低空經濟的蓬勃發(fā)展,正在重塑城市交通、物流配送、應急救援等多個領域的產業(yè)形態(tài),但低空空域“環(huán)境復雜、場景多變、風險難控"的固有屬性,始終是制約產業(yè)規(guī)?;七M的核心瓶頸。從城市樓宇間的亂流擾動,到山區(qū)峽谷的地形遮擋,再到惡劣天氣下的能見度驟降與電磁干擾,每一項都直接關乎低空裝備的飛行安全。作為長期深耕低空環(huán)境測試技術研發(fā)的科研團隊,我們深刻認識到,沒有精準、全面的環(huán)境模擬測試支撐,低空裝備的安全性能就無從保障,低空經濟的高質量發(fā)展也將成為空談?;诖?,我們研發(fā)的低空復雜環(huán)境模擬試驗裝置,以“全場景復現、高精度控制、多維度耦合"為核心目標,構建了覆蓋低空飛行全風險要素的測試體系,為低空經濟產業(yè)發(fā)展筑牢安全防線。
當前,低空裝備測試領域普遍面臨“三大困境":一是自然環(huán)境不可控,戶外試飛難以復現ji端惡劣場景,導致裝備潛在安全隱患無法提前排查;二是測試維度單一,傳統(tǒng)測試多聚焦于風場或氣象單一要素,無法模擬真實低空環(huán)境中多要素疊加的復雜工況;三是數據支撐不足,缺乏精準的環(huán)境參數與裝備性能關聯數據,難以支撐裝備迭代優(yōu)化。我們的低空復雜環(huán)境模擬試驗裝置,正是針對這三大困境,通過多學科技術融合創(chuàng)新,打造了“可控、可測、可追溯"的低空試驗新范式,讓低空裝備在“實驗室里就能經歷各類ji端考驗"。
相較于傳統(tǒng)測試裝置,本裝置的核心優(yōu)勢在于打破了“單一要素模擬"的局限,實現了“多場耦合、場景定制、數據閉環(huán)"的技術突破,其核心技術體系圍繞三大核心邏輯展開,涵蓋多個差異化技術方向:
一、以“多場耦合"為核心,突破復雜環(huán)境復現瓶頸
真實低空環(huán)境是風、氣象、電磁、地形等多要素相互作用的復雜系統(tǒng),單一要素模擬無法滿足裝備測試的實際需求。我們突破多場耦合模擬技術,構建了“風-氣象-電磁-地形"四場協(xié)同模擬體系。在風場模擬方面,創(chuàng)新采用“分布式風機陣列+動態(tài)氣流調節(jié)"技術,通過128臺高精度變頻風機的協(xié)同控制,實現風速0.5m/s至55m/s、風向360°連續(xù)可調,可精準復現城市亂流、山谷狹管風、強陣風等典型風場;在氣象模擬模塊,集成了高精度溫濕度控制、雨雪霧生成、沙塵模擬等功能,可實現-50℃至70℃的溫度調節(jié)范圍,以及不同強度的雨雪、沙塵場景復現;更關鍵的是,我們通過多場耦合控制算法,解決了風場與氣象、電磁環(huán)境之間的干擾問題,實現了“強風+暴雪+電磁干擾"“高溫高濕+地形遮擋"等復合場景的精準模擬,讓測試環(huán)境無限貼近真實低空工況。
二、以“精準控制"為支撐,構建高精度測試體系
模擬環(huán)境的精準度,直接決定測試數據的科學性與可靠性。我們在裝置研發(fā)中,重點突破了兩大精準控制技術:一是基于數字孿生的實時聯動控制技術,通過構建裝置的數字孿生模型,將物理裝置的運行狀態(tài)、環(huán)境參數與虛擬仿真系統(tǒng)實時同步,實現“虛擬預設-物理執(zhí)行-數據反饋-參數修正"的全流程閉環(huán)控制,模擬參數的控制精度誤差≤1.5%;二是多傳感器融合感知技術,在裝置內部部署了200余個高精度傳感器,涵蓋風速、風向、溫度、濕度、電磁強度、能見度等多個維度,可實現環(huán)境參數的毫秒級采集與分析,為精準控制提供數據支撐。例如,在測試某應急救援無人機的低溫適應性時,我們通過精準控制技術,將艙內溫度穩(wěn)定在-35℃,同時模擬5級側風環(huán)境,精準捕捉到無人機動力系統(tǒng)在低溫風場下的性能衰減規(guī)律,為企業(yè)優(yōu)化動力系統(tǒng)設計提供了精準數據。
三、以“場景定制"為導向,賦能全產業(yè)鏈測試需求
低空經濟涵蓋無人機、電動垂直起降飛行器(eVTOL)、低空載人飛行器等多種裝備,不同裝備的應用場景差異極大,對測試的需求也各不相同。為此,我們研發(fā)了場景化定制測試技術,通過模塊化設計,實現測試場景的快速切換與定制化適配。針對城市物流無人機,我們可復刻城市樓宇密集區(qū)的風場與電磁環(huán)境,測試無人機的避障性能與通信穩(wěn)定性;針對山區(qū)應急救援裝備,可模擬山區(qū)峽谷地形、強對流天氣,驗證裝備的地形適應能力與ji端環(huán)境生存能力;針對低空載人飛行器,我們搭建了全尺寸測試艙,可模擬起飛、巡航、降落等全流程工況,重點測試飛行器的氣動穩(wěn)定性與安全冗余性能。目前,該裝置已為低空載人飛行器企業(yè)、應急救援裝備企業(yè)等20余家單位提供定制化測試服務,助力相關企業(yè)縮短研發(fā)周期30%以上,降低研發(fā)成本40%左右。
在技術創(chuàng)新的同時,我們也注重裝置的產業(yè)賦能價值。當前,我國低空經濟相關標準體系尚在完善中,尤其是低空裝備的環(huán)境適應性測試標準較為缺失。我們的裝置通過大量測試實踐,積累了海量的環(huán)境參數與裝備性能關聯數據,正在參與制定《低空飛行器復雜環(huán)境適應性測試規(guī)范》等多項行業(yè)標準,推動低空測試領域的標準化發(fā)展。同時,我們面向中小企業(yè)推出了共享測試服務,降低中小企業(yè)的研發(fā)測試成本,助力創(chuàng)新成果快速轉化。
展望未來,隨著低空經濟產業(yè)的不斷發(fā)展,低空裝備將向大型化、集群化、智能化方向演進,對環(huán)境模擬測試的需求也將更加嚴苛。我們將持續(xù)推進技術迭代,一方面提升裝置的測試規(guī)模,研發(fā)可適配翼展20米以上大型低空飛行器的模擬裝置;另一方面深化AI技術的融合應用,實現測試場景的智能預判與參數的自動優(yōu)化,構建“智能感知-精準模擬-數據賦能-標準"的全鏈條測試服務體系。我們堅信,通過技術創(chuàng)新不斷突破環(huán)境模擬的邊界,就能為低空經濟的安全發(fā)展提供更堅實的技術支撐,讓低空經濟真正成為推動經濟社會高質量發(fā)展的新動能。
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由Delta德爾塔儀器聯合電子科技大學(深圳)高等研究院——深思實驗室團隊、工信電子五所賽寶低空通航實驗室研發(fā)制造的無人機抗風試驗風墻\可移動風場模擬裝置\風墻裝置,正成為解決無人機行業(yè)抗風性能測試難題的突破性技術。


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