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登錄駕駛直升飛機可不簡單,尤其是要懸停的時候。你要用左手上提或下放總距桿(控制攀升或下降),用右手操縱周期變距桿(前向、后向或側向移動),雙腳操縱抗扭矩踏板(用以保持航向)。起初,以上操作就像是一個難以完成的舞蹈,但經過大量練習和小心的協調還是能夠掌握的。相較之下操縱無人機就屬小菜一碟了。一些無人機僅需智能手機應用就能操縱,使用者經驗有限甚至毫無經驗都不在話下。所以,神通廣大的人們開始考慮制造易于操作、大小足夠載人的無人機就只是時間問題了。
一個名為Volocoptor VC200(見上圖)的載人無人機正在進行一系列飛行測試。這個共有18個獨立旋翼的奇怪裝置也許看似不夠精巧,但它的制造者——總部位于德國卡爾斯魯厄的e-volo稱,它比常規直升機要穩定得多。它的操作方式無疑要更簡單,一只手就能進行。搖動操作桿可使其左轉或右轉,按動“上”或“下”按鈕可使其攀升或下降。若要著陸,操作者只需按住下降按鈕直至機器安全落地。
Volocoptor及其他研發中的類似飛行器的設計理念同無人機一樣,它們配備有各種傳感器,包括陀螺儀、加速計和磁力計,再加上機載電腦系統,意味著這種飛行器大體上都在自動飛行。飛行員(或許稱他們為操作員更為準確)只發出基本指令,必要的操控則由無人機自行完成,如懸停時維持平衡、自動保持位置,并對突發側風等環境變化做出補償。
無人機技術已有長足發展,因而載人無人機會以不可阻擋之勢飛向天空——前提是它們能達到和其他輕型飛行器一樣的安全標準,并由受過訓練的飛行員操控。這種小巧的機器價格大致與高檔汽車相當,成本只相當于一架新直升機的一小部分,從而很可能在休閑航空及航空體育運動中受到追捧。
下一步就是說服航空部門,使之相信由于這種飛行器的高度自動化,人們只需稍加訓練便能安全可靠地操縱。讓官員們相信這一點也許會花上幾年的時間,但總歸有實現的可能。航空部門之前就已同航空公司及飛行愛好者們合作開發了針對其他新型飛行器的特別訓練項目,比如動力懸掛滑翔機和超輕型飛機。
一些人甚至設想載人無人機會獲準提供自動駕駛的空中出租車服務。和使用優步應用叫車有些類似,自動操控的無人機會響應召喚并將乘客迅速帶至目的地。這就引發了很多關于保險、基礎設施及公眾責任的棘手問題,因而這種服務的實現要等很多年。但以此為目的的征程也許已經開始。
不用于載人的無人機已經可以在遵從現有指導方針的條件下使用。六月底美國聯邦航空管理局(FAA)發布了55磅(25公斤)以下民用無人機的管理規章。其中規定,無人機必須在操作者視距范圍內飛行,高度在400英尺(122米)以下并避開人群。操作者若出于商業目的要使用無人機,必須接受一項獲批的訓練課程。一些飛行如派送貨物可以申請超視距豁免;但重量超過55磅的無人機需和常規飛機一樣進行登記,并面臨更為嚴格的監管。
“讓我們再次舞動”
無人機的魅力在于它們操作簡便。與大多數直升機不同,懸停中的無人機會用到多個旋翼。很多無人機都基于一種名為四軸飛行器的設計——它有四個旋翼,位于彼此呈90度的機臂上,每個旋翼都直接由一個電動馬達控制。單旋翼直升機產生的扭矩會引發扭轉效應(沒有尾槳對抗扭矩,直升機就只能無望地轉個不停),但無人機通過順時針轉動兩個旋翼,逆時針轉動另外兩個,即可抵消這種扭力。此外,直升機飛行時需調整槳距(槳葉擊打空氣的角度),無人機的多個旋翼槳距則是固定的,飛行時只需依電腦的控制單獨變換其中一個或多個旋翼的轉速。由于這種設置所需的活動組件比直升機更少且更簡單,無人機的生產和維護也會更容易、更經濟,還有可能會更安全可靠。
總部位于中國廣州的無人機制造商億航正在研發的單人載人無人機也使用了四軸飛行器的設計,但增大了扭力。“億航184”共有8個旋翼,每只機臂各有兩個,但一個朝上,一個朝下,每個旋翼都由獨立馬達驅動。這種設計額外提高了安全系數——即使一個馬達或旋翼發生故障,機器仍可飛行。按億航創始人胡華智的計劃,億航184將于今年晚些時候在內華達州展開飛行測試,以獲得FAA頒發的適航性認證。
億航最終想實現的是,乘客只需在億航184的控制屏上輸入目的地,系好安全帶,即可任由無人機載著他們全程自動飛行。這款無人機的設計速度是每小時100公里,電池續航時間23分鐘,之后則需充電。以現有的電池技術,若要在耐久性和運載能力方面打敗常規直升機,載人無人機還有很長的路要走。但空中客車等大型航空公司都相信,今后的載人無人機將使用電力及混合動力系統。
飛翔的芯片
Volocptor的18個旋翼把無人機的概念又向前推進了一步。芯片生產巨頭英特爾今年年初收購的德國無人機公司Ascending Technologies,在控制旋翼的電子系統方面向e-volo提供了幫助(這款飛行器裝有100多個微控制器)。旋翼數量越多,提供升力就越有效,且會在發生故障時保證更高的冗余度。萬一有重大突發狀況發生,還有降落傘可以仰仗——有了它,機上乘客只需坐定,完整的無人機連同乘客就能平穩地落地。
VC200今年初已從德國航空部門得到飛行許可。它總重450公斤,在現有狀態下,一次能飛行30分鐘。完成一系列飛行測試后,VC200應該會在2017年前獲得名為“超輕型飛機”這一類別的全面認證。這家公司之所以采取這一路線,原因是這樣可以讓VC200盡快升空,并使公司得以積累寶貴的飛行經驗。畢竟,為載人無人機創建一個合適的新類別尚處于討論的階段。
e-volo的一位負責人弗洛里安·羅伊特(Florian Reuter)說,除了休閑玩家外,應急服務也許也會使用到無人機。例如無人機可直接飛往事故發生地點,而無需依賴直升機和專業飛行員。四座版VC400也在計劃中,同時還會有混合動力版本——它將配備汽油驅動的増程器。羅伊特補充道,他們的終極目標是能讓Volocoptor為城市等擁堵地區提供穿梭航班的服務。積累了更多此類航行的操作經驗后,監管部門便可以考慮載人服務是否可以享受完全的自主。
英國的馬洛伊航空學(Malloy Aeronautics)公司則沒有走尋常路。這家公司正在開發一種可以像摩托車那樣供人騎乘的無人機。低空飛行摩托Hoverbike已發展到了第三代;起初它只有一前一后兩個旋翼,但現已發展為四旋翼。然而,它的外觀并不像一個典型的四軸飛行器。它的一對旋翼位于前端,另一對位于后部,每一對旋翼都是位置上下略微錯開,并部分重疊。目前,這家公司已為該飛行器進行了飛行測試,但并沒安排真人乘坐,因為它想在安裝座椅及把手、生產出載人版本之前先全面完善軟件和系統。但馬洛伊公司已試飛了實物三分之一大小的遙控樣機,上面安放了一個飛行員假人(見下圖)。
Malloy的一位負責人格蘭特·斯泰普爾頓(Grant Stapleton)說,研發Hoverbike的初衷是生產出結實耐用且操作簡單的飛行器。該款無人機為長方形而非正方形,因此更易于用車輛或其他飛行器運輸,并且可在復雜的環境中(如山脊)操作和著陸。這家公司同時也在和美國陸軍研究實驗室(ARL)合作開發Hoverbike。這個版本的飛行器會采用和摩托車一樣的基本控制方式,如右手位置的節流閥手柄,并用把手進行其他操作。
載人無人機形式多樣,可能會有廣闊的市場。除軍事和商業應用外,它們或許還可廣泛用于休閑活動。此外它們還為載人飛行和不載人飛行的結合創造了新的可能。斯泰普爾頓已經知道他想怎么用自己的無人機了:飛到一座山上,降落,踩著滑雪板滑下山;Hoverbike已按要求在山下等候,馬上就可載他上山再來一趟。
*本文來源:經濟學人集團,原標題:《“載人無人機”:新一代私家飛行器》
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