机器人飞行器竞相追逐“西风之神”

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


五角大楼希望拥有一支无人驾驶飞行器(UAV)中队,能够在空中停留并执行监视任务,时间以而不是小时计,这一希望最近向前迈出了小小一步。美国国防高级研究计划局(DARPA)的研究人员与英国创意工厂 QinetiQ Group PLC 合作,成功地让太阳能“西风之神”高空长航时飞机在亚利桑那沙漠上空飞行了 82 小时 37 分钟,打破了去年该飞机早期版本完成的 54 小时飞行记录,该公司在其网站上报告称

这款由人工发射的 66 磅(30 公斤)“西风之神”是一种超轻型碳纤维飞机,白天依靠覆盖飞机机翼的、厚度不超过纸张的硅太阳能电池阵列产生的太阳能飞行。据该公司称,夜间则由 SION Power Inc. 的可充电锂硫电池(白天使用太阳能充电)供电。

BBC 新闻报道,此次飞行发生在 7 月 28 日至 31 日之间,研究人员通过遥控将“西风之神”引导至超过 60,000 英尺(18 公里)的飞行高度。此后,该飞机在自动驾驶仪和卫星通信的控制下飞行,载荷为 4.4 磅(2 公斤)。

“西风之神”可能是 DARPA 提出的“秃鹫”(超高空、超长航时、游荡式战区无人侦察单元)项目的前身,该项目的目标是制造一种飞机,能够在监视目标上空停留至少五年。根据目前的计划,“秃鹫”的重量将达到 1,000 磅(453.5 公斤),其设计目的是从环境中(通过太阳能或其他能源)收集能量,高效地存储和利用能量,并包括机器人加油能力。“秃鹫”的翼展在 300 到 500 英尺之间(91.4 米到 152.4 米之间),其功能将更像一颗低轨道卫星,而非飞机,在空中停留的时间将远远超过当今任何侦察机。

政府承包商 Aurora Flight Sciences、波音和洛克希德·马丁公司正在进行“秃鹫”项目的第一阶段工作,该阶段于 4 月开始。DARPA 发言人简·沃克表示,承包商将在为期一年的第一阶段研究可能的设计和配置,该阶段将以对小型和全尺寸演示飞机进行审查结束。下一阶段预计将包括对较小版本的“秃鹫”进行为期三个月的不间断飞行测试。在第三个也是最后一个阶段,该计划将对全尺寸“秃鹫”进行飞行测试,在此期间,该飞行器将在空中停留整整一年而无需着陆。

俄克拉荷马州立大学机械与航空航天工程副教授杰米·雅各布告诉ScientificAmerican.com:“‘西风之神’的飞行表明,所有系统——太阳能电池、电池、轻型结构部件、空气动力学设计、电源管理和能量收集——都在不断改进,以使(长期无人飞行)成为可能。”“我预计,随着更多平台利用不断发展的技术,记录将开始迅速被打破。”

一项已经被打破的记录是美国机器人飞机“全球鹰”创下的当前官方无人飞行世界纪录——30 小时 24 分钟。(QinetiQ 的飞行是一项非官方记录,因为它没有经过世界航空运动联合会(FAI)的认证,FAI 负责批准所有记录尝试。)

另一个新兴的无人机项目是俄克拉荷马州立大学的 翼手龙-B,该项目在 7 月 1 日为 FAI 类别中重量小于 5 公斤的自主飞机创造了两项新的航空世界纪录,分别为 6 小时 15 分 54 秒的持续飞行时间和 122 公里的闭合航线距离。

(图片由 QinetiQ 提供)


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