“黑鹰”直升机下一步发展方向:向无人系统化迈进
西科斯基正在对一架UH-60A“黑鹰”直升机改装采用电传飞控(FBW)系统并进行测试,从而为“黑鹰”直升机的(可选)无人驾驶模式(OPV)引入更高水平的自主控制水平铺平了道路。
这架OPV版本的“黑鹰”(注册号为N600PV)正在DARPA的“机器人辅助自主驾驶”(ALIAS)项目的第3阶段进行测试。在该项目中,西科斯基将其Matrix自主飞行系统从S-76 SARA验证直升机移植到这架UH-60A上面。
自从今年5月份在西科斯基的开发测试中心首飞以来,OPV“黑鹰”已对电传飞控的直接模式、比例指令控制和完全授权功能进行了测试黑鹰共享系统,而且该电传系统取代了UH-60上面传统的机械飞控系统。西科斯基表示,对飞控系统的飞行测试进行了54.5小时,同时还有30小时的地面测试,而且还需要时间来对控制模式进行调整才能进行自主模式的试飞。
目前OPV“黑鹰”已进行了直接模式和比例指令控制模式的飞行测试,其中比例控制模式时,直升机在0~150节速度下都完成了测试。此后,西科斯基将开始进行全自主控制系统(FCAS)模式的测试活动。据西科斯基介绍,FCAS模式是一种“设置并忘记”的模式,该模式旨在使直升机的自动驾驶仪在各种气候条件下都可以长时间保存飞行参数,飞行员在设置好预设条件后就可以不再投入太多精力来管理飞行状态。
S-76 SARS自主飞行研究验证机是西科斯基进行自主控制测试的飞行平台,其自主控制系统被称为MATRIX系统,这架S-76也改装了电传飞控,并安装了更多的环境感知系统,可以自主检测障碍物、以及进行定位和评估着陆区等,为未来自主飞行提供更多技术支持。
西科斯基公司认为SARA验证了四种关键能力:自主起飞和着陆:直升机自动起飞,飞向目的地并自动降落;自主避障:直升机的激光雷达和摄像机使其可以检测和绕开未知的物体,例如电线、塔和运动的飞行器等;自主选择着陆区:直升机的激光雷达可以选择安全的着陆区;自主等高线飞行。
Matrix系统可以采用专门的控制器或平板电脑输入指令,直升机的自主飞控系统在接收到指令后自主判断飞行路线黑鹰共享系统,并制定飞行计划供飞行员参考。当然飞行员也可以临时中断或修改飞控系统的执行操作,但自主系统可以始终确保直升机能够避开障碍物并安全着陆。
美国陆军把这种自主飞控称为“任务自适应自主”,即飞行员集中精力执行任务,而直升机自己飞行并进行避障,不需要飞行员从执行任务的精力中分出一部分来防止飞机撞到障碍物上;当然,飞行员可以与系统进行实时交互以在空中进行重新规划、重新调整。
西科斯基计划在2020年使OPV“黑鹰”进行完全自主飞行,这需要在这架“黑鹰”上安装感知系统,并可以驾驶舱、后舱甚至地面来操作直升机。
OPV“黑鹰”是西科斯基与DARPA合作研究,此外西科斯基还与美国陆军合作,在UH-60Mu(军方编号20017)上面进行改装,同样是改装了电传飞控和Matrix技术,也同样是为自主飞行或有人/无人可选驾驶模式的改装做准备。
西科斯基与美国陆军合作的项目被称为“有人/无人驾驶空中补给飞行器”(MURAL),其改装的UH-60Mu被称为“可无人驾驶黑鹰直升机”(OPBH)。该项目将使美国陆军的直升机实现“物资自主分发”,并且可以使直升机部队在增加飞行架次的同时使机组成员得到足够的休息。
OPBH“黑鹰”已在2014年首飞,但首飞是由地面的操作员使用便携式地面控制器完成的,在操作员的控制下,这架“黑鹰”进行了全自动的盘旋和直线飞行;而全自主的飞行可能在2020年左右进行。
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