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[2013.03.09] 从幻想到空中翱翔

2013-3-12 15:20| 发布者: migmig| 查看: 12952| 评论: 16|原作者: dqzxf

摘要: 无人驾驶滑翔机:动力无人机已成明日黄花。最新式的无人驾驶飞机仅借助于空气就能漂浮在空中,因而滞空时间要远超动力无人机。
科技观察

从幻想到空中翱翔

无人驾驶滑翔机:动力无人机已成明日黄花。最新式的无人驾驶飞机仅借助于空气就能漂浮在空中,因而滞空时间要远超动力无人机。

Mar 9th 2013 |From the print edition



尽管滑翔的姿态的确优美,迄今为止人们还只是将其用在娱乐飞行项目中。但在研究人员的努力下,无人驾驶飞机的性能不断提高,这种状况也正在改变。小型无人驾驶滑翔机的滞空时间很快就能达到数周时间,可用于通信中继和对地面状况的持续监视,甚至可以飞越数千公里的洋面追踪海洋中的动物。

“泰洛士”——长时滞空无人驾驶战术飞行系统(TALEUAS)就是这样一种类型的滑翔机。该机由位于加利福尼亚洲蒙特雷市的海军研究生学院研制,采用手掷的方式起飞。“泰洛士”升空后需要一部电动螺旋桨助推飞行。但达到一定高度后,这架飞机就只需借助被称为热气流的向上流动的温暖空气而飞行整整一个白天。

“泰洛士”遇到一股热气流后能察觉到其升力,然后就开始盘旋飞行以利用这股上升的气流。兀鹫与苍鹰都采用这种飞行策略。凯文•琼斯(Kevin Jones)是这个项目的研发负责人,他说自己经常看到“泰洛士”与这些猛禽一同在上升的热气流中盘旋。有时这些大鸟也想同无人机一道盘旋,但感到上升气流太弱,难以支撑自己的身躯。而这架无人机的滑翔效率要超过这些鸟类,因而依然能够自由翱翔。

“泰洛士”机载电子设备及仪表目前靠电池驱动,供电时限是对这款机型滞空时间的唯一限制。然而琼斯博士和他的研发团队正在机翼上覆上太阳能电池板,用锂离子电池取代锂聚合物电池,这样白天电池板将阳光转化为电能,而锂离子电池能储存足够的电能供飞机在夜晚使用。一旦这些改造工作完毕,“泰洛士”就可以长久地漂浮在空中,不受时间限制。

然而,“泰洛士”能否翱翔天空首先取决于能否找到可以利用的热气流。罗克•曼勒研究公司(Roke Manor Research)是一家英国企业,该公司希望无人机能主动搜寻,在最可能出现的地区找到上升气流。迈克•胡克(Mike Hook)是负责这个项目的研发负责人,他与其研发团队除了寻找热气流之外,也在寻找地形抬升和背风波现象。风刮过山脊就会产生地形抬升;大风直接刮向山岭则产生背风波。他们研发的软件综合了数种方法来寻找上升气流。这套软件通过分析地形地貌来做出判断。平原地区可能产生热气流,而山脊则可能出现地形抬升。这套软件还使用摄像机来寻找快速上升的热气流产生的积雨云。

然而无人驾驶滑翔机领域最雄心勃勃的研发当归人造信天翁项目了。该项目由位于马萨诸塞州的伍兹霍尔海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institution)的菲利普•理查森(Philip Richardson)发起。这种人造大鸟使用一种叫做动力滑翔的技术,就如同自然界的信天翁一样,通过驾驭风的切变翱翔空中。风切变(wind shear)是指风速在不同高度上的突然变化。

即使洋面上数米高度狂风劲吹,海洋表面的空气也非常平静,因而信天翁可以像风筝在微风中升起一样慢慢升高,然后向任意方向滑下。通过重复这种飞行方式,信天翁可以不用扇动翅膀地飞行数千公里。无论风向如何,信天翁都可以通过这种方式飞往任何地方。理查森博士希望他的人造大鸟能够模仿这种飞行方式。如果他成功了,就肯定能打破目前重于空气的人造物漂浮空中的所有纪录。
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最新评论

引用 jian15vsf22 2013-3-11 17:55
谢谢分享。
引用 yannanchen 2013-3-12 06:38
It needs an electric propeller to get airborne,采用手掷的方式起飞。“泰洛士”升空后需要一部电动螺旋桨助推飞行。
需要一部电动螺旋桨助其升空
引用 yannanchen 2013-3-12 06:44
payload 有效载重?
In military aircraft or space exploration, the payload is the carrying capacity of an aircraft or space ship, including cargo, munitions, scientific instruments or experiments. Extra fuel, when optionally carried, is also considered part of the payload.

引用 yannanchen 2013-3-12 06:50
风切变(wind shear)是指风速在不同高度上的突然变化。

突然变化?
引用 yannanchen 2013-3-12 06:53
因而信天翁可以像风筝在微风中升起一样慢慢升高

慢慢升高?
引用 yannanchen 2013-3-12 06:55
本帖最后由 yannanchen 于 2013-3-13 00:00 编辑

无论风向如何,信天翁都可以通过这种迎风飞翔的方式飞往任何地方。

迎风飞翔?

升空时的朝向取决于风向, 滑翔而降时可以是任何方向, 所以才能飞往任何地方。
引用 yannanchen 2013-3-12 07:15
even tracking marine animals thousands of kilometres across the ocean.,甚至可以飞越数千公里的洋面追踪海洋中的动物。

恐怕不是此意。 不必在空中“飞越数千公里”, 甚至只要呆留在空中某处, 就可以追踪。 across the ocean应当指的是marine animals (比如鲸鱼)

引用 dqzxf 2013-3-12 09:23
yannanchen 发表于 2013-3-12 06:38
It needs an electric propeller to get airborne,采用手掷的方式起飞。“泰洛士”升空后需要一部电动螺旋 ...

It needs an electric propeller to get airborne,采用手掷的方式起飞。“泰洛士”升空后需要一部电动螺旋桨助推飞行。
需要一部电动螺旋桨助其升空。

“采用手掷的方式起飞”就意味着这架飞机已经升空,剩下的问题是如何继续爬高。既然已经有了“升空后”,就不宜重复使用“升空”这个单词了。
引用 dqzxf 2013-3-12 09:41
yannanchen 发表于 2013-3-12 06:44
payload 有效载重?
In military aircraft or space exploration, the payload is the carrying capacity o ...

TALEUAS’s endurance is limited only by the power requirements of its electronics and payload, which at the moment are battery powered.

可见这个payload是需要电池提供电能的装置。词典中对payload还有一个解释:
the equipment carried by a rocket, satellite, or spacecraft

引用 dqzxf 2013-3-12 10:51
yannanchen 发表于 2013-3-12 06:50
风切变(wind shear)是指风速在不同高度上的突然变化。

突然变化?

wind shear—the difference in wind speed at different heights

difference就是明显有差别。风在不同高度上突然改变,形成了风差,产生了风速层。
引用 dqzxf 2013-3-12 10:58
yannanchen 发表于 2013-3-12 06:53
因而信天翁可以像风筝在微风中升起一样慢慢升高

慢慢升高?

so an albatross can rise to gain height like a kite in a breeze

rise 升高,like a kite in a breeze不就是慢慢地升高吗?
引用 dqzxf 2013-3-12 12:08
yannanchen 发表于 2013-3-12 07:15
even tracking marine animals thousands of kilometres across the ocean.,甚至可以飞越数千公里的洋面 ...

Small drone gliders will soon be able to stay aloft for weeks, acting as communications relays, keeping a persistent eye on the ground below and even tracking marine animals thousands of kilometres across the ocean.
  飞机停留在空中原处就不可能“追踪”,尤其是不可能追踪到数千公里外游动的海洋动物。所以这里thousands of kilometres across the ocean 不是animals的定语。我想作者在这里指的是后面的“人造信天翁”滑翔机的用途之一。
引用 yannanchen 2013-3-13 01:40
http://www.suasnews.com/2011/11/ ... nned-aerial-system/

hand-launched
引用 yannanchen 2013-3-13 01:51
看了上述录像, 至少可以知道:
1. 手掷的作用只限于起飞
2. 从近地面到能找到上升热气流的高空,是需要升空的。 升空的动力是靠电动螺旋桨。其原理是平行前移的速度,让气流在特殊形状的机翼上下面产生压力差(伯努利原理), 从而升空。
3. 如果只靠手掷, 没有螺旋桨, 能起飞, 但是不能升空, 起飞完就着陆。
引用 dqzxf 2013-3-13 09:17
dqzxf 发表于 2013-3-12 12:08
Small drone gliders will soon be able to stay aloft for weeks, acting as communications relays, ke ...


在文章的最后一段中有这样一句话:By repeating this trick it can fly thousands of kilometres without flapping its wings, and by tacking it can travel anywhere, regardless of the wind direction.

所以在陆地飞行的无人滑翔机主要是利用热气流盘旋飞行,用于电信中继和对地监视;而在海上飞行的无人滑翔机则是要利用风切变飞行,可以长途飞行数千公里,追踪洄游中的海洋动物。
引用 raptorl 2013-6-30 16:26
这种无人机的应用领域应该仅限于科学研究,如果让它变成侦查无人机,要侦查的区域内没有合适的气流怎么办?也没有说它怎么接受控制,总不能一直在天空中自由漂浮吧,那样就没有意义了

查看全部评论(16)

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