澳高校探索无人机技术 助力飞行控制系统走上新台阶

2013-9-3 13:25| 发布者: chenl| 查看: 1115| 评论: 0|来自: 人民网

摘要: 南澳大利亚大学将利用智能技术微系统公司开发的Vector P型无人机进行研究和开发新型无人机飞行控制系统的工作。Vector P型无人机由IMI公司研制,它小巧、价格便宜,巡航时间最多达5小时。

        智能技术微系统公司(IntelliTech Microsystems Inc IMI)近日交付给南澳大利亚大学一架Vector P型无人机,该大学的计算机与信息科学学院将利用这架无人机研究和开发新型无人机飞行控制系统。

        IMI公司总裁Steve Fujikawa高兴地表示,十分欢迎南澳大利亚大学成为该公司新的客户,并对公司在接到合同两个月时间内就制造、飞行测试并交付给客户产品的快速能力表示由衷的自豪。

        Vector P型无人机由IMI公司研制,适用于执行各种任务,包括监视、研究、环境监测和国土安全方面的任务。它是一种便宜、小型无人机,翼展长3米,可携带20磅(9.08千克)有效载荷,巡航时间最多达5小时。

无人机研发的关键技术

        无人机主要有五项目关键技术,分别是机体结构设计技术、机体材料技术、飞行控制技术、无线通信遥控技术、无线图像回传技术,这五项目技术支撑这现代化智能型无人机的发展与改进。

        机体结构设计技术:飞机结构强度研究与全尺寸飞机结构强度地面验证试验。在飞机结构强度技术研究方面,包括飞机结构抗疲劳断裂及可靠性设计技术,飞机结构动强度、复合材料结构强度、航空噪声、飞机结构综合环境强度、飞机结构试验技术以及计算结构技术等。

        机体材料技术:机体材料(包括结构材料和非结构材料)、发动机材料和涂料,其中最主要的是机体结构材料和发动机材料,结构材料应具有高的比强度和比刚度,以减轻飞机的结构重量,改善飞行性能或增加经济效益,还应具有良好的可加工性,便于制成所需要的零件。

        非结构材料量少而品种多,有:玻璃、塑料、纺织品、橡胶、铝合金、镁合金、铜合金和不锈钢等。飞行控制技术:提供无人机三维位置及时间数据的GPS差分定位系统、实时提供无人机状态数据的状态传感器、从无人机地面监控系统接收遥控指令并发送遥测数据的机载微波通讯数据链、控制无人机完成自动导航和任务计划的飞行控制计算机,所述飞行控制计算机分别与所述航姿传感器、GPS差分系统、状态传感器和机载微波通讯数据链连接。本实用新型采用一体化全数字总线控制技术、微波数据链和GPS导航定位技术,可使无人机平台满足多种陆地及海上低空快速监测要求。

        无线通信遥控技术:无人机通信一般采用微波通信,微波是一种无线电波,它传送的距离一般可达几十公里。频段一般是902-928MHZ,常见有MDSEL805,一般都选用可靠的跳频数字电台来实现无线遥控,北京节点通有成熟的应用。

        无线图像回传技术:采用COFDM调制方式,频段一般为300MHZ,实现视频高清图像实时回传到地面,比如NV301等,节点通有多种应用。

美研制新型无人机控制软件 可模仿飞行员思维

        据报道,美国一家公司正在研发一套新型软件,可以模拟飞行员的思维和判断。只要装上它,无人机就变得好像有人驾驶一样。

这套名为飞行员意图智能分析系统的软件由美国施托特勒亨克联合公司研发,通过分析有人机起飞、降落和空中操纵的方式,以及整合从空中交通管制到飞机跑道的大量数据,它能够让无人机自己具备感知和判断其它飞机行为、并在不同场景下做出最合理反应的能力。

该公司CEO迪克・施托特勒举例说,如果无人机发现和其它飞机距离太近就会飞离。


英新式无人机仅靠喷射气流控制飞行

        据报道,英国科学家研制出一款新型无人机,它在飞行期间仅依靠喷射气流来升降和转向,而不是像传统技术那样采用襟翼等方法,堪称航空史上的创举。


        这款新型无人机被称为“恶魔”(DEMON),没有传统的机械升降舵和副翼,而是依靠喷射气流来控制飞行。专家认为,这种设计减少了机内的零部件数量,使得飞机的维护变得更加容易,同时飞机的外形也更加隐蔽。9月17日,“恶魔”无人机在英国坎布里亚郡沃尔尼岛进行了历史性试飞,取得了成功。

        英国克兰菲尔德大学、BAE系统公司和另外九所英国高校参与了“恶魔”无人机的研发工作。“恶魔”无人机当天的试飞也是英国民航管理局首次批准进行的“无襟翼飞行”。据悉,各类飞机机翼都有称为“襟翼”的活动翼面,在起飞和着陆期间,襟翼可以绕机翼后缘向后和向下伸展,改变机翼的外形,迫使空气用更长时间到达机翼顶部,使机翼向上展开,从而产生升力。

        “恶魔”无人机的喷射系统以一种不同的方式工作,它主要是控制流经机身的空气,而不是改变其外形。贴近机翼后缘的喷射气流能决定空气远离或流向机翼的机制。装在机翼的传感器会随时监测气流的动向,还能调节喷射气流的方向。“恶魔”无人机翼展8英尺(约合2.44米),重量仅200磅(约90.7公斤)。

        由于尚处于试验阶段,“恶魔”无人机不能完全独立飞行。这种飞机的外形被称为 “混合翼身”设计。9月17日,“恶魔”在坎布里亚郡成功地展示了“无襟翼飞行”,当时,它的襟翼控制系统处于关闭状态,采用新技术进行飞行和机动。“恶魔”成功试飞基于BAE系统公司之前在FLAVIIR无人机项目的工作基础之上。

        BAE系统公司未来飞行能力项目主管理查德·威廉姆斯(Richard Williams)说:“FLAVIIR任务团队在短期内的成就引人注目。我在坎布里亚郡观看了‘恶魔’无人机的试飞,我相信自己亲眼目睹了航空史上一个重要时刻。”

        他补充说:“这一成就更令人瞩目的地方在于,它是英国科学家通力合作开发世界领先技术的成果。‘恶魔’无人机和诸如此类的研发项目,将有助于确保英国在该技术领域的领先和竞争力。”无襟翼系统围绕一个称为“射流飞行控制”的概念开发,在“恶魔”无人机进行全面试飞前接受了风洞和模型测试。

        克兰菲尔德大学教授约翰·菲尔丁(John Fielding)是“恶魔”验证机团队首席工程师和负责人。他说:“在不使用传统控制表面的同时,让飞机安全飞行与机动,本身就是一项科学成就,而在此过程中再融入新的工程技术和新的控制机制据说野心过大——但我们做到了这一切。”

        “‘恶魔’无人机根据一个研发项目开发,其实它本身就是一个颇具代表性的、复杂的高科技飞机。获得英国民航管理局的批准并成功试飞,要求整个团队具有高超的技能以及献身精神和耐心,他们应该会对自己的成就感到骄傲。”尽管“恶魔”无人机可能不会投入生产,但它包含的多项技术有望应用于未来飞机的设计中。



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