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司古的博客

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给直升机安上四条腿   

2015-10-23 16:06:50|  分类: 航空知识 |  标签: |举报 |字号 订阅

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给直升机安上四条腿 - 司古 - 司古的博客
美国国防先进研究计划局(DARPA)在国防科研上用的心计真是不少,其中许多主意创新味道浓厚,不管最终是否用于军事,这些技术都可能直接转化到民用领域,或间接影响相关民用技术。
如果说操纵飞行器起飞和降落是飞行中最难的部分,那么从海上摇曳的舰船甲板上起降就是难上加难。倘若是在糟糕的天气中,那还要难上一个或者几个数量级。在技术无法提供完美解决方案之前,这难题只有依靠飞行员自己解决,具体方法就是接受更多的训练和想办法获得更丰富的经验,但这一过程本身就充满风险。换言之,这是一个用高成本和高风险的方式来规避风险,有效但绝不完美。
像DARPA这样的机构,永远试图从技术上动手脚。这次他们真的打算让起降的舰载直升机能“动手脚”。研究人员发现,舰载直升机降落瞬间,由于直升机与舰船甲板之间存在复杂的相对运动,传统的刚性固定式起落架或滑撬都只能帮倒忙,如果直升机能有一双动物或人类那样能通过弯曲自我调整的“柔性腿脚”,那问题就简单多了。
美国在4足仿生机器人技术方面已经有了比较丰富的实践经验,专门用于伴随士兵负重作业的“大狗”4足机器人就是个鲜明的例子。“大狗”不仅能像真正的4足动物那样行走,甚至具有自主平衡感知–重建能力。即便在行走中被人猛推一下甚至踹上一脚,也能在摇晃一下之后迅速自主恢复平衡,不会轻易失去平衡摔倒。想象一下,站在摇摆的船甲板上,或是晃动不停的地铁车厢里,你的双腿是不是能帮你掌握平衡?如果在一个不平整的区域降落,这些智能腿脚仍然能让直升机保持水平稳定。在飞行中,这些腿脚可以折叠收拢,贴合在机体周围,就如同飞行中的昆虫一样,可以降低飞行阻力。
为了验证这一想法,DARPA专门开发了一套演示用着陆系统,这套系统由4个带关节的支脚组成,飞行时折叠起来贴在机身侧面;着陆时,4根支脚展开,通过每根支脚上的力学传感器实时感知直升机机体状态,据此对关节弯曲角度做出调整,保持直升机机体始终处于水平稳定状态,确保直升机起降的安全性。试验显示,配有这种智能着陆系统的直升机可以在倾斜程度达20度的平面上安全起降,在那些砾石散落的不平整地面上也能应对自如。这种系统唯一的负面影响就是,起落系统会增加直升机的起飞重量,一旦这种重量负影响和性能正影响之间的关系得到有效权衡,这种技术的应用潜力很可能爆发。直升机长腿的时代,很可能即将来临。
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