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(yàn)證機(jī)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(yàn)證機(jī)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(yàn)證機(jī)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(biāo)志著“天箭座”驗(yàn)證機(jī)經(jīng)過一系列地面測試后，成功完成了第一個(gè)測試階段。

“天箭座”驗(yàn)證機(jī)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(jì)劃研制和生產(chǎn)的。作為未來項(xiàng)目的技術(shù)探索與研究，這項(xiàng)計(jì)劃于2010年啟動(dòng)，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(jìn)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(xiàng)聯(lián)合“開放式創(chuàng)新”計(jì)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?duì)柺┧貞?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(jì)劃重點(diǎn)研究7個(gè)領(lǐng)域，分別是初步飛機(jī)設(shè)計(jì)、空氣動(dòng)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(jì)初期，如何確定飛行器空氣動(dòng)力的特性至關(guān)重要。早期的概念圖顯示，“天箭座”驗(yàn)證機(jī)最初設(shè)計(jì)為一種無尾、菱形平面布局的無人駕駛飛機(jī)，翼展為12米。設(shè)計(jì)方案采用具有后緣前掠角的菱形翼主要出于無人機(jī)隱身性能考慮，但在氣動(dòng)性能方面也存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)。

為此，慕尼黑玻爾茲曼工業(yè)大學(xué)空氣動(dòng)力學(xué)與流體力學(xué)研究所針對(duì)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(dòng)力、力矩及其相關(guān)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(yàn)證機(jī)成功完成首飛

為了更加穩(wěn)妥地驗(yàn)證這種氣動(dòng)構(gòu)型，研究團(tuán)隊(duì)決定制造一個(gè)1∶4的縮比驗(yàn)證機(jī)，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(yàn)證機(jī)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(yàn)證機(jī)由碳纖維復(fù)合材料制造，機(jī)長和翼展均為3米，采用兩臺(tái)300牛推力的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，最大起飛重量為150千克。

“天箭座”驗(yàn)證機(jī)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)包括高度自主性、可變?nèi)蝿?wù)外形和低可探測性。作為一個(gè)試驗(yàn)平臺(tái)，該機(jī)采用了考慮到隱身性能，采用了鉆石狀的飛翼式布局，機(jī)身下表面平整光滑，在機(jī)身后部增加了一對(duì)小型雙垂尾。整個(gè)機(jī)翼平面成菱形，每側(cè)機(jī)翼后緣裝有副翼和襟翼，前機(jī)身下部設(shè)計(jì)了埋入式進(jìn)氣道。

該機(jī)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(yàn)證機(jī)還采用了機(jī)電制動(dòng)器，替代了傳統(tǒng)的液壓裝置。

除了低可探測性平臺(tái)的設(shè)計(jì)外，“天箭座”計(jì)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(jī)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(jī)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(yàn)證機(jī)在緊急情況下打開回收降落傘。

空客防務(wù)與空間公司負(fù)責(zé)工程研制的格拉齊亞·維塔蒂尼表示：“隨著‘天箭座’驗(yàn)證機(jī)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(jī)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?！?/p>

“天箭座”縮比驗(yàn)證機(jī)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(jī)。按照最初估計(jì)，“天箭座”驗(yàn)證機(jī)的試飛階段至少需要兩年時(shí)間，甚至有可能進(jìn)一步延長。