人工影响天气无人机系统研发现状及运用进展

人工影响天气无人机系统研发现状及运
用进展
摘要：人工影响天气，简称“人影”，是指利用人为手段使天气朝着人们预
定的方向转化，其产生积极的社会影响，尤其对我国农业发展意义重大，推动我
国社会经济稳定发展。

因此，国家对人工影响天气领域发展的重视程度不断提升，加大装备研发力度，为提升人工影响天气作业质量奠定装备基础。

基于此，本文
以人工影响天气无人机系统为研究对象，具体阐述其研发现状、实际应用以及关
键技术，旨在探索无人机系统在人工影响天气领域的发展方向。

关键词：人工影响天气；无人机；研发现状；实际应用分析
引言
当前，人工影响天气作业分为空中和地面两种作业类型，结合实际情况，选
择最为适配的特种装备以及作业形式，才能保证人工影响天气作业高质量开展。

而随着无人机技术的发展，利用无人机进行飞行作业逐渐成为人工影响天气的重
要手段之一。

1 人工影响天气行业发展现状
我国人工影响天气领域已发展60多年，其装备以及技术不断完善。

在1958年，我国首次完成飞机人工降雨作业，标志着我国人工影响天气事业起步。

上世
纪八十年代，我国开始“人影”火箭系统的研发，现阶段已经取得多项研究成果，在人工影响天气作业发展产生深远影响，尤其是高炮研发以及应用，在全球处于
领先地位。

此外，我国还拥有众多型号的地面发生器装备，主要应用于低空小范
围增雨以及防雹作业。

经过多年的发展，其装备以及技术不断完善，推动了我国
人工影响天气领域发展，提升自然灾害防控效果，为我国农业发展提供保障。

在党的十八大以来，国家对人工影响天气的重视程度不断提升,我国“人影”事业发展至新高度。

于2015年，中国气象局实施《人工影响天气业务现代化建
设三年行动计划》，不断加强“人影”管理，建设现代化、科学化、安全化监督
管理体系，拉动人工影响天气作业现代化发展。

在2018年，国家召开关于人工
影响天气的专题座谈会议，对当前的发展现状以及未来发展形势进行分析。

在会
议中制定发展方向，利用“人影”发展经验，以全面推进小康社会、打造现代化
社会主义现代化国家为指标，明确“公益性”工作定位，不断完善管理体制，提
升建设发展效果，实现现代化人工影响天气作业特种装备精准作业、安全作业、
科学作业的目标。

经过多年的努力，我国已经建立起相对完善的中国特色的现代
化“人影”业务体系，为促进我国人工影响天气发展奠定基础。

传统“人影”作业以火箭弹、高炮、烟炉等形式为主。

火箭弹、高炮是针对
预定云层位置发射，催化剂被自动点燃，沿途燃烧随风扩散，横向覆盖区域小。

地面燃烧烟炉通常用于山区地形云的作业，效果受山区地形以及风的影响很大，
效率较低。

而通用有人飞机主要针对层状可降水云的连续增雨作业，但是受复杂
气象条件影响大，并且往往伴随着高风险。

此外，通用有人飞机系统庞大，准备
时间长、作业成本高、后期维护难。

这些因素均在一定程度上限制了人工影响天
气领域的常态化、立体化的发展。

因此，凭借无人机的超远距离作业、灵活便捷等优势，其在“人影”领域的
应用也逐渐变的广泛。

更重要的是，无人机系统操作简单，运行成本较低，更符
合当今时代“人影”作业要求。

2 人工影响天气无人机系统研发展现状及应用
人类首次“人影”作业的开展就是借助飞机平台完成的。

上世纪40年代，
由美国人利用飞机向地面抛洒1.35kg干冰，几分钟后该区域出现降雪，这标志
着人类“人影”作业探索的开始。

在20世纪50年代初，美国人以军用飞机为载体，制定“人影”实施计划。

如今，美国“人影”作业技术相对成熟，发展方向
也开始逐渐倾向于利用无人机进行作业。

2016年1月，美国Desert Research Institute研究所的八旋翼无人机搭载碘化银催化剂在内华达进行人工增雨作业。

相比之下，虽然我国对“人影”的研究起步较晚，但是随着国内无人机行业的蓬
勃发展，无人机参与“人影”作业不断取得重大突破性研究成果。

2019年12月，航天九院和张掖市气象局等多家单位联合开展FH-95中大型滑跑型无人机首次人
工增雨试作业演示飞行。

2020年6月，“甘肃翼龙无人机人工增雨项目”在甘肃
天水机场成功进行了科研试飞，由中航无人机公司的翼龙-2H大型无人机在海拔
高度3000m飞行30分钟，完成首飞。

2022年9月，翼龙-2H大型无人机搭载云
微物理探测和“人影”催化设备，在阿尼玛卿冰川地区对降水云系进行探测并成
功实施人工增雪作业。

利用无人机进行“人影”作业能够在很大程度上弥补传统手段的不足，然而
上述无人机在发展过程中也遇到如下问题：
1)多旋翼无人机受限于载重能力和飞行性能，续航能力较低，覆盖区域有限。

2)中大型无人机系统庞大，展开和撤收时间较长，地面保障系统复杂、人员
较多。

3)中大型无人机通常采用滑跑起降、火箭助推起飞和伞将回收。

其中，滑跑
起降型无人机受限于起降场地要求，系统的机动性较差；而火箭助推起飞的无人
机系统准备耗时长。

“人影”作业要求很高的实时性，可能会因为气象环境发生
变化而错过作业的最佳时机，导致作业成本高、效果差。

因此，展开小型“人影”无人机系统的研究，旨在解决上述问题，并对人工
影响天气领域的作业手段进行完善和推进，使小型无人机系统其成为人工影响天
气领域重要的作业手段之一。

满足上述要求的小型“人影”无人机指标如下表一
所示。

表一无人机主要性能指标
3小型人工影响天气无人机系统的关键技术3.1不受起降场地限制
无人机采用四旋翼辅助实现垂直起降，并以固定翼方式进行巡航飞行，能够
快速在偏远山区、无跑道条件的地区开展飞行作业。

3.2适用于小型无人机的防除冰系统
无人机在进行人工影响天气作业时容易遇到高湿度、低温度的气象条件，导
致机体表面结冰，危及飞行安全。

通过在机翼、平尾安装多个光学探测器，能将
不透明度和折射率变化的信号转换为可以直接检测的电学信号。

发生结冰现象时，可获知需要除冰区域的精准位置。

当该区域的冰层厚度超过预设值时，对应区域
的加热器进行加热除冰。

加热至冰层厚度低于预设值时，加热器停止工作，能够
极大程度地降低系统功耗，更加适用于小型无人机。

3.3便携性设计
人工影响天气作业最有很高的实时性，因此要求无人机系统能够快速响应。

小型无人机系统需采用轻量化、便携性设计。

任务载荷能够快速拆装更换，可实
现连续多个架次的作业飞行。

系统撤收时间均不超过30min/3人。

4 结束语
在当前时代发展背景下，国家对于人工影响天气作业技术发展重视程度不断
提升，也进一步提高无人机系统在人工影响天气领域中应用的成熟度。

小型“人影”无人机以成本低、风险小、响应快、效率高为目标，能够更好地促进开展常
态化人工影响天气作业，有效配置资源，消除偏远地区的作业盲区，全面提升作
业能力，推动我国人工影响天气领域稳定发展。

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