文/溫杰

7月18日，空中客車防務(wù)與空間公司與德國多所高校聯(lián)合研制的“天箭座”（Sagitta）無人駕駛技術(shù)驗證機在南非的奧弗貝格（Overberg）成功完成了首次飛行。此次飛行持續(xù)了大約7分鐘，在此期間，驗證機通過數(shù)據(jù)鏈與地面控制站保持聯(lián)系。空客公司在聲明中表示，這架噴氣式技術(shù)驗證機沿著一條預(yù)編程航線完全自主地飛行，創(chuàng)新的飛翼構(gòu)型在測試中表現(xiàn)出優(yōu)異的飛行特性。首次飛行標志著“天箭座”驗證機經(jīng)過一系列地面測試后，成功完成了第一個測試階段。

“天箭座”驗證機是根據(jù)空客公司與德國4所大學(xué)共同發(fā)起的“開放式創(chuàng)新”（Open Innovation）/“天箭座”國家計劃研制和生產(chǎn)的。作為未來項目的技術(shù)探索與研究，這項計劃于2010年啟動，涉及工業(yè)界和學(xué)術(shù)界在基礎(chǔ)研究方面的合作，目的是更快、更有效地發(fā)展先進的無人駕駛技術(shù)，為此開始了飛翼構(gòu)型的可行性研究。

作為一項聯(lián)合“開放式創(chuàng)新”計劃，空中客車公司與慕尼黑工學(xué)院、開姆尼茨工學(xué)院、位于慕尼黑的聯(lián)邦武裝力量大學(xué)、因戈爾施塔特應(yīng)用科技大學(xué)和德國航空航天中心（DLR）開展了密切合作。該計劃重點研究7個領(lǐng)域，分別是初步飛機設(shè)計、空氣動力學(xué)和飛行控制系統(tǒng)、通信和數(shù)據(jù)處理、基于視覺的飛行控制和空中加油、材料和結(jié)構(gòu)、自主飛行和任務(wù)控制、模擬和系統(tǒng)集成。

在設(shè)計初期，如何確定飛行器空氣動力的特性至關(guān)重要。早期的概念圖顯示，“天箭座”驗證機最初設(shè)計為一種無尾、菱形平面布局的無人駕駛飛機，翼展為12米。設(shè)計方案采用具有后緣前掠角的菱形翼主要出于無人機隱身性能考慮，但在氣動性能方面也存在著一定的風(fēng)險。

為此，慕尼黑玻爾茲曼工業(yè)大學(xué)空氣動力學(xué)與流體力學(xué)研究所針對無尾菱形翼和附加雙垂尾菱形翼兩種構(gòu)型，通過風(fēng)洞測試了不同構(gòu)型的縱向和橫向氣動力、力矩及其相關(guān)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)值計算結(jié)果和實驗測試數(shù)據(jù)具有良好一致性。研究還表明，由于沒有偏轉(zhuǎn)控制氣動面，無尾菱形翼構(gòu)型缺乏橫向偏航穩(wěn)定性。

“天箭座”縮比驗證機成功完成首飛

為了更加穩(wěn)妥地驗證這種氣動構(gòu)型，研究團隊決定制造一個1∶4的縮比驗證機，通過試飛來測試一些新技術(shù)。根據(jù)風(fēng)洞研究結(jié)果，“天箭座”驗證機采用了附加垂尾的構(gòu)型,以提供偏航穩(wěn)定性。據(jù)空客防務(wù)公司介紹，這架縮比驗證機由碳纖維復(fù)合材料制造，機長和翼展均為3米，采用兩臺300牛推力的噴氣發(fā)動機，最大起飛重量為150千克。

“天箭座”驗證機的設(shè)計標準包括高度自主性、可變?nèi)蝿?wù)外形和低可探測性。作為一個試驗平臺，該機采用了考慮到隱身性能，采用了鉆石狀的飛翼式布局，機身下表面平整光滑，在機身后部增加了一對小型雙垂尾。整個機翼平面成菱形，每側(cè)機翼后緣裝有副翼和襟翼，前機身下部設(shè)計了埋入式進氣道。

該機采用可收放的起落架，可以通過人工操縱，在常規(guī)跑道上起飛和著陸。除了剎車裝置外，這架驗證機還采用了機電制動器，替代了傳統(tǒng)的液壓裝置。

除了低可探測性平臺的設(shè)計外，“天箭座”計劃發(fā)展的核心技術(shù)還包括自適應(yīng)飛行控制、新穎的控制裝置（包括推力矢量）、自主任務(wù)管理和變形結(jié)構(gòu)（包括覆蓋在襟翼間隙上的遮蔽裝置）。該機具有自主起飛和著陸能力，但也內(nèi)置了一種安全操作人員/駕駛員的能力。機上配備有4條數(shù)據(jù)鏈，其中一條數(shù)據(jù)鏈專門用于應(yīng)急飛行終止功能的執(zhí)行，確保驗證機在緊急情況下打開回收降落傘。

空客防務(wù)與空間公司負責(zé)工程研制的格拉齊亞·維塔蒂尼表示：“隨著‘天箭座’驗證機成功完成首飛，我們充分證明了工業(yè)界與學(xué)術(shù)界伙伴之間的密切合作可以在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域取得成功。我們正在越來越多地將注意力轉(zhuǎn)移到這些創(chuàng)新概念上，特別是無人機的發(fā)展，以便我們可以快速有效地研制出多種產(chǎn)品，滿足不斷增長的市場需求。”

“天箭座”縮比驗證機在試飛中表現(xiàn)出優(yōu)異的飛行性能將有助于未來研制與發(fā)展可以批量生產(chǎn)的無人機。按照最初估計，“天箭座”驗證機的試飛階段至少需要兩年時間，甚至有可能進一步延長。