較好的地域使用，不能大范圍推廣。高炮撒播有兩個缺陷，其一，目前所用三七高炮射程高度有限，僅為3-4km，我國北方大部分地區(qū)，夏季0℃層高度均在4km以上，炮彈達不到碘化銀成核的最佳溫度-5℃以上高度，撒播效率低。其二，每發(fā)炮彈所攜帶的催化劑—碘化銀成核率低，若要達到有效的人工撒播，則發(fā)射的炮彈總數相當可觀，因此費用也相應的較高?；鸺m然解決了高炮射程高度低的缺陷，但不能準確控制和實時改變火箭的飛行路徑，且撒播范圍較小。

發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提供一種人工影響天氣微型無人駕駛飛機及其撒播作業(yè)方法，解決載人飛機租用費用昂貴，使人工影響天氣作業(yè)費用居高不下的技術問題。
本發(fā)明人工影響天氣微型無人駕駛飛機的技術方案它包括機身、機翼、動力驅動和控制系統(tǒng)，其特征在于在機身腹部設置降落傘倉，降落傘倉前固定一播撒架，播撒架由橫置的鋁板和鋁板兩端的卡環(huán)組成，卡環(huán)緊箍在圓筒形催化裝置的中段；左右機翼的翼根部內藏收發(fā)設備艙，機翼外端內藏有機載探空儀，機翼的翼尖部安裝有夜航燈。
上述催化裝置是碘化銀末端燃燒器。
這種人工影響天氣微型無人駕駛飛機的撒播作業(yè)方法，其特征在于有以下步驟(1)、觀測風向風速，選定起飛和降落點，檢查微型無人駕駛飛機、地面控制臺和遙控器的工作狀態(tài)，接通催化裝置末端燃燒器點火連線，在投擲起飛點啟動發(fā)動機；(2)、準備工作正常后，投擲者握好微型無人駕駛飛機，舉過頭頂，并站在遙控手右側2-3米，當遙控手給出指令后，投擲者對準風向，逆風投擲微型無人駕駛飛機；(3)、微型無人駕駛飛機起飛離地面后，保持飛機在視線內30-60秒；在100-200米高度，減小風門，調整方向，使飛機平直飛行；當飛機消失在視線外，借助接收監(jiān)視終端調整飛機飛行方向，高度700-800米后，減小風門，調整方向，使飛機平直飛行，保持遙控器操縱桿和微調不動，地面控制臺遙控飛機飛行；(4)、微型無人駕駛飛機在地面控制臺控制下逆風飛向作業(yè)區(qū)，到作業(yè)區(qū)后，且溫度低于攝氏-5度，遙控點燃催化裝置末端燃燒器；(5)、微型無人駕駛飛機完成作業(yè)飛行后，控制飛機返航，下降速度保持在4-15米/秒；(6)、在微型無人駕駛飛機離地高度400-500米時，由遙控操作員控制飛機降低高度，在飛機離地面水平距離和高度80-120米時關閉發(fā)動機，打開降落傘。
本發(fā)明的有益效果人工影響天氣微型飛機有如下特點1、對天氣的適應性比較強；2、機動性很強；3、使用費用低。人工影響天氣微型無人駕駛飛機是一種新的人工影響天氣播撒工具，也是一種人工影響天氣探測儀器。無人駕駛飛機本身帶有溫度、濕度、氣壓傳感器和風向、風速測量傳感器，可以測量大氣的溫度、濕度、氣壓和風向風速，還可以利用CCD為無人駕駛飛機設計微型云雨滴探測儀器，獲得云內微物理資料。無人駕駛飛機的探測資料通過無線鏈路，實時傳輸到地面監(jiān)視終端，供實時控制飛機作業(yè)和事后分析研究用，在開發(fā)空中水資源、提高防御氣象災害中將發(fā)揮重要作用。
人工影響天氣作業(yè)是在復雜天氣下作業(yè)，增雨效率較高的云區(qū)，恰恰是有對流的云區(qū)，從安全的角度考慮，通用的有人駕駛飛機不能直接飛入這種云區(qū)作業(yè)。而無人駕駛飛機成本低，不載人，兼有高炮和火箭受天氣條件的限制比有人駕駛飛機小的優(yōu)點，可以飛入有人駕駛飛機不能或不宜飛入的云區(qū)，即增雨效率較高的云區(qū)作業(yè)，而獲得較高的增雨效果。
無人駕駛飛機雖然類似高炮和火箭是不載人播撒載工具，但是它具有可控性?？梢灾里w機在空中的位置(x、y、z)，位置誤差小于100米，如果與天氣雷達探測資料對照，就可以確定飛機在云體的具體部位，根據人工影響天氣的理論和其他探測資料可以判斷飛機所處的位置是否適合作業(yè)，如不適合作業(yè)，可從地面控制設備給飛機發(fā)出指令改變飛機飛行方向，飛抵合適的作業(yè)區(qū)，再通過地面控制設備給飛機發(fā)出指令播撒，實現“精確”播撒。
微型無人駕駛飛機進行人工影響天氣作業(yè)的高度至少4km以上，從播撒成核考慮，起飛和降落不需專用的機場，一般在田地里進行，起飛和降落可在雨中進行。可適用風速大、濕度大、溫度低、對流強的復雜天氣狀況。本發(fā)明已進行的試驗內容有空中播撒試驗、攜載荷飛行試驗、遙控飛行試驗、自控飛行試驗、最大飛行高度試驗、最大續(xù)航時間試驗、起飛、滑跑起飛、手擲起飛、降落；目視遙控降落、遙控盲降、自動著陸、傘降、雨中飛行試驗、地面點火試驗、攜載荷飛行試驗、低空播撒試驗、高空播撒試驗。
對于增雨作業(yè)，單架飛機的催化劑量是比較少的。有兩種方式增加播撒量1、通過放飛多架次飛機來增加播撒量；2、也可以將用這種飛機摸索出來的技術、方法移植到載重量大的無人駕駛飛機上，用載重量大的無人駕駛飛機進行播撒。微型無人駕駛飛機用于播撒使用成本的高低取決于微型飛機的回收率。預計批量生產時，微型飛機(包括飛行、播撒和探測部分)的價格為0.5-1萬元，如果回收率為百分之七十，那末每次撒播用于飛行、播撒和探測部分的費用約0.15-0.3萬元。微型無人飛機攜帶催化劑總重量1000g，相當于同等起飛重量的人工影響天氣火箭的2倍。也就是說播撒同等重量的催化劑的成本要低于火箭。


圖1是本發(fā)明人工影響天氣微型無人駕駛飛機的結構示意圖；圖2是催化裝置的示意圖；圖3是降落傘倉的結構示意圖；圖4是機翼的仰視圖；圖5是圖4的A-A剖面圖；圖6是圖4的B-B剖面圖；圖7是圖4的C-C剖面圖。
具體實施方式
實施例參見圖1，本發(fā)明人工影響天氣微型無人駕駛飛機包括機身1、機翼2和動力驅動、控制系統(tǒng)，在機身1腹部設置降落傘倉3，降落傘倉前固定一發(fā)射架4，兩個機翼的翼根部內藏收發(fā)設備艙8，機翼外端內藏有機載探空儀9，機翼的翼尖部安裝有夜航燈10。
發(fā)射架4參見圖2，由橫置的鋁板5和鋁板兩端的卡環(huán)6組成，卡環(huán)緊箍在圓筒形催化裝置7的中段，上述催化裝置7可以是碘化銀末端燃燒器或其它催化劑末端燃燒器。
降落傘倉3參見圖3，機身腹部開有降落傘倉3。
機翼的仰視圖參見圖4，夜航燈10參見圖5，位于翼尖部，機載探空儀9參見圖6，位于機翼外端，上述機載探空儀是數字電子探空儀。收發(fā)設備艙8參見圖7，位于翼根部。
本發(fā)明撒播作業(yè)過程(1)起飛準備a、觀測風向風速，選定起飛和降落點；b、檢查地面控制臺和遙控器的準備情況；c、接通催化裝置碘化銀末端燃燒器點火連線；等待直至GPS定位，在投擲起飛點啟動發(fā)動機，再次檢查地面控制臺、遙控器各項數據及飛機工作狀況。
(2)起飛準備工作正常后，遙控手從啟動臺上拿起飛機，投擲者握好飛機，舉過頭頂；采用手持遙控器的控制，對準風向，逆風起飛，注意保持合適的爬升角度，投擲飛機者站在遙控手右側2-3米，投擲飛機者觀察遙控手的指示動作，當遙控手豎起右大母指，投擲飛機者按遙控手面對的方向跑出，投出飛機；起飛的場地幾乎沒有要求。
(3)飛行調整A.飛機起飛離地面后，保持飛機在視線內30-60秒。如果能見度允許，在100-200米高度，減小風門，調整方向，使飛機平直飛行，保持遙控器操縱桿和微調不動，記錄位置參數；B.當接收顯示終端上顯示正常，保持最大風門爬升，在飛機消失在視線之前用微調盡量調直飛機飛行方向；C.在飛機消失在視線外，借助接收顯示終端上飛機飛行軌跡，調整飛機飛行方向，高度700-800米后，正常狀態(tài)下，減小風門，調整方向，使飛機平直飛行，保持遙控器操縱桿和微調不動，記錄位置參數；地面控制臺遙控飛機飛行。
(4)作業(yè)飛行在控制臺控制下，逆風飛向作業(yè)區(qū)，到作業(yè)區(qū)的預定作業(yè)高度，溫度低于攝氏-5度后，遙控點燃催化裝置碘化銀末端燃燒器。在攜帶1000g催化劑的情況下，飛達6000m的高度，作業(yè)半徑20km。
(5)返航完成作業(yè)飛行后，控制飛機返航，下降速度保持在4-15米/秒；也可以當飛機飛行方向大致指向下一航點時，切入自動，飛機返航。
(6)降落在飛機離地高度400-500米時，由遙控手控制飛機降低高度，在飛機離地面系統(tǒng)水平距離和高度約100米時關閉發(fā)動機，開傘。在控制降落時，如果飛機不在視線內，可借助地面控制臺和遙控器終端顯示控制飛機。采用降落傘降落，可選擇草地、農田降落。
權利要求
1.一種人工影響天氣微型無人駕駛飛機，包括機身、機翼、動力驅動和控制系統(tǒng)，其特征在于在機身腹部設置降落傘倉，降落傘倉前固定一播撒架，播撒架由橫置的鋁板和鋁板兩端的卡環(huán)組成，卡環(huán)緊箍在圓筒形催化裝置的中段；左、右機翼的翼根部內藏收發(fā)設備艙，機翼外端內藏有機載探空儀，機翼的翼尖部安裝有夜航燈。
2.根據權利要求1所述的人工影響天氣微型無人駕駛飛機，其特征在于所述催化裝置是碘化銀末端燃燒器。
3.一種人工影響天氣微型無人駕駛飛機撒播作業(yè)方法，其特征在于有以下步驟(1)、觀測風向風速，選定起飛和降落點，檢查微型無人駕駛飛機、地面控制臺和遙控器的工作狀態(tài)，接通催化裝置末端燃燒器點火連線，在投擲起飛點啟動發(fā)動機；(2)、準備工作正常后，投擲者握好微型無人駕駛飛機，舉過頭頂，并站在遙控手右側2-3米，當遙控手給出指令后，投擲者對準風向，逆風投擲微型無人駕駛飛機；(3)、微型無人駕駛飛機起飛離地面后，保持飛機在視線內30-60秒；在100-200米高度，減小風門，調整方向，使飛機平直飛行；當飛機消失在視線外，借助接收監(jiān)視終端調整飛機飛行方向，高度700-800米后，減小風門，調整方向，使飛機平直飛行，保持遙控器操縱桿和微調不動，地面控制臺遙控飛機飛行；(4)、微型無人駕駛飛機在地面控制臺控制下逆風飛向作業(yè)區(qū)，到作業(yè)區(qū)后，且溫度低于攝氏-5度，遙控點燃催化裝置末端燃燒器；(5)、微型無人駕駛飛機完成作業(yè)飛行后，控制飛機返航，下降速度保持在4-15米/秒；(6)、在微型無人駕駛飛機離地高度400-500米時，由遙控操作員控制飛機降低高度，在飛機離地面水平距離和高度80-120米時關閉發(fā)動機，打開降落傘。
全文摘要
一種人工影響天氣微型無人駕駛飛機，包括機身、機翼、動力驅動和控制系統(tǒng)，在機身腹部設置降落傘倉，降落傘倉前固定一播撒架，播撒架由橫置的鋁板和鋁板兩端的卡環(huán)組成，卡環(huán)緊箍在圓筒形催化裝置的中段；左右機翼的翼根部內藏收發(fā)設備艙，機翼外端內藏有機載探空儀，機翼的翼尖部安裝有夜航燈。所述催化裝置是碘化銀末端燃燒器。應用上述人工影響天氣微型無人駕駛飛機的撒播作業(yè)方法，包括準備、起飛、飛行調整、作業(yè)飛行、返航、降落步驟。具有如下特點對天氣的適應性和機動性很強；撒播作業(yè)費用低；既是一種新的人工影響天氣播撒工具，也是一種人工影響天氣探測儀器。
文檔編號B64D1/00GK1586993SQ20041007018
公開日2005年3月2日 申請日期2004年8月6日 優(yōu)先權日2004年8月6日
發(fā)明者馬舒慶, 鄭國光, 汪改, 潘毅, 張小平, 李強, 趙宇, 潭群 申請人:北京市氣象局觀象臺