Med den kontinuerliga utvecklingen av vetenskap och teknik används obemannade flygsystem (UAS) i allt större utsträckning inom många områden, men hur man snabbt och effektivt kan omvandla befintliga bemannade flygfarkoster till obemannade flygsystem har alltid varit en hot spot inom flygområdet. Nyligen publicerade teamet av professor Li Daochun och akademiker Xiang Jinwu från Beijing University of Aeronautics and Astronautics en artikel med titeln "Robot Pilot: A New Autonomous System Toward Flying Manned Aerial Vehicles" i tidskriften Engineering, och introducerade den nya helikopterkörningsroboten de utvecklade . Denna prestation ger en ny lösning för det obemannade flygplanet.
Kärnan i forskningen är en ny typ av robotsystem som kan självständigt styra en bemannad helikopter och på så sätt bilda en ny typ av obemannat flygsystem. Sådana system drar full nytta av plattformens mognad, nyttolastkapacitet och luftvärdighet hos befintliga bemannade flygfarkoster, samtidigt som de avsevärt utökar operations- och användningsområdena för obemannade flygfarkoster. Forskargruppen diskuterade i detalj konceptet med en pilotrobot och dess fördelar, och föreslog en helikopterpilotrobot för bemannade helikoptrar. Enligt styregenskaperna för helikopterkontrollmekanismen var roboten designad för att driva robotens servomekanism, och baserat på den kinematiska analysen av robotens servomekanism etablerades en robotflygkontroll med direktdriftsmetod för att minska tidsfördröjningen och kontrollfel i robotens servoprocess.
Forskargruppen byggde också ett markstationssystem som stödjer integrationen av olika flyglägen och funktioner. Så småningom designade och byggde de en prototyp av en helikopterpilotrobot och installerade den på en helikopter för flygtestning. Testresultaten visar att roboten kan flyga framåt, bakåt, i sidled och vända oberoende, vilket verifierar dess effektivitet.
Fig.1 Tillämpning av flygplanskörrobot och dess flygläge.
Innovationen med denna forskning är att den använder en icke-invasiv konverteringsmetod som gör att bemannade flygplan snabbt och reversibelt kan omvandlas till obemannade flygsystem. Detta tillvägagångssätt bevarar inte bara lastkapaciteten och säkerhetsnivån för det ursprungliga flygplanet, utan undviker också behovet av komplexa modifieringar av det ursprungliga flygplanet. Dessutom kan pilotroboten också användas som biträdande pilot för att förbättra automationsnivån för befintliga flygplan, vilket ger en forskningsplattform för framväxande teknologier som pilotassistenter och intelligenta cockpits.
När det gäller experimentell verifiering installerade forskargruppen en prototyp av pilotroboten på SVH-4 lätt tränarhelikopter och genomförde mark- och flygtester. Testresultaten visar att den körande roboten snabbt och noggrant kan styra helikopterns kontrollmekanism, och fungerar bra i flyguppgifter som att sväva, flyga framåt, flyga bakåt, flyga från sidan och svänga.
Fig.2 Markobservation och flygläge för den helikopterdrivande roboten som utför olika flyguppgifter. (a) Framåtflygning; (b) flygning bakåt. (c) i sidled; (d) Vändflygning.
Trots de anmärkningsvärda resultaten påpekade forskargruppen att det finns ett betydande attitydsvängningsproblem under styrningen av den körande roboten. I sitt framtida arbete planerar de att ytterligare förbättra körrobotens manövrerbarhet och anpassningsförmåga, med tanke på användningen av moderna modellbaserade styrmetoder eller intelligenta styrmetoder för att optimera flygprestanda.
Denna forskning visar inte bara Beihang Universitys ledande position inom UAV-teknik, utan ger också nya idéer och tekniskt stöd för utvecklingen av flygområdet. Med den ständiga mognaden och förbättringen av teknologin har vi anledning att tro att det framtida flygområdet kommer att bli mer intelligent och automatiserat.