无人驾驶水上飞机

　　中新浙江网1月8日电 据国外媒体报道，美国密歇根大学航空工程系和海洋流体动力学实验室的研究人员设计研发出一种新型无人驾驶水上飞机——飞鱼，他们认为这是首个能自动在水上起飞和降落的无人机。目前，该校已经在近6英尺中浪的条件下演示了这种飞机的起飞、飞行和自动降落能力。

　　机形小巧像只海鸟

　　去年，在加利福尼亚州蒙特里海岸进行的为期2天的海上试验中，这种电动飞鱼起飞、飞行和自动降落22次。它或许还能成为世界上最与众不同的海豚的玩具。当这架无人驾驶飞机在海上着陆时，在约翰·马丁研究船上监控该试验的科学家看到海豚好奇地游过去一探究竟。密歇根大学航空工程系的研究人员埃拉·艾特金斯表示，对这些研究人员来说，海豚好像认为这架无人驾驶飞机是一只俯冲到水中捕鱼的淘河鸟。当3只海豚发现这架飞机不是寻找水下美味——鱼儿的海鸟时，它们开始兴高采烈地与无人驾驶飞机玩耍起来，它们与这架水上小飞机排成一队游泳，一会儿潜入水下，一会儿又浮出水面。

　　好玩的海豚最初被这架水上飞机蒙骗并不令人感到惊讶，这是因为这种飞鱼的体积和重量跟一只大海鸟差不多。密歇根大学流体动力学实验室的主任盖伊·迈多斯说：“我们认真地研究了海鸟。”他看到飞鱼突然跃出海面，飞翔在浪尖上，然后再沉入水下时，产生了制造无人驾驶水上飞机的想法。迈多斯表示，所有海鸟的“大小几乎都一样，体重大约20磅，翼展2米。从空气动力学方面来说，它似乎像一个可爱的斑点贴近水面飞行。我们的飞机大约和一只大淘河鸟一样大。”

　　但这并不意味着这种飞鱼的外形像只海鸟。艾特金斯说：“它有双重浮筒，拥有水上飞机的形状。”无人驾驶飞机的身体和像双体船的一对浮筒利用迈多斯的高速游艇船体设计方法，在无人驾驶飞机起飞时，这种设计有助于让海浪远离机翼，并帮助它在水上快速“起飞”。

　　密歇根大学的飞鱼并不是第一架无人驾驶水上飞机。第一架无人驾驶飞机是俄勒冈钢铁厂研发的300磅的“航海童子军”。但是到目前为止，俄勒冈钢铁厂的无人驾驶飞机似乎没有在水面上自动起飞的能力。

　　重要的海上起飞能力

　　然而，对这款电动飞鱼来说，在水面上起飞的能力至关重要。2007年，密歇根大学的研究人员仅仅用了8个月就设计并制造了这种飞机，以符合美国国防部高级研究计划局的“永久性海洋监控”项目第一阶段的目标。艾特金斯说：“在海洋上起飞的难点是你要么事先预知洋面的振动情况，要么忽视它们。”但是这种无人驾驶飞机在起飞时，它的倾斜控制设计能自动对垂直海浪振动做出反应，响应时间延迟将导致倾斜控制消除波浪上下运动产生的影响。

　　艾特金斯表示，对飞机来说，这种“感应震荡”根本不可能满足它的起飞条件。然而，研究人员通过适当忽略波浪的振动来解决这个问题，让飞鱼在起飞过程中在波浪上停留的时间非常短。飞行员利用一个无线电广播发射机表演了起飞控制后，他们将飞行员的无线电信号记录传输到随机携带的处理组件内。这个组件是用来控制无人驾驶飞机在自动飞行过程中的飞行水面的。那些纪录控制着每一次自动起飞情况。

　　需要保持在“观察范围”内

　　相关人员在美国国防部高等研究计划局官员面前进行了这项演示，该活动的最初目的是证明这种无人驾驶飞机能在特定的“观察范围”内进行监控。如果飞鱼漂出这个范围，它上面携带的以全球定位系统为基础的导航系统将告知它已经脱离指定范围。接着它就会自动起飞，它在海浪中艰难前行10米后就会腾空而起，飞行到全球定位系统告知无人驾驶飞机应该降落的特定地点。

　　无人驾驶飞机还必须证明它完全能自动飞越观察范围：自动起飞、爬升、巡航和下降。同时它还需要利用随机携带的惯性回旋传感器测量颠簸和倾斜程度，并利用压力传感器测量空速，获得整个飞行过程中的所有数据。艾特金斯说：“当它撞击到水面时，它立刻会意识到‘哦，碰到水了。’这只船的浮筒设计的非常好。因为它不是平底，它像潜水员一样进入水中，而不是腹部先着水。”这次试验相当成功。艾特金斯说：“这架飞机非常平稳，操作自如。”

　　全球定位导航系统

　　全球定位系统非常适合协助导航，因为虽然海浪的上上下下的横向运动引起定位问题，但是这架飞机的导航系统没有因为必须在指定的狭窄跑道上降落而感到不适，飞鱼能在任何指定的海域内起飞和降落。随着实验成功，现在飞鱼已经进入商店。密歇根大学的研究人员正计划给它装备太阳能和更多传感器。艾特金斯说：“下一代无人驾驶飞机的计划之一是利用太阳能电池收集能量。”虽然设计利用太阳能起飞和着陆，并每次在高处停留几年的高空飞机“必须比它们消耗能量的速度更快地充满能量，”但是飞鱼不受这种约束的限制。每次它都必须给电池充电，它能在海面上着陆并漂浮一小会。(杨孝文)

责任编辑：孙英