国内首个无人机机载下投探空系统将投入台风探测

随着气象测量传感器、无人机制造、飞行控制及数据处理等技术的发展,无人机气象探测技术得到长足的发展,逐渐成熟并走向应用。这种大区域、长时间、连续气象探测方法在航天器发射与返回、重要武器试验、战场气象测量、恶劣天气监测、龙卷风近距环境探测监视等应用中具有独特的作用和优势。

近日从海南登陆的木恩台风,成为2019年首个登陆我国的台风。它的到来也意味着我国今年的台风季正式开启。对此,一款全新探测系统正蓄势待发。中国航天科工二院23所自主研发的国内首个无人机机载下投探空系统,正在中国气象局气象探测中心进行飞行前的载荷验收工作。该设备可用于超远距离风场数据探测,未来一两个月内,它将正式投入应用。

无人机下投探空系统是飞机气象探测的重要、基础载荷。据介绍,该系统主要用于探测大气的温度、湿度、风速、风向等气象要素,设计复杂。相比有球探空类,它更有指向性和靶向性;相比火箭探空类,它的应用范围更广、区域更大。

据了解,飞机机载下投探测系统包括下投式探空仪、释放机构、机载信号转发装置和地面接收装置。下投探空仪,即由飞机投下的探空仪,其在下落过程中完成各高度上的气象参数测量。下投探空仪包括温度、气压、湿度传感器、定位测风模块、处理单元、发射机、电源及降落伞。

其中,温度、气压、湿度传感器都需要选择时间常数小、系统误差小、稳定可靠的传感器。气压和湿度传感器要求其温度系数要小。早期的定位测风模块采用地面导航系统定位测风,当GPS卫星导航定位系统出现后,采用GPS接收处理模块代替了地面定位模块,定位测风模块用于获得探空仪的位置数据和移动速度数据。处理单元则负责采集传感器的输出量,再转换成相应温压湿数据,并将温压湿数据与GPS数据打包,由发射机发送出去。

23所研发的无人机机载下投探空系统,具有精度高、体积小、重量轻,以及机载探空系统与投放系统一体化,工作全自动等特点。只要有数据线与电源线,设备可以任意挂在机翼、机腹或机舱。同时其带有全自动温控系统,能在70℃至-90℃温度范围内稳定工作。

据悉,这套探空系统于2018年5月顺利完成中国气象局气象探测中心海洋气象探测一期工程的试验。探空仪在高空投放后,将气象要素值成功传至地面监控室,填补了国内利用大型无人机开展气象探测的空白。在近日开展的无人机下投试验中,飞机从安徽淮北起飞,数据在广西桂林接收,系统表现稳定。

未来,该系统可在气象应急、灾害监测、生态监测等方面应用。