多旋翼无人机在灭火救援领域中的作用拓展

1 多旋翼无人机总论

1.1 多旋翼无人机的基本概念 无人机是指机上不搭载驾驶员的飞行器。按照技术来划分，现代无人飞行器可分为固定翼无人机、单旋翼无人直升机、多旋翼无人机、无人飞艇、无人伞翼机、扑翼式微型无人机6 大类。其中多旋翼无人机（Multi rotor UAV，简称为MUA）由于其结构简单、价格相对低廉的特点，在各领域广泛运用。其优势还在于能够实现垂直起降、空中悬停、低空飞行和原地回转等，相对于单旋翼无人直升机有悬停更稳定的优势，使其在灭火救援领域有其他类型无人机无法替代的作用。

1.2 多旋翼无人机的初步分类 当前在灭火救援领域使用最为广泛，最方便携带操作且综合考虑经济效益最为合理的，一般为4 至8 旋翼的X 型微型（或轻型）电动（油动）多旋翼无人机，本文将以此为对象展开讨论。

1.3 多旋翼无人机的结构概况 多旋翼无人机的基本构成部件为电动机（油动机）、电子调速器、电调连接板、桨叶、锂电池（或燃料箱）、机架和飞行控制系统，并根据其不同的使用功能可搭载相应的设备。不论是重新设计适用于灭火救援行动的专用机型或在现有机型上进行改装都应遵循整体布局的基本要求和原理。

2 多旋翼无人机在灭火救援领域中的效能缺陷

2.1 负重缺陷 由于其特殊的桨叶构造和动力结构，使普通大中型多旋翼无人机的额定载重在处于2～20kg 之间，常用的较小型号机型只能载重500～800g，更小机型根本不能载重，这就决定了在多旋翼无人机的作用拓展上不能运载较重的装备。

2.2 续航缺陷 多旋翼无人机在运行中必须通过消耗效率来实现快速转变飞行姿态，当今能够实现数小时飞行时间的多旋翼无人机如我国研制的HYDrone-1800 多旋翼无人机则采用的氢燃料电池，由于其造价等方面的问题还未能全面应用到各领域。综上所述，多旋翼无人机电池续航的缺陷较为明显，常用机型续航时间一般在20～25min左右，载重悬停时间一般不超过15min。

2.3 气象缺陷 多旋翼无人机至少在三种气象条件下不适宜飞行：一是三级以上的风；二是下雨天；三是正午阳光普照时。以上气象条件会对飞机造成失控、短路、干扰信号等问题，从而影响飞行质量甚至出现坠机等事故。

2.4 安全缺陷 虽然时至今日还没有相关部门和行业对多旋翼无人机的安全性能进行准确的数据评估，也没有坠机率的相关统计数据，但从平时掌握的情况看，坠机问题仍较为常见。虽然目前生产的多旋翼无人机普遍都配备自动返功能，但由于信号中断、电池故障、操作不当或其他不可抗外力等引起的坠机在各品牌中都存在。

3 多旋翼无人机在灭火救援领域中的主要功能

3.1 视觉功能 当前将多旋翼无人机用于辅助开展灭火救援，主要体现在灾情侦查、监控追踪和决策辅助等方面。灾情侦查主要是通过多视角观察快速掌握火场的基本情况、人员和易燃可燃物受灾情况、受灾建筑情况、人员被困地形等，通过4G 网络进行实时传输，对战斗展开提供参考。监控追踪主要是通过多旋翼无人机对火场进行长时间、长距离观察，掌握灾情的发展蔓延趋势和灭火救援的执行情况。决策辅助主要是可通过4G 网络连接火场传输系统将现场视频传输到各级指挥部，辅助指挥部对下一步行动进行决策。但类似作用都较为初级，均是利用现有多旋翼无人机自带原始功能进行的发散式利用，并未对机体进行深入的开发利用。

3.2 单一型负重功能 指在多旋翼无人机的额定载重量范围内携带灭火救援相关装备进行传递，开辟新的运输路线，或者提升灭火救援效率。单一负重功能的实现需要对机体进行较为简单的改装，通过加装挂钩、吊篮、携行箱等实现负重。

3.2.1 携带消防装备 携带救援绳索、消防员个人防护部件、其他较小的特种装备等实现其功能。如在江河和山地救援中，由于受地形、视线和技术等方面的影响，且为了提高救援的一次性成功率，用多旋翼无人机运送救援绳索的辅绳显然比用抛投器更加精准可靠。再如消防员在特殊环境下如建筑外墙、江面河面等进行作业时亟需使用某种器材，也可由多旋翼无人机进行运送。

3.2.2 携带逃生器材 可提前设计制作好 “无人机逃生携行包”，内装逃生所需的绳索、缓降器、防烟面罩、救生衣、纯净水、使用说明书等物，对灾害现场的被困人员进行输送。如载重量有限可根据现场情况分包装运，分清轻重缓急。

文章来源：《航空动力学报》 网址: http://www.hkdlxbzz.cn/qikandaodu/2021/0126/441.html