用弹射器将一架无人驾驶的SBXC滑翔机送入空中，它大约在三分钟内就能缓慢地滑翔下来。但是，当滑翔机配备了能够寻找地面上升暖空气（即热气流）的软件时，它就可以乘着这些热气流上升，并将飞行时间延长到创纪录的五个小时。
该软件名为ALOFT（Autonomous Locator of Thermals，自主热气流定位器），由海军研究实验室的Dan Edwards博士及其同事开发。上个月，该团队在马里兰州的菲利普斯陆军航空站测试并进行了20多次试飞。总的来说，这些飞行持续了30多个小时，证明了使用算法更新热气流数据可以帮助无人驾驶滑翔机比以往飞行得更久。
许多鸟类甚至昆虫都利用热气流。鹰和秃鹫利用它们在不拍打翅膀的情况下达到高空，然后盘旋寻找猎物，直到找到下一个热气流。滑翔机飞行员利用它们来延长飞行时间，而现在ALOFT赋予了无人机同样的空中能力。
“自主滑翔面临的最大挑战是将滑翔飞行员使用的技巧提炼成自动驾驶仪可以遵循的算法，”Edwards说。“我们花了很多时间观察自动滑翔算法的工作，但它有时行为不太符合逻辑，然后我们不得不回到电脑前调整编程。”
ALOFT利用飞机上已有的用于测量空速和气压的传感器，以及GPS和惯性导航系统，来“感受”何时能从热气流中获得升力。然后，ALOFT会以一个紧密的圆环操纵无人机，使飞机保持在上升的气流柱内。
仅靠暖空气就能长时间滞空五个小时似乎很长，但潜力远不止于此。最近的一项研究发现，军舰鸟可以连续飞行数月，持续利用热气流，而不必降落在水面上。如果无人机也要做到这一点，它们就需要更擅长定位热气流。
最初的系统依靠偶然遇到热气流。热气流往往会在相同的地方反复形成，通常在比周围地形吸收阳光更好的沥青或裸露的岩石上。因此，研究人员为ALOFT增加了记忆功能，记录下之前找到热气流的位置。
“一周开始时，飞机漫无目的地四处游荡寻找热气流，”Edwards说。“到一周结束时，飞机就能在频繁的热点之间移动，几乎立即就能找到良好的升力。这真是令人兴奋。”
该团队目前正与海军研究实验室蒙特雷海洋气象部合作，开发路线优化算法，以便无人机能够规划一条能够利用可能的热气流的路线。
该团队还与宾夕法尼亚州立大学航空器智能与自主实验室合作，开发了另一种方法，即让两架滑翔无人机协同工作。一旦一架找到热气流，它就会向另一架发出信号。这模仿了滑翔鸟类的行为，它们经常飞过去共享一个热气流。Edwards发现，当ALOFT在滑翔时，鸟类会加入进来。
“看到一只白头海雕飞过来和你机器人的滑翔点在同一个热气流中，这是一种爱国的感觉，”Edwards说。
随着无人机数量的增加，协同方法将更加有效。
第三种方法是为无人机配备LIDAR等传感器，使其能够探测远方的热气流。这需要额外的硬件，而基础版的ALOFT可以轻松地添加到几乎任何带有自动驾驶仪的无人机上。
基础传感器可能也有帮助：研究人员发现，军舰鸟会寻找积云，这是湿润空气上升的上升气流的明确标志，滑翔机飞行员可能会寻找被热气流带到空中的草或昆虫。
滑翔算法可以被改造到现有的用于测绘或勘测等任务的小型无人机上。利用热气流暂停以获得高度可能会使无人机到达给定目的地的时间变长，但会大大延长任务时间。
“ALOFT几乎可以被编程到任何自动驾驶仪中，”Edwards说。“我们已经为三种不同的飞机改编了ALOFT，并且都成功实现了滑翔。”
Edwards表示，下一个项目是将滑翔软件与太阳能和氢燃料电池集成，以创建一个具有超长续航能力的混合动力飞行器。
“海军研究实验室的Ion Tiger飞机之前曾依靠氢能源飞行了48小时，”Edwards说。“据预测，在对飞机进行微小改动的情况下，加入自动滑翔和太阳能系统可以使其续航能力翻倍。”
ALOFT正在NRL的“太阳能滑翔”计划中被重新设计以适应新硬件，太阳能和滑翔的结合应该会在10月份进行飞行。
滑翔技术可以轻松提升长续航太阳能无人机的能力，就像谷歌和Facebook正在开发的那些无人机一样，它们可以作为卫星的替代方案，为偏远或服务不足的地区提供通信。而太阳能加滑翔无人机或许能环游世界。
“在未来的某一天，我能想象一架无人机仅依靠太阳能和风能穿越海洋，”Edwards说。
