張仲麟：這架國產飛機看上去一點都不“高大上”，但是……
【文/ 觀察者網專欄作者 張仲麟】
當6月18日大家忙於清空自己的購物車時，一架藍白相間的飛機從跑道上衝上藍天成功首飛，巧合的是起飛時間正好是早上6點18分。
一年一度的年中購物狂歡與飛機首飛的關係並不僅僅侷限於湊巧都是“618”，更關鍵地，它是無人運輸機，也許幾年之後的618我們購買的東西就是由它運輸了。
成功首飛的TP500無人運輸機是由設計了運20的一飛院主導研發的，也是首個完全以民航適航標準為指導，進行正向研發的無人運輸機。TP500能裝載500公斤的貨物，並執行半徑500公里的物流運輸任務，而最大航程可以達到1800公里。
雖然TP500無人運輸機看起來是個使用活塞發動機的傳統佈局固定翼飛機，甚至在一般人看起來會覺得有些“low”：這飛機是電風扇啊（指活塞發動機的螺旋槳），連電吹風都不是（指噴氣發動機），而且機翼還是平直的，看着和二戰的飛機差不多啊。
但中國老話説得好，不能以貌取人。雖然TP500看着是個挺“老土”的，背後的技術含量與前景可不容小覷。
雖然這TP500看起來頗有點無人版初教6這種活塞發動機飛機的意思，但兩者差得可多了（本文圖片由作者收集）
正向研發與使用場景
在TP500無人運輸機的宣傳報道中，有一個不引人注意的點，那就是強調TP500無人運輸機是正向設計的。正向設計這個説法並不常見，更為公眾所熟悉的是逆向設計這個詞，而逆向研發往往被簡單理解為“山寨”、“照抄”。當然逆向設計並不等於“山寨”，而“正向設計”也並不是“逆向設計”的反義詞。
要説正向設計這事，得先從工程研發的流程説起。一個項目要立項，首先要進行可行性分析，確定這東西是否可行。在立項之後則是進行需求分析，隨後根據需求拆分各個系統，確定各個子系統的需求然後做總體設計方案。在確定了總體設計方案之後才是進行詳細設計，從小到大一步步組裝。
也就是説，正向設計的流程是從大到小一級級進行拆分。舉個例子就是：我們要造飛機，這飛機要達成什麼樣的指標，為了達成這指標我們要用什麼發動機、什麼構型，隨後再是進行詳細設計。
因此正向設計的好處就是，一切都圍繞着項目的需求轉，以滿足使用場景，而不是如逆向設計那樣，為了能用上某個核心系統而水多加面、面多加水。具體到TP500無人運輸機上，正向設計使其每一個設計都圍繞着設計目標轉，以最大程度地發揮其在使用場景下的效率。
A10攻擊機的設計很大程度上就是圍繞着那挺GAU8機炮而展開，使得其他設計給這門機炮做了不少讓步，比如前起落架給GAU8機炮讓空間，圖片來源：美國空軍
無人運輸機一直是這幾年的熱點項目，從解決“最後一公里”運輸的多軸無人機到點對點的固定翼無人機，甚至還有空投大型載荷、神似彩虹4無人機的貨運無人機，一時之間堪稱百花齊放，國內國外兩開花。
然而，這些無人運輸機要麼使用場景極為複雜，目前無法大規模應用，要麼是用現有無人機平台或有人運輸機平台改造而來，在使用場景上多少有些水土不服，這也是半路出家所必然產生的問題。而國外那些看起來頗為高大上的貨運無人機，基本都還停留在PPT與CG階段。
用多軸無人機來解決“最後一公里”送貨上門雖然是個很好的想法，但多少有些費操作員，而且城市環境下樓房對多軸無人機信號的影響也是一言難盡
拿現成大型無人機平台改的運輸無人機進行空投運輸吧，總讓人懷疑這是不是東風快遞的新裝備
至於拿運五改造的FH98無人機，受限於運五平台先天不足，無法用集裝箱器，只能散貨艙裝載，需要人工裝卸
而國外的固定翼無人運輸機方案，看着科幻是科幻了，問題是隻停留在畫大餅階段
相比之下，一開始就從零開始，正向設計的TP500無人運輸機就沒有半路出家所帶來的種種不便了，可以讓每一處設計都為無人空中運輸服務。
TP500的一大特色就是其機身不是常見的橢圓橫截面，而是方型橫截面。這是因為TP500設計之初就是準備配套集裝箱器進行使用，方型橫截面機身可以將飛機體積的利用率達到最大，而不是如圓形或橢圓機身那樣在裝載方型集裝箱器時有大量空間被浪費——空間的浪費往往意味着效率的下降。而TP500的機尾折開式艙門也是為在如此小的飛機上使用集裝箱器以及裝卸效率的最大化而設計的。
波音747貨機的貨倉橫截面示意圖，可見貨艙內有不少空間被浪費
為了方便裝卸，TP500機身可以折開作為貨艙門
這裏可以清楚看到，方型截面機身使得裝載集裝箱器時空間利用率達到了最大化，而可以折開的機身使得裝卸效率較散貨艙人工裝卸提高了很多
對於貨運飛機來説，成本以及運輸效率是非常敏感的，但是對於時間有時候並不是那麼敏感——一小時就到與兩小時才到很多時候並沒有本質區別，但如果後者能讓運輸成本大幅下降，那麼使用運載量更為靈活的無人運輸機則具備極大的吸引力。因此TP500使用的動力是活塞發動機，使其使用成本可以壓到很低。
根據製造商壹通無人機介紹，使用TP500進行運輸時可以將運輸成本壓到和幹線噴氣運輸機相近的成本（如波音737改裝的貨機），但其使用靈活性則比干線噴氣貨機高了不少。
無人運輸體系的前景
目前主流民用與軍用無人機都是需要人員操控的，屬於“人在迴路中”。雖然説着“無人”但只是飛行器上無人，依然需要地面操作員進行操控，比較費操作員。而TP500無人運輸機相較其他無人運輸機最大的優勢，則是其高度智能化的自主飛行能力。
據媒體介紹，TP500無人機在多數場景下可以根據自然環境、航路情報進行自主決策和飛行，而地面人員在必要時刻則能隨時介入來接管飛行。這代表着TP500無人機是一種“人在迴路外”無人機，起飛、巡航、降落整個流程都可以在無人介入的情況下完成，只有在突發緊急情況下才需要人工介入操控。這代表着一個操控站可以同時監控多架甚至十幾架無人運輸機，且只需要關注飛行狀態，極大提升運行效率。
人在迴路中的無人機往往天上一架飛機地上一套操控，只是把天上的飛行員換成地上的操作員
完全自主飛行並執行任務，一直是無人機發展的目標
TP500的問世代表着從起飛到降落整個流程都可以自主進行，這使得其在應用上具有極大的想象空間。目前已經有大型無人物流倉庫與中轉站了，而TP500使用的模塊化集裝箱器也非常適合無人設備進行自動化裝卸。這些如果結合起來，那就能實現科幻電影與遊戲中的場景了：無人倉庫自動分揀物品，由無人裝卸車裝載到無人運輸機上再由無人運輸機運輸到幾百公里外的另一個無人倉庫，實現全自動物流運作。
無人倉庫早已成為了現實
不斷穿梭於物流中心之間的無人運輸機，或許很快會從遊戲變成現實
TP500使用的是活塞動力發動機，而且其構型決定了低速性能好，對跑道要求也低，甚至一段幾百米長的筆直公路就能讓其起降。低起降場地需求讓物流中心配套建設短跑道以供TP500起降並不困難，甚至如果使用更適應惡劣地形的起落架，以TP500的構型在平坦草地上起降也並非不可能，畢竟現在的起落架一看就是為跑道起降設計的。
與有人幹線貨機比起來，TP500的優勢領域無疑是高密度小流量中短程空中物流運輸。而在國內最適合這一場景的，無疑是地形地貌複雜的西南地區。雖然近幾年國家在西南地區進行大量基建建設使得西南地區地面交通改善許多，但複雜地形與惡劣地質條件所帶來的困難依然存在，而這也正是西南地區支線航空發達的原因——地面開車九轉十八彎，天上兩點一線直接就到。
正是基於同樣的原因，TP500這類低起降需求的無人運輸機在西南地區那是廣闊天地、大有可為，甚至可以期待下TP500直接降落在村口的公路上，裝上新鮮採摘的特色農產品運往物流中心再發往全國各地的場景。
當然，TP500的500千克載量對於貨機來説實在有些不夠看。但TP500有着濃重的技術驗證色彩，只是一系列的起點。根據製造商壹通無人機公司的介紹，載重量在2-10噸的無人運輸機也在規劃之中，而運載能力為2噸的TP2000無人運輸機已在研發。相比500公斤載量的TP500，具有2噸運載能力的TP2000無疑有更高的效能，也會更受市場歡迎，甚至一定程度上替代幹線貨機在物流運輸中的位置。
軍民融合大有可為
當我看到TP500首飛的報道時，首先浮現在腦海中的是一篇六十多年前的著名通訊《為了六十一個階級兄弟》。這篇家喻户曉的報道講述了山西陸平縣發生大規模食物中毒急需特效藥救命，而藥則需要從北京調配。在所有人的努力之下，空軍特別調配的運輸機將載着特效藥的箱子連夜空投了過去，及時挽救了大量生命。
不論在60年前還是在現在，偏遠地區高時效性的應急物資需求是始終存在的，可能在草原上，可能在高原上，也可能在海島上，這就將是TP500這類無人運輸機大顯身手的時候了。
TP500作為一個通用無人運輸平台，自身也有着不小的發展空間，將其從集裝箱器裝卸改為空投物資在技術上不存在任何難度，而將目前適合跑道起降的起落架改為適應野戰機場甚至平坦草地起降的起落架也不存在任何障礙，二戰時期大量的經驗證明，草地起降正是這類輕型活塞飛機最拿手的活了。
極高的靈活性及自主飛行能力和低成本，使得用無人運輸機執行南海島嶼以及邊境偏遠哨所的補給任務成為了理所當然的事。筆者2021年年初在西藏旅遊，在雅魯藏布江的佛掌沙丘參觀時，看到一架陸航米8直升機沿江飛行，後來看軍報報道時才得知，當時某處大雪封路無法給哨所補給，於是使用直升機空運進行補給。目前來看，TP500完全可以勝任這樣的任務，完成末端補給任務。
傳統構型的活塞發動機飛機對於起降場地的要求那是低的離譜
當然，對於可以自主飛行的無人運輸機——或者説無人機——的軍民融合應用，我們格局要放得大一點，不僅僅侷限於運個貨送個快遞。既然可以在完全自主飛行的情況下運輸載荷，那自然也具備了在完全自主的條件下將載荷（不論這載荷是什麼）投送到指定位置的能力。
基於無人運輸機自主飛行的控制律研發及使用經驗，將其成果應用到其他空中無人飛行載具平台上也是情理之中。畢竟大家乾的都是將載荷送到特定位置的活，至於送達的載荷是什麼，在扔下去時也基本沒啥差別。
“開門！送快遞的！”
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