深度:美国无人机自主空中加油技术取得突破

2015-05-26 10:20:00 环球网 分享
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  探索精确对接技术

  与现役战斗机相比,无人机实现AAR无疑面临着诸多技术挑战。2005年,DARPA牵头发起了“自主空中加油验证”(AARD)项目,旨在通过飞行测试研究受油机和加油探管在气流中的运动规律,为UCAS-D计划发展出可以在作战条件下自主完成空中加油的各项关键技术。其中,至关重要的是实现对接的技术。

  2006年8月30日,F/A-18试验机首次实现自主空中对接。

  从空中加油方式来看,美国空军使用的伸缩套管式硬管空中加油比较容易实现自主对接,而美国海军使用的探管-锥套式软管空中加油相对难度较大。为此,DARPA决定直接验证无人机采用探管-锥套式加油技术能够精确地保持空间相对位置,在对接时达到厘米级精度。

  AARD项目利用了欧米伽空中加油服务公司的K-707加油机和NASA的一架F/A-18试验机,均加装了GPS接收机、惯性测量装置和低速宽带数据链。为了能使受油机的加油探管准确地插入到加油机后拖曳的锥套中,NASA专门为F/A-18试验机加装了一套VisNav传感器系统,主要由半导体位置探测器(PSD)、信号处理器和LED指示灯组成,有效地提高了AAR系统的性能。PSD将探测到的光信号转换为电信号,并依据电流的强弱获得光投影坐标,采用三角法测量原理,再通过信号处理来测量加油探管与锥套间的距离。

  然而,AARD项目的试验过程并非一帆风顺。在为期15个月的概念验证阶段,加油探管在前6次试飞中仅有2次进入到锥套范围内,直到在第7次试飞中才首次实现了自主空中加油。2006年8月30日,F/A-18试验机在进入自动操纵状态后,按照预先设计的程序与加油机组成编队,并控制加油探管准确无误地插入到锥套内,实现了自主空中对接。

  此后,飞行试验进展顺利,在十几次试飞中先后测试了转弯过程中探管与锥套对接,并完成了在更远距离、更大高度差和更大偏航角度情况下接近加油机的试验。试飞结果表明,AAR系统已经验证了在加油机后方3.7km、下方约300m和偏离航向30°的情况下成功实现对接的能力。据试飞员介绍,AARD系统的最终构型已经表现出优于熟练飞行员的控制能力,借助于进一步增强的视频处理能力,其在每次试飞中成功实现对接的次数已经提升了3倍。

  更为重要的是,AARD项目充分表明了无人机完全可以先借助GPS飞行到指定的航路点,然后切换到一个全自主的空中加油模式,从而在作战条件下自主地完成空中加油。

责编:刘昆
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