原创《无人机黑飞为何被称为隐形杀手？》
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文／综合
4月中到月底,成都机场发生的接近10超人侵事件,全部都是因为无人机违规在机场附近起飞.最严重的的一次造成58架次航班备降,无数航班延误,超过万名旅客被滞留,经济损失达数百万元.如此集中的机场入侵前所未见,而此次事件,再次将无人机“黑飞”的问题推到了风口浪尖上.
但是无人机起飞,与飞机之间有一定的高度和距离差异,为什么飞机见到无人机会如此害怕呢？今天就跟大家一起探讨一下这个问题.
信号干扰是飞机起飞降落阶段的杀手
飞机的起飞、降落阶段被称为黑色10分钟,也就是起飞阶段的3分钟和降落阶段的7分钟.
根据调研,80%的飞机事故都出现在这黑色10分钟里,所以这段时间的安全是整个飞行过程中最重要的环节.但是起飞、降落阶段,飞机上的飞行控制系统、自动导航系统、自动驱动系统、起落装置以及通讯设备,很多都有可能受到其他无线信号的干扰,造成系统判断错误酿成大祸.这也就是为什么在起飞、降落阶段,我们会被强制要求关闭手机、电脑等具有通讯功能的电子设备的主要原因.
飞机在起飞、降落阶段会依赖自动导航系统,而自动导航系统又需要比较纯净的电磁环境,一旦受到干扰很可能会接收到错误的信号,产生错误的应对措施.
比如说被信号干扰造成飞机与塔台通讯链路中断,也许只是干扰和中断极短的时间,但可能造成飞机的轨道偏移.因为飞机本身的飞行速度很快,所以有很大概率会发生撞上塔台或者其他建筑等事故,后果十分严重.
目前,所有的民用无人机都需要用到无线电技术来实现定位、遥控、图像传输等功能.无人机飞的通讯频段也基本是2.4G或者900M、5.8G.而机场所有的通讯频段基本都是固定的,或者规定的被限制保护的频段范围.按理说不会造成冲突,大家意识中感觉不会出现干扰问题,但是谁又能够保证呢？
还有,现在民用无人机图片传输都只有默认的8个通道,很多人为了能够避免干扰中断图片传输,会强行原有的限制,获得最多32个信道,这样很有可能造成无人机的无线信号与民航的无线信号冲突和相互干扰.如果刚好无人机在机场附近飞行,酿成事故的可能性就会很高.
当然现在的电子仪器尤其是飞机上的设施都十分精密,而且具有很好的防护性和抗干扰性,假如无人机能够干扰飞机无线信号,那也绝对是概率极小的偶然事件,但不能因为概率极小就不采取措施.如果检测到无人机在旁边还要照常起飞、降落,万一飞机出现事故,那可是几十到几百条人命的大事情.
所以,我们看到,每当无人机入侵到机场范围内,所有天上航班都会临时备降其他机场,机场内航班都会暂时停运.小小的无人机和飞手的“黑飞”行为,都会造成巨大的经济损失.
无人机对于飞机的第二个威胁：撞击
在无人机出现之前,飞机最害怕的空中物体是鸟类,也就是我们经常听说的飞乌撞击飞机的事故.根据国外权威机构的统计,每年全世界范围内发生飞乌撞击飞机的事故能够达到10000起之多,数字着实令人震惊.自1 960年以来,世界范围内由于飞乌撞击事故至少造成了78架民用飞机损失、201人因此丧命；另外造成了250架军用飞机的损失、1 20名飞行员丧命.
无人机的飞行高度和鸟类相似,但是速度远超过鸟类.即使是小型的玩具无人机,与客机发生碰撞造成的破坏力也要高于飞乌撞击.鸟类虽然体型大小各异,但主要由皮肉和骨骼组成.而无人机则是由固态塑料、金属结构、电池等等构成,硬度和坚固性方面的提升会导致发生撞击之后,破坏力远超过鸟类.
无人机撞击飞机的破坏力到底有多大？英国克兰菲尔德大学的研究团队进行过相关的实验.他们将一个与无人机大小、重量和材质相同的物体弹射到静止的飞机雷达罩上,弹射的速度达到321千米／小时,与飞机低空飞行时的速度相仿.
通过实验可以看到,无人机撞击之后的雷达罩被轻松地撕开一个缺口.同样环境和速度下,模拟的飞乌装置则是被雷达罩弹回来,只会撞击出一个坑.这个实验说明了在相同速度的情况下,无人机由于其材质和坚固性的优势,造成了更多的破坏.
那么如果是不同的速度呢？当物体与机身发生碰撞时,危害程度和两者的相对速度成正比,因为碰撞时释放的动能与速度的平方成正比.在现实中,不管是鸟类还是无人机,哪个与飞机的相对速度更大,造成的破坏力也就越大.
之前一名研究专家介绍过两起鸟类被吸人发动机的事故.第一个是一只重量为1千克的乌被吸人转速很高的发动机内,导致螺旋叶片被打破.第二个是一只重量为2千克的鸟类被吸人到发动机中,但是发动机运转功率较低,所以只受到了轻微的损坏.无人机的体积重量与大型鸟类相似,所以破坏力也类似.
另外,无人机上都会有锂离子电池,假如电池进入了发动机的燃烧室中,内部的物质会被点燃,后果不堪设想.如果是撞在挡风玻璃上,也会造成很大程度的伤害,甚至可能是人员伤亡.
在目前的鸟类和无人机破坏飞机机身和发动机的事故中,虽然绝大部分事故没有造成严重的损坏,但是维修的周期也会十分漫长,而且费用也是巨大的.
天生不安全非法使用隐患重重
北部战区空军参谋部航管处副处长李纯凯告诉记者,除了违规飞行外,民用无人机“天生就不安全”,本身的技术风险依然存在.他认为,当前无人机技术虽然日新月异,但很多民用无人机还无法达到民航局的适航性要求,安全性难以保障.比如,无人机机载传感器的视野较为狭窄,环境态势感知能力较弱,地面操控难度较大.无人机难以及时感知规避障碍物,一般也没有配备空中防撞系统,无法通过信号询问应答的方式来对周边空域保持监测.
无人机“黑飞”的直接危害是严重扰乱空中交通管制,危害空中交通安全.就像地面交通一样,如果没有一系列的交通法规加以规范,没有大量的交警指挥管制,哪有顺畅安全的行车？天空虽然广阔,但飞机速度太快,空中交通根本不允许像行车一样,打一把、让一让,必须建立在有计划、有秩序的基础上.一只小乌就能造成军用飞机、民用客机机毁人亡,何况民用无人机的重量都是几千克以上的铁疙瘩,如果军用飞机、航班飞机在空中与其相撞,后果不堪设想.
“黑飞”事件还可能危及人民群众生命财产安全,扰乱社会治安.民用无人机轻的两三千克,重的几十千克,在几十米至一百多米的空中掉下来,可能造成人员伤亡.以娱乐为目的的无人机所有者,更喜欢在公园等人多的地方“黑飞”,可能造成的危险是不言而喻的.与此同时,也不排除个别不法分子可能利用无人机干些非法勾当——无人机可以携带摄像机,也可运输物品,声音小、难以察觉.如果无人机没有管制可以漫天“黑飞”,会给个别不法分子利用微型无人机窥视他人隐私等创造条件.
更严重的是,“黑飞”可能危害国家安全.民用小型、微型无人机,目标小、飞得低、飞得慢,属于典型难防的“低慢小”目标.甚至有的无人机机体还大量采用聚碳酸酯材质,雷达更难发现跟踪.作为平台,无人机不仅可以加装照相摄像设备,还可以装上变身“微型炸弹”,还能携载生化物品.这些都有可能被敌对势力、恐怖分子、间谍利用.
（来源：综合201 7年5月2日中证网《黑飞必须禁！无人机撞客机模拟：结果太恐怖》；2016年4月07日《中国青年报》《无人机“黑飞”隐患重重》作者：张文昌）（编辑／冯立梅）
无人机论文参考资料：
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