当人类刚学会飞行时,他们经常会坠毁。早期飞行实验的记录里充斥着牺牲的试飞员和航空先驱的尸体。载人飞机的安全性在飞行的第一个世纪里得到了极大的改善,但随着越来越多的无人机进入天空,研究人员希望确保这些进步不会丧失。昨天发表在《航空航天》杂志特刊上的一篇论文旨在确保无人机坠毁时不会伤及旁观者。
在题为“无人机系统(UAS)在紧急情况下的轨迹管理”的文章中,波兰热舒夫理工大学的作者 Andrzej Majka 分析了无人机如何坠毁以及如何最大限度地减少损害。Majka 重点关注发动机故障,考察了三种情况:无人机续航时间不足、发动机性能下降或发动机完全断电。对于所有情况,Majka 的目标都是提出一个数学公式,能够以最短的距离将无人机引导至安全区域,同时避开禁区或危险区域。
这比仅仅飞最短的路径到着陆点要复杂,但更安全。
Majka 绘制了热舒夫市附近一架发生故障的无人机的模拟飞行路径,并解释了使用他的模型的无人机(UA)将如何飞行。
在功率降低的情况下,无人机必须进行滑翔下降,即使没有发动机也能做到。即使假设固定翼无人机的发动机失灵,其他电子驱动的控制面仍可能工作,因此无人机的自动驾驶仪仍可以操纵飞机。但是,转弯会产生阻力,使飞机下降得更快,因此 Majka 的公式在最大限度地减少转弯的同时,也比让无人机直线飞回家要复杂得多。它平衡了到达着陆点所需的动力和下降的要求。以下是它的样子:
Majka 没有具体说明无人机是如何知道应该飞哪里、不应该飞哪里的。也许机载地图包含了人口密集地区的信息,或者飞行附带了预设的避飞坐标。无论在理论上如何运作,Majka 表示他的模型不仅适用于他的样本无人机,也适用于一般无人机。该论文采用开放获取政策发布,以便其他无人机爱好者可以利用和在此基础上进行研究。
如果无人机要在世界各地安全地普及,它们就需要像 Majka 的方程这样的引导,即使在危急情况下也能引导它们安全着陆,从而避免坠毁时伤害到附近的任何人。但在此之前,无人机编程能够结合这类方程,总有 RQ-11 Raven 独特的着陆方式。