Odată cu progresul continuu al științei și tehnologiei, sistemele aeriene fără pilot (UAS) sunt din ce în ce mai utilizate pe scară largă în multe domenii, dar modul de a transforma rapid și eficient vehiculele aeriene cu pilot existente în sisteme aeriene fără pilot a fost întotdeauna un punct fierbinte în domeniul aviației. Recent, echipa profesorului Li Daochun și academicianului Xiang Jinwu de la Universitatea de Aeronautică și Astronautică din Beijing a publicat o lucrare intitulată „Robot Pilot: A New Autonomous System Toward Flying Manned Aerial Vehicles” în revista Engineering, prezentând noul robot de conducere a elicopterului pe care l-au dezvoltat. . Această realizare oferă o nouă soluție pentru aeronavele fără pilot.
În centrul cercetării se află un nou tip de sistem robotic capabil să piloteze independent un elicopter cu pilot, formând astfel un nou tip de sistem aerian fără pilot. Astfel de sisteme profită din plin de maturitatea platformei, capacitatea de încărcare utilă și navigabilitatea vehiculelor aeriene cu echipaj existente, extinzând în același timp în mod semnificativ domeniile operaționale și de aplicare ale vehiculelor aeriene fără pilot. Echipa de cercetare a discutat în detaliu conceptul de robot de pilotare a aeronavei și avantajele acestuia și a propus un robot de pilotare a elicopterelor pentru elicoptere cu pilot. În conformitate cu caracteristicile de control ale mecanismului de control al elicopterului, robotul a fost proiectat pentru a conduce mecanismul servo robot și, pe baza analizei cinematice a mecanismului servo robot, a fost stabilit un controler de zbor robot cu metoda de acționare directă pentru a reduce întârzierea și eroare de control în procesul servo robotului.
Echipa de cercetare a construit, de asemenea, un sistem de stație la sol care sprijină integrarea diferitelor moduri și funcții de zbor. În cele din urmă, au proiectat și construit un prototip de robot de pilotare a elicopterului și l-au instalat pe un elicopter pentru testare în zbor. Rezultatele testului arată că robotul este capabil să zboare înainte, înapoi, lateral și să se rotească independent, verificându-și eficacitatea.
Fig.1 Aplicarea robotului de conducere a aeronavei și modul de zbor al acestuia.
Inovația acestei cercetări este că folosește o metodă de conversie non-invazivă care permite aeronavelor cu pilot să fie convertite rapid și reversibil în sisteme aeriene fără pilot. Această abordare nu numai că păstrează capacitatea de încărcare și nivelul de siguranță al aeronavei originale, dar evită și necesitatea unor modificări complexe ale aeronavei originale. În plus, robotul pilot poate fi folosit și ca pilot copilot pentru a îmbunătăți nivelul de automatizare al aeronavelor existente, oferind o platformă de cercetare pentru tehnologiile emergente, cum ar fi asistenții de piloți și cabinele inteligente.
În ceea ce privește verificarea experimentală, echipa de cercetare a instalat un prototip al robotului pilot pe elicopterul de antrenor ușor SVH-4 și a efectuat teste la sol și de zbor. Rezultatele testului arată că robotul de conducere poate controla rapid și cu precizie mecanismul de control al elicopterului și funcționează bine în sarcini de zbor, cum ar fi flotarea, zborul înainte, zborul înapoi, zborul lateral și virajul.
Fig.2 Observarea la sol și atitudinea de zbor a robotului de conducere a elicopterului care efectuează diferite sarcini de zbor. (a) Zbor înainte; (b) zbor înapoi; (c) lateral; (d) Zbor de întoarcere.
În ciuda rezultatelor remarcabile, echipa de cercetare a subliniat că există o problemă semnificativă de oscilație a atitudinii în timpul controlului robotului de conducere. În activitatea lor viitoare, aceștia plănuiesc să îmbunătățească și mai mult manevrabilitatea și adaptabilitatea robotului de conducere, luând în considerare utilizarea unor metode moderne de control bazate pe modele sau metode inteligente de control pentru a optimiza performanța zborului.
Această cercetare nu numai că demonstrează poziția de lider a Universității Beihang în domeniul tehnologiei UAV, dar oferă și noi idei și sprijin tehnic pentru dezvoltarea domeniului aviației. Odată cu maturitatea și îmbunătățirea continuă a tehnologiei, avem motive să credem că viitorul domeniu al aviației va fi mai inteligent și mai automatizat.