航空机电与飞控领域继续向电气化及自主化方向发展(下)

 

 

前言：2022年，航空机电与飞控领域继续向电气化及自主化方向发展，取得了一系列成果。航空电力系统向着高能量转换效率、高功率密度、高能量密度等方向发展，航空电机性能持续提升。同时飞控系统和部件技术不断发展，自主飞行技术逐渐成熟。

 

 

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飞控系统和部件技术不断发展

 

麻省理工学院推出可驱动超轻型无人机的软舵机及其制造技术

 

 

1月，麻省理工学院研发团队推出并演示最新开发的可驱动超轻型无人机的软舵机及制造技术。这些软舵机非常耐用，但比同样大小的刚性舵机需要更高的电压。当电压施加到舵机上时，电极会挤压弹性体，然后利用机械应变来拍打机翼。舵机的表面积越大，所需的电压就越小。因此，研发团队通过尽可能多的超薄弹性体层和电极之间的交替来构建这些人造肌肉。随着弹性体层越来越薄，整体就变得越来越不稳定。研究人员首次制造出一个20层的舵机，每个舵机的厚度为10微米（大约是红细胞的直径）。

柯林斯与英特尔合作开发飞控计算机以推广“虚拟飞行员”应用

 

 

4月，柯林斯航空航天公司宣布将英特尔Atom x6400E多核处理器整合到Perigon系统中。Perigon是柯林斯于2018年推出的下一代飞行控制概念，这种系统能够识别出单飞行员的操控失误，然后就燃料和天气、飞机降落地点做出智能的决定，并与空中交通管制部门进行适当的沟通。柯林斯航空航天公司的目标是使Perigon适配所有类型的飞行器，使该系统成为商用飞机的“第三位飞行员”。随着Perigon系统逐步得到验证，柯林斯航空航天公司相信它最终会取代副驾驶。但目前Perigon系统过于复杂，无法完全集成到飞机中。   

迪尔航空航天公司为VoloCity全电动空中出租车开发光传飞控系统

6月，迪尔（diehl）航空公司和泰雷兹（Thales）集团合资组建的迪尔航空航天公司正在与德国Volocopter公司再度展开合作，为其VoloCity全电动空中出租车开发飞控系统光分路器。在此之前，迪尔航空公司曾为VoloCity开发出主控制飞行控制计算机（FCC）以及配套备份计算机。新型光分路器可将电控制信号转换为光控制信号，从而实现对水平旋翼的光传控制。与此同时，传输电信号的铜线缆也被替换为传输光信号的光纤。迪尔航空公司表示，考虑到VoloCity要在城市低空飞行，飞行器抗干扰性是一项关键的安全标准。新型光传飞控系不受手机、地面输电铁塔发出的电磁干扰，在商用航空飞行控制领域具有较强的技术竞争力。

 

同时，迪尔宇航公司还为Volocopter公司VoloCity开发数据采集单元（DCU）。DCU的功能与光分路器的功能正好相反，它通过光学接口采集18个水平旋翼的光学信号，将这些光信号转化为数字信号回传给航电设备，为飞行员提供发动机转速、温度等参数。有了DCU数据盒，VoloCity就能实现光传飞控功能。

 

BAE系统公司和Supernal公司将合作开发电动飞机飞行控制系统

10月，BAE系统公司和Supernal公司宣布，将联合为Supernal公司的电动垂直起降（eVTOL）飞行器设计和开发飞行控制计算机。BAE系统公司将为Supernal公司具有自主能力的飞机确定轻量级电传操纵系统架构，这种电传操纵装置将在飞行过程中安全、高效地控制飞机。下一代飞行控制系统将是紧凑型系统，可满足先进空中机动（AAM）飞行器的处理要求和潜在的自主性需求。此外，该系统还将具有灵活性，以应对电动空中出租车以及大型区域电动飞机的独特集成挑战。

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自主飞行技术逐步成熟

 

NASA计划实现先进空中交通领域的自主化

 

 

2022年，NASA继续推进先进空中交通（AAM）项目的研究，目标是通过在飞行器上集成多种算法辅助飞行及执行任务，实现自主化。研发团队将包含传感器和雷达在内的软件算法和硬件应用于该类型飞机，以实现飞行器在没有飞行员的情况下安全飞行，或避免恶劣天气、规避其他飞机，或按需部署城市间客运/货运自主型飞机，在提高安全性的同时实现安全起降。AAM项目包含三个子项目：一是先进空中交通国家行动与自主系统的融合，旨在测试和验证未来AAM飞机如何使用自动化软件和传感器；二是自主飞行和应急管理，重点研究高度集成的飞行器和飞行员接口系统的自动，通过将某些任务的全部责任分配给技术来为飞行员在遇到危险时提供额外的安全保障；三是空中交通管理—eXploration项目，旨在研究如何利用新的空域管理技术和服务，将当前的空中交通管理系统转变为一个更数字化的集成系统。

 

德国航空航天中心City-ATM项目团队完成城市上空无人机自主飞行测试

 

 

2月，在德国科赫施泰特机场完成真实和虚拟无人机测试后，德国航空航天中心“城市空中交通管理演示验证”（City-ATM）团队宣布完成项目目标，并表示在该项目的最后阶段，配备不同设备的多架无人机在同一空域复杂的空中交通情况下，顺利完成联合飞行操作，且未发生任何冲突。用于引导和避免冲突的新软件模块表明，自主飞行可在高度密集的空中交通情况下实现。

西班牙ATLAS实验飞行中心完成无人机“安全自主飞行终止系统”飞行测试

7月，西班牙ATLAS实验飞行中心牵头完成了无人机“安全自主飞行终止系统”（SAFETERM）最后阶段的飞行测试。该项目旨在通过应用人工智能/机器学习技术来改善当前中空长航时无人机的飞行终止系统和程序，以提高在自动驾驶和远程操控失效等情况下的安全水平。飞行终止系统可使无人机能够自主确定飞行终止区域替代方案。如果出现通信失联并发现无法到达预定的飞行终止区域时，无人机能迅速确定安全降落区域，可以避开建筑物、道路或有人居住的区域。此次测试利用三天时间进行了多次飞行，测试结果符合预期。

 

中国航空工业发展研究中心 李小宇