南京學(xué)子造航母專用無人機(jī) 攻克技術(shù)難題(圖)

“海星五號”外形很像美國軍用無人偵察機(jī)“影子200”(張可 攝)

　　在空中盤旋了兩圈后，“海星五號”無人機(jī)對準(zhǔn)甲板，漸漸降低高度。起落架觸地后，被第三道阻攔索鉤住，成功地在“航空母艦”上降落。不過這只是一場比賽。在剛剛結(jié)束的首屆“中航工業(yè)杯——國際無人飛行器創(chuàng)新大獎賽”上，來自南京理工大學(xué)的無人機(jī)航?！昂Ｐ俏逄枴表樌赝瓿闪孙w行動作，并在模型航母上成功降落，攻克了艦載無人機(jī)定點(diǎn)著陸的技術(shù)難題，在全國150支參賽隊伍中獲得了二等獎，在江蘇參賽高校中排名第一。昨天，在南理工記者見到了“海星五號”。

　　定點(diǎn)降落：時速70公里還要鉤住繩索

　　“海星五號”機(jī)身長2.65米，翼展為3.01米，高度達(dá)0.864米，全重16.8千克。這架無人機(jī)航模機(jī)身采用海軍灰色，機(jī)翼后部鏤空，螺旋槳置于機(jī)身后部，同時在螺旋槳的下方伸出一根掛鉤，用于鉤住甲板上的阻攔索以完成著陸。在外形上，“海星五號”仿制了美國軍用無人偵察機(jī)“影子200”。研發(fā)團(tuán)隊指導(dǎo)老師余勁天告訴記者，在大獎賽中，各隊主要比拼的就是無人機(jī)能否在模型航母上依靠阻攔索定點(diǎn)降落。

　　比賽中，“海星五號”按照競賽要求，在50米的滑跑距離內(nèi)平穩(wěn)起飛，時速保持在80公里左右，同時，以良好的姿態(tài)繞過了兩道限寬門，并在觀眾面前亮相“通場”。完成了各種規(guī)定動作后，“海星五號”開始進(jìn)入降落程序?！罢麄€過程最難的就是在模型航母上降落?！庇鄤盘煺f。用于無人機(jī)降落的是一座模型航母。這艘“航母”高3米，寬8米，甲板高0.8米，長78.64米，其中降落區(qū)域長30米。在降落區(qū)域中，每隔4米設(shè)置一道阻攔索。

　　參賽無人機(jī)所要做的就是在降落區(qū)內(nèi)鉤住阻攔索，完成降落。據(jù)介紹，無人機(jī)鉤住不同阻攔索會得到不同的加分。鉤住第二道索得分最高，第三道、第四道、第一道的分?jǐn)?shù)依次降低。

　　降落時，“海星五號”距地面5米高，時速高達(dá)70公里，它不斷調(diào)整飛行方向和俯沖角度，使得起落架能夠落在甲板上?；兄?，“海星五號”尾鉤鉤住了第三道阻攔索，飛機(jī)成功地停在了甲板上?！俺鲇诒ｋU的目的，我們選擇了第三根阻攔索，而沒有冒險嘗試第二根?！庇鄤盘煺f。比賽結(jié)束后，“海星五號”參加了飛行表演。

　　機(jī)身下方有雙“黑眼睛”精確判斷位置

　　本次比賽一共有150支隊伍參加，但最后飛機(jī)能夠順利著陸獲得成績的僅有15支隊伍。據(jù)余勁天老師介紹，“海星五號”之所以能夠準(zhǔn)確地在甲板上定點(diǎn)著陸，主要依靠團(tuán)隊所采用的四大導(dǎo)航設(shè)備：飛機(jī)自動駕駛儀；分差全球定位系統(tǒng)、紅外熱成像系統(tǒng)以及超聲波距離傳感器。

　　飛機(jī)自動駕駛儀是自動穩(wěn)定和控制飛機(jī)姿態(tài)運(yùn)動的裝置，在航空模型愛好者口中，它被稱為“飛控”。在“海星五號”上，“飛控”位于機(jī)身的中部，與其它導(dǎo)航設(shè)備配合完成規(guī)定的飛行任務(wù)。對于無人飛行器，“飛控”就像是電腦上的中央處理器，是整個無人飛行器的大腦。在“飛控”中，還有一雙小裝置叫“慣性導(dǎo)航系統(tǒng)”，有了它，“海星五號”就能應(yīng)付復(fù)雜多變的氣流，在空中保持平穩(wěn)的姿態(tài)。分差全球定位系統(tǒng)，是“海星五號”上重要的導(dǎo)航設(shè)備，它能夠提供精確坐標(biāo)，保證無人機(jī)能夠朝著正確的方向飛行。在“海星五號”機(jī)身的下方，還有一雙黑色的小眼睛，它是精確度達(dá)到厘米級的超聲波距離傳感器。在關(guān)鍵的降落環(huán)節(jié)，飛機(jī)與地面的距離不足5米，超聲波距離傳感器開始發(fā)揮作用，精確地控制飛機(jī)的高度，是“海星五號”準(zhǔn)確地抓住第三道阻攔索的關(guān)鍵。

　　紅外熱成像儀是由電光專業(yè)的博士生徐復(fù)元、李超研發(fā)并事先安裝在“航母”的甲板末端，在這個裝置中有一個成像儀，只有無人機(jī)處在畫面中央時，它的飛行路線才算準(zhǔn)確。

　　以索代網(wǎng)，改變現(xiàn)在的“囧”著陸

　　艦載機(jī)飛行員是世界上最危險的職業(yè)之一，因此擁有航空母艦的國家都在致力于研發(fā)艦載無人機(jī)。余勁天告訴記者，目前國外無人機(jī)起降采用的是彈射起飛，撞網(wǎng)回收的方式。與有人駕駛艦載機(jī)鉤索降落不同，無人機(jī)降落的方式特別“窩囊”：地勤人員事先在甲板尾端拉起一面大網(wǎng)，無人機(jī)著地后，就會一頭撲進(jìn)網(wǎng)中，依靠網(wǎng)的阻力來降落。停止滑行后，無人機(jī)機(jī)身就會被阻攔網(wǎng)緊緊纏住，地勤人員往往要花一個多小時才能幫無人機(jī)“擺脫糾纏”。

　　“除了回收麻煩，這種撞網(wǎng)降落還有很多弊端。”余勁天告訴記者，用于幫助飛機(jī)降落的阻攔網(wǎng)易損耗，使用三次就要更換。同時，在為無人機(jī)減速時，很容易造成無人機(jī)上儀器、零件的損壞。日前，美軍一架無人駕駛的F/A-18D“大黃蜂”戰(zhàn)斗機(jī)依靠阻攔索，成功地在航母上降落。而我國的艦載無人機(jī)研發(fā)還在起步階段。余勁天向記者透露，我國艦載無人機(jī)降落目前采用的也是“撞網(wǎng)著陸”的方法?！氨荣愔小Ｐ俏逄枴葻o人機(jī)的成功著陸將為我國艦載無人機(jī)機(jī)型的選擇，及飛行控制方案提供寶貴的經(jīng)驗和詳備的實驗數(shù)據(jù)?！?/p>