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【栏目引言】随着低空经济的快速崛起,无人机物流、低空旅游、应急救援等新业态不断涌现,但低空环境的复杂性——多变的气流、突发的气象、密集的障碍物等,始终是制约低空经济高质量发展的核心瓶颈。如何在地面精准复刻低空复杂环境,为低空装备研发、性能测试提供可靠支撑?近日,我们走进某重点实验室,专访了低空复杂环境模拟试验装置负责人李教授,带大家揭开这台“低空环境复印机"的神秘面纱。
记者:李教授,您好!首先能否请您用通俗的语言给我们介绍一下,低空复杂环境模拟试验装置到底是什么?它核心要解决什么问题?
李教授:您好!简单来说,这台装置就是在实验室里“造"出一个和真实低空一模一样的复杂环境,让各类低空装备在这个“人造环境"里先“闯关"、做测试。我们知道,真实低空环境特别复杂,比如城市上空有高楼产生的乱流、山谷里有突发的阵风、沿海地区有盐雾和强风,还有雨、雪、雾等恶劣气象条件。如果直接让新研发的无人机、低空飞行器去真实环境测试,不仅风险高、成本大,而且环境参数无法控制,很难精准判断装备的性能短板。
这台装置核心要解决的,就是“环境可控、参数可复现"的问题。它能把真实低空的各类复杂因素——从风速、风向的细微变化,到雨雾、沙尘的强度,再到建筑物、电线等障碍物的分布,都精准模拟出来,让研发人员可以在安全、可控的条件下,全面测试装备的飞行稳定性、抗干扰能力、避障性能等关键指标,为低空装备的研发迭代和安全认证提供科学依据。
记者:听起来这台装置的技术含量很高。能否具体说说,它都能模拟哪些复杂的低空环境?在技术上有哪些独特的优势?
李教授:我们这台装置的模拟能力覆盖了低空环境的“全要素",主要分为三大类:一是气流环境,这是低空飞行最核心的影响因素。我们能模拟从微风到12级强风的不同风速,还能精准复刻城市乱流、山谷阵风、尾流干扰等不规则气流,甚至可以实现风速、风向的毫秒级突变,还原真实飞行中遇到的“突发气流冲击"。二是气象环境,我们集成了雨、雪、雾、沙尘、盐雾等多种气象模拟系统,比如模拟暴雨时的降水强度、雾天的能见度,这些都是低空飞行中影响视野和装备可靠性的关键因素。三是障碍物环境,我们通过高精度机械装置和数字孪生技术,在模拟空间内构建出高楼、桥梁、电线、树木等真实场景的物理模型,同时结合虚拟仿真技术,拓展出更大范围的复杂障碍物场景,测试装备的避障决策和路径规划能力。
技术上的优势主要体现在三个方面:首先是“高精度",比如风速控制精度能达到0.1米/秒,气象参数的模拟误差小于5%,能精准匹配真实环境的各项指标;其次是“全耦合",我们不是单独模拟某一种环境因素,而是让气流、气象、障碍物等因素相互作用、协同模拟,比如模拟“大风+暴雨+高楼乱流"的复合环境,这更贴近真实低空的实际情况;最后是“可定制",针对不同的应用场景,比如城市物流、山区救援、海上作业,我们可以快速调整模拟参数,定制专属的测试环境,满足不同类型低空装备的测试需求。
记者:这些技术优势背后,肯定离不开团队的大量投入。能否分享一下,在装置研发过程中,团队遇到的最da挑战是什么?是如何克服的?
李教授:最da的挑战确实是“多环境因素的协同控制"。真实低空环境中,气流、气象、障碍物之间是相互影响的,比如强风会改变雨滴的运动轨迹,高楼会扰乱气流方向,这些相互作用非常复杂。一开始,我们尝试分别控制各个环境系统,但发现模拟出来的环境和真实情况偏差很大,无法满足测试需求。
为了克服这个问题,我们团队联合了流体力学、气象学、控制工程等多个领域的专家,经过三年多的攻关,研发出了一套“多场耦合控制算法"。这套算法能精准计算出不同环境因素之间的相互作用关系,实现对气流、气象、障碍物等系统的协同控制。比如,当模拟“阵风+雾天"环境时,算法会根据阵风的风速和方向,实时调整雾滴的浓度和分布,让模拟环境更贴近真实情况。同时,我们还通过大量的真实低空环境数据采集,建立了庞大的环境数据库,为模拟精度的提升提供了数据支撑。可以说,这台装置的每一个技术参数,都凝聚着团队的心血。
记者:目前这台装置的应用情况如何?它对推动低空经济发展有哪些重要意义?
李教授:目前,这台装置已经为国内多家无人机企业、科研院所提供了测试服务,涉及工业巡检无人机、物流无人机、应急救援直升机等多种低空装备。比如,某物流企业研发的城市配送无人机,在我们这里完成了“高楼乱流+小雨"环境下的飞行测试,发现了其避障系统的短板,经过优化后,该无人机的飞行安全性大幅提升,目前已经在多个城市投入试点运营。还有某应急救援团队的直升机,通过在我们这里模拟的“山区阵风+低能见度"环境测试,完善了飞行操控策略,为后续在复杂山区开展救援任务提供了安全保障。
它对低空经济发展的意义,主要体现在三个方面:一是降低研发成本,缩短研发周期,让低空装备企业不用再花费大量的时间和资金去真实环境中反复测试;二是提升装备安全性能,通过全面、严苛的模拟测试,提前发现装备的安全隐患,减少实际飞行中的事故率;三是规范行业标准,随着低空经济的发展,低空装备的安全认证标准越来越重要,这台装置能为制定科学、合理的认证标准提供技术支撑,推动低空经济行业的规范化发展。
记者:展望未来,团队对这台装置还有哪些升级规划?
李教授:未来,我们主要有两个升级方向:一是拓展模拟范围,目前我们的装置主要模拟中低空环境,下一步我们计划提升装置的高度模拟能力,覆盖更高的低空区域,同时增加对极duan环境的模拟,比如强台风、暴雪、强电磁干扰等,满足更多特殊场景低空装备的测试需求;二是融合更多新技术,比如AI技术和数字孪生技术,通过AI算法自动优化测试方案,结合数字孪生技术构建虚拟的模拟空间,实现“物理模拟+虚拟仿真"的双重测试,进一步提升测试效率和精度。我们希望,这台装置能持续为低空经济的发展保驾护航,让更多安全、可靠的低空装备走进我们的生活。
记者:非常感谢李教授的精彩分享!通过您的介绍,我们不仅了解了低空复杂环境模拟试验装置的神奇之处,也看到了科研团队为推动低空经济发展所做的努力。相信在这样的“硬核"科技支撑下,我国低空经济一定能实现高质量发展。
【栏目结语】从实验室里的“人造低空"到现实中的“飞行自由",低空复杂环境模拟试验装置的研发和应用,为低空经济的发展打通了关键瓶颈。随着科技的不断进步,我们有理由相信,未来低空领域将涌现出更多新业态、新模式,为我们的生活带来更多便利和惊喜。
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由Delta德尔塔仪器联合电子科技大学(深圳)高等研究院——深思实验室团队、工信电子五所赛宝低空通航实验室研发制造的无人机抗风试验风墙\可移动风场模拟装置\风墙装置,正成为解决无人机行业抗风性能测试难题的突破性技术。


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