ALIAS系统帮助黑鹰直升机实现首次无人飞行_风闻
钢铁沧澜-2022-05-25 11:24
作者：兰顺正
首发自：军事高科技在线
2月8日，美国西科斯基公司宣布，一架UH-60A黑鹰直升机首次实现完全无人驾驶飞行，这是美国DARPA“机组人员驾驶舱内自动化系统”（ALIAS：Aircrew Labor In-Cockpit Automation System）项目的一部分。在此之前类似的实验已进行过多次，但为防万一始终在飞机上配备一名飞行员，而此次的单飞意味着该项目距离成功已经不远。
自动系统解放飞行员双手
在2014 年DARPA启动了ALIAS项目，旨在开发“用于多种机型、具备经济可承受性、快速的特定机组人员功能自动化系统”，以期让自动化系统接管基础飞行操作，降低人类作战负荷，提高任务能力和飞行安全，减少飞行员的培训周期和规模，节省培训和工资成本。项目大体分三个研发阶段：第一阶段开展概念设计，并在地面飞行模拟器上验证系统架构；第二阶段会成熟和丰富第一阶段的成果，增强人机界面的可用性和鲁棒性，以及地面演示系统的可靠性，以支持飞行试验；第三阶段开展包括从起飞、着陆、出现紧急状况在内的全自动化飞行演示，并验证系统移植到其他飞机上的能力。
在2015年初，DARPA分别授予西科斯基飞机公司、极光飞行科学公司、洛马公司第一阶段合同，不过从第二阶段起主要是极光飞行科学公司和西科斯基飞机公司“打擂”。极光飞行的解决方案是制造了相当于人类副驾驶员的机械臂，该机械臂可以实际操作飞机，并且其空间占用率被尽可能降到最低，机械臂的使用有助于人类飞行员更加关注“高认知负荷情形”。而西科斯基则将操作驱动元件安装在机体内部仪表盘背面和地板下方，避免了机械臂占据空间，如果有需要飞机还是可以交由两名人类飞行员驾驶。最终西科斯基的方案胜出，2016年12月DARPA授予西科斯基飞机公司3570万美元的第三阶段合同。
西科斯基飞机公司于2013年自筹经费开展“西科斯基自主性研究飞机”（SARA）项目，在该项目下开发的“MATRIX ”技术已经在电传操控的S-76 民用直升机上验证了软件的可靠性和精准控制。“MATRIX”是可扩展型自动化系统，包括外部传感器、高性能计算机、致动器、先进的优先飞行控制规则、路径规划算法和飞行员界面，能替代飞行员进行操纵，甚至实现无人驾驶。
在“MATRIX”基础上，西科斯基开发了ALIAS。在项目第一阶段，ALIAS系统可利用数据库和传感器提供的态势感知数据，在与飞行员通过平板电脑交互后，自动完成任务规划和飞行控制。飞行过程中，飞行员还可通过安装在右窗边的六自由度空间鼠标调整飞行器的位置，另外地面人员也可使用平台电脑控制S-76B。在项目第二阶段，西科斯基飞机公司在多型固定翼飞机和直升机机体内部和驾驶舱地板下安装了ALIAS系统，与原有的机械、电子和检测系统完成了快速连接。同时在驾驶舱中安装了摄像头以读取仪表数据和开关位置，还配装了UTC航宇系统公司的激光雷达和短波红外线传感器。在项目第三阶段，西科斯基飞机公司为ALIAS系统引入了一套类似操纵杆的“飞行控制器”，通过与平板电脑配合使用，可快速实现多种类型的精确控制，如飞行期间动态重规划等。在飞行验证中，飞行员通过平板电脑向ALIAS系统发出一些基本指令，如起飞、向那儿飞、在这儿降落等，并使用“飞行控制器”输入更加精确的控制。最后，陆军人员还在驾驶舱控制直升机和地面控制直升机之间进行了多次切换。
有人飞机实现无人操作
此次的报道称，2月5日ALIAS黑鹰在肯塔基州坎贝尔堡上空无人飞行了30分钟，然后于2月7日再次进行了一次较短的飞行。明显的是，ALIAS实现真正的单飞在航空领域意义重大。
军用方面，这种全自动驾驶系统使起飞、巡航和降落等一系列操作均实现完全自动化，降低了飞行员的飞行负担，使其更加专注于作战，避免因低级失误造成机毁人亡，有助于提升空中力量作战水平，并为在研的未来分布式空中作战提供了技术基础。
在民用方面，ALIAS 系统极短的装机周期、极强的机型适应能力也大幅缩短了飞行员培训周期，使新手飞行员能执行复杂任务，并可极大增强城市空中运输。另外ALIAS系统还可在近海油气保障、紧急医疗服务以及搜索救援等各种任务领域发挥重要作用，全面塑造未来民用航空的发展态势。
此次DARPA相关负责人表示，ALIAS为陆军带来了作战灵活性，“这包括能够在白天或晚上的任何时候操作飞机，无论是否有飞行员，以及在各种困难条件下，例如有争议、拥挤和不良的视觉环境”。目前DARPA和西科斯基在 ALIAS计划上总共投资了大约1.6亿美元，在3月底DARPA计划使用该系统对采用电传操纵的UH-60M进行首次飞行，而ALIAS项目计划在2022财年末正式结束。