非凡大象

1957年，美國(guó)老牌科技雜志《Popular Mechanics》曾在封面報(bào)道中預(yù)測(cè)，未來的汽車會(huì)飛起來。2016年，一輛“飛行汽車”，登上了《Popular Mechanics》雜志的封面，讓59年前的預(yù)測(cè)成為了現(xiàn)實(shí)。這就是億航184無人駕駛飛行器（以下簡(jiǎn)稱億航184）。它的出現(xiàn)讓《Popular Mechanics》雜志的編輯興奮地感慨：“我們從1906年就開始寫各種飛行汽車的故事，這次，也許真的會(huì)不同?！?/p>

2016年1月，億航184在美國(guó)拉斯維加斯舉辦的國(guó)際消費(fèi)電子展（CES）上一發(fā)布，就吸引了全世界的目光。雖然叫好聲與懷疑聲并存，但不可否認(rèn)的是，一家中國(guó)本土公司，正在將無人駕駛飛行器從理念轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品。

那么，這個(gè)曾被視為童話的夢(mèng)想是如何實(shí)現(xiàn)的呢？

一位飛行迷的夢(mèng)想

胡華智是億航的創(chuàng)始人之一，主要負(fù)責(zé)技術(shù)方面的工作。早在億航公司成立之前，他就通過航模，與航空結(jié)下了不解之緣。2005年，他利用業(yè)余時(shí)間與朋友孫勛（曾任空軍飛行員，退役后到德國(guó)學(xué)習(xí)飛機(jī)制造。）設(shè)計(jì)制造了一架共軸雙槳直升機(jī)并試飛成功。

此后的一段時(shí)間里，胡華智主要做的是與自己在清華大學(xué)所學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)有關(guān)的指揮調(diào)度系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)工作。直到2008年，接連發(fā)生的幾件事改變了他的人生計(jì)劃。奧運(yùn)會(huì)期間，胡華智兩位擁有豐富飛機(jī)駕駛經(jīng)驗(yàn)的朋友相繼因飛行事故去世。這讓他暗自發(fā)誓，要設(shè)計(jì)出一款更安全、更易操縱的飛行器。

在億航184設(shè)計(jì)之初，胡華智確定了以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)理念和要求：

1.安全

要做一架“全備份”的飛機(jī)?！皞浞荨边@個(gè)概念來自于計(jì)算機(jī)，原指系統(tǒng)的硬件或存儲(chǔ)部分發(fā)生故障時(shí)，可保護(hù)數(shù)據(jù)免受意外損失的工具。而在這里，是指無人駕駛飛行器的關(guān)鍵組件均采用冗余設(shè)計(jì)，即包括動(dòng)力系統(tǒng)和飛控群在內(nèi)的部件都有備用設(shè)備。其中，飛控群由具有投票機(jī)制的多套獨(dú)立飛控組成，使其在面對(duì)復(fù)雜情況時(shí)也能正常傳輸和接收數(shù)據(jù)。

另外，通過FAIL-SAFE系統(tǒng)，飛行器在出現(xiàn)故障后仍能保持一定的飛行能力，以確保乘坐人員的安全。

2.自動(dòng)駕駛

為了降低操縱門檻，飛行器要具備自動(dòng)駕駛功能。飛行器應(yīng)能通過飛控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)航，完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直線飛行，將乘客快速、安全地送達(dá)目的地。

3.中心化管理

自動(dòng)駕駛飛行器受飛行指揮中心的統(tǒng)一調(diào)度。飛行指揮中心遠(yuǎn)程控制各飛行器的航線，避免發(fā)生相撞事故，并保證飛行器不會(huì)隨意亂飛。

4.能源環(huán)保

使用純電力驅(qū)動(dòng)（電池供電），避免化石燃料燃燒所產(chǎn)生的廢氣排放污染環(huán)境。

按照胡華智的設(shè)想，該飛行器是一種安全、環(huán)保、智能的新型中短途空中交通運(yùn)輸載具。乘客乘坐時(shí)，只需設(shè)定好飛行計(jì)劃和目的地，并下達(dá)“起飛”指令后，即可開啟自動(dòng)駕駛功能。在飛行期間，飛行指揮調(diào)度中心會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)管和調(diào)度，保證飛行器安全到達(dá)指定地點(diǎn)。

把夢(mèng)想孵化成現(xiàn)實(shí)

有了明確的目標(biāo)后，胡華智召集了孫勛和他的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，共同組建了專業(yè)的工業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和復(fù)合材料團(tuán)隊(duì)，開始了這款無人駕駛飛行器的設(shè)計(jì)與研發(fā)工作。

從早期的驗(yàn)證機(jī)到原型機(jī)，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)方案修改了無數(shù)遍，以完善和優(yōu)化整機(jī)性能。經(jīng)過多次驗(yàn)證，團(tuán)隊(duì)最終選擇了多旋翼機(jī)型。這種機(jī)型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障率低、可靠性高，飛行時(shí)易于穩(wěn)定懸停，可保證飛行安全性。

確定好機(jī)型后，團(tuán)隊(duì)反復(fù)測(cè)試與試驗(yàn)，最終確定采用四軸八槳的多旋翼結(jié)構(gòu)，并以“億航184”命名（“184”意為1位乘客、8支螺旋槳、4支機(jī)臂）。該機(jī)采用了垂直起降方式以及倒U形的飛行方式。其機(jī)臂可折疊，采用純電力驅(qū)動(dòng)。

機(jī)身設(shè)計(jì)是這款無人駕駛飛行器的重點(diǎn)，億航184并不是簡(jiǎn)單的、常見的消費(fèi)級(jí)多旋翼飛行器放大型，而是經(jīng)過重新設(shè)計(jì)，具有大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、可承載大載荷的多旋翼飛行器。由于設(shè)計(jì)之初可參考的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)非常有限，因此很多零部件的尺寸，都需要重新計(jì)算。

為此，胡華智帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了適合億航184使用的電機(jī)、螺旋槳、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等核心組件。在不斷研發(fā)和改善硬件設(shè)備的同時(shí)，對(duì)控制系統(tǒng)內(nèi)的軟件算法也進(jìn)行了迭代。為了保證核心組件足夠安全可靠，團(tuán)隊(duì)還特別定制了專業(yè)的測(cè)試系統(tǒng)和設(shè)備。

對(duì)于一款純電力驅(qū)動(dòng)的飛行器，電池的質(zhì)量至關(guān)重要。團(tuán)隊(duì)為億航184量身定做了一套工業(yè)級(jí)電池管理系統(tǒng)（Battery Management System，BMS）。其內(nèi)置了電池管理單元（Battery Management Unit，BMU），用于管理BMS，并負(fù)責(zé)BMS數(shù)據(jù)與飛控、地面站的實(shí)時(shí)通信，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控電芯溫度、電容量、電壓等參數(shù)的功能。此外，該系統(tǒng)還支持主被動(dòng)平衡充電，有效地延長(zhǎng)了電池使用壽命。

飛控系統(tǒng)是億航184的大腦。團(tuán)隊(duì)通過創(chuàng)新算法，自主研發(fā)了一套飛控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可保證億航184有效地控制與穩(wěn)定飛行姿態(tài)。此外，該系統(tǒng)還具有冗余設(shè)計(jì)——有兩個(gè)飛控，每個(gè)均配有兩套獨(dú)立的傳感器，且兩套傳感器間具備互相傳輸數(shù)據(jù)的功能。

2016年初，億航在位于廣州的研發(fā)測(cè)試基地內(nèi)建立了一座飛行指揮調(diào)度中心，用于監(jiān)測(cè)億航184各項(xiàng)數(shù)據(jù)回傳和應(yīng)對(duì)未來空中航線交通的調(diào)度。該飛行指揮調(diào)度中心還將提供實(shí)時(shí)與空中乘客視頻/語音通話等個(gè)性服務(wù)。

同年12月，在空管部門的特許授權(quán)下，億航飛行指揮調(diào)度中心遠(yuǎn)程操控了一架直線距離9.8km外的億航184測(cè)試機(jī)，完成了預(yù)定航線的飛行測(cè)試：飛行指揮調(diào)度中心下達(dá)指令后，測(cè)試機(jī)自動(dòng)起飛。中心的監(jiān)測(cè)儀表盤精準(zhǔn)地監(jiān)測(cè)到回傳的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，包括動(dòng)力系統(tǒng)性能、控制信號(hào)、數(shù)據(jù)連接狀態(tài)，飛行速度、飛行姿態(tài)、飛行方向、飛行高度、飛行模式等信息以及傳感器的工作狀態(tài)、當(dāng)前地理位置、航線任務(wù)進(jìn)度等。另外，測(cè)試機(jī)航拍的圖像也實(shí)時(shí)回傳到指揮調(diào)度中心，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程畫面監(jiān)控功能。

目前，在飛行指揮調(diào)度中心的協(xié)助下，億航184已完成了起降測(cè)試、懸停測(cè)試、動(dòng)力測(cè)試、垂直爬升測(cè)試、機(jī)動(dòng)測(cè)試、姿態(tài)恢復(fù)測(cè)試、夜航測(cè)試、高空航線測(cè)試、載物及載人飛行測(cè)試等項(xiàng)目。

讓人類像鳥兒一樣自由飛翔

在億航184的設(shè)計(jì)理念中，不僅包括一部無人駕駛載人飛行器，還有保障飛行安全的整套系統(tǒng)和空中交通運(yùn)輸解決方案。這吸引了全球多個(gè)國(guó)家和地區(qū)有關(guān)部門及科技公司的注意。

2016年5月，億航與美國(guó)生物科技公司Lung Biotechnology達(dá)成合作協(xié)議。雙方依托億航184聯(lián)合定制了用于運(yùn)輸移植器官的“人造器官移植運(yùn)輸飛機(jī)（MOTH）”系統(tǒng)，有望在未來增加器官移植的運(yùn)輸方式，從而拯救更多的生命。

2017年初，億航與迪拜道路與交通管理局（Dubai Roads and Transport Authority， RTA）建立了合作伙伴關(guān)系，共同推動(dòng)億航184引入迪拜智慧城市交通運(yùn)輸系統(tǒng)。此外，在迪拜民用航空管理局（Dubai Civil Aviation Authority，DCAA）指定的飛行場(chǎng)地內(nèi)，億航184還進(jìn)行了數(shù)次全自動(dòng)飛行測(cè)試，并在沙漠環(huán)境和海濱環(huán)境下分別進(jìn)行了試飛，完成了多項(xiàng)適應(yīng)性航空飛行測(cè)試科目。期間，得到了迪拜民航局的大力支持，為試飛工作制定相應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)，專門開放試飛空域。

在億航184發(fā)布前后，整個(gè)行業(yè)對(duì)無人駕駛飛行器的熱情持續(xù)升溫。廠商們也緊盯這塊尚未開發(fā)的市場(chǎng)，陸續(xù)公布了在該領(lǐng)域的發(fā)展計(jì)劃。2016年10月，航空巨頭Airbus公布了 “飛行汽車”（Flying-Car）計(jì)劃，準(zhǔn)備打造一款名為“Vahana”的無人駕駛飛行器，具有單人、自動(dòng)巡航、可垂直起降等功能。同期，Uber發(fā)布了《Uber Elevate》白皮書，擬設(shè)計(jì)一款具有垂直起降功能的電動(dòng)無人駕駛飛行器，以便在未來為乘客提供個(gè)性化的航空服務(wù)。另值得一提的是，Workhorse公司推出的一款外形酷似億航184的無人駕駛飛行器SureFly，已于6月19日在法國(guó)巴黎航展上正式展出。

以上各種“飛行客車”的誕生，不僅為世人提供了一種個(gè)性化的運(yùn)輸方式，更為交通、旅游、物流、醫(yī)療急救領(lǐng)域帶來了助力和新的發(fā)展方向。