ALIAS系統幫助黑鷹直升機實現首次無人飛行_風聞

作者：蘭順正

首發自：軍事高科技在線

2月8日，美國西科斯基公司宣佈，一架UH-60A黑鷹直升機首次實現完全無人駕駛飛行，這是美國DARPA“機組人員駕駛艙內自動化系統”（ALIAS：Aircrew Labor In-Cockpit Automation System）項目的一部分。在此之前類似的實驗已進行過多次，但為防萬一始終在飛機上配備一名飛行員，而此次的單飛意味着該項目距離成功已經不遠。

自動系統解放飛行員雙手

在2014 年DARPA啓動了ALIAS項目，旨在開發“用於多種機型、具備經濟可承受性、快速的特定機組人員功能自動化系統”，以期讓自動化系統接管基礎飛行操作，降低人類作戰負荷，提高任務能力和飛行安全，減少飛行員的培訓週期和規模，節省培訓和工資成本。項目大體分三個研發階段：第一階段開展概念設計，並在地面飛行模擬器上驗證系統架構；第二階段會成熟和豐富第一階段的成果，增強人機界面的可用性和魯棒性，以及地面演示系統的可靠性，以支持飛行試驗；第三階段開展包括從起飛、着陸、出現緊急狀況在內的全自動化飛行演示，並驗證系統移植到其他飛機上的能力。

在2015年初，DARPA分別授予西科斯基飛機公司、極光飛行科學公司、洛馬公司第一階段合同，不過從第二階段起主要是極光飛行科學公司和西科斯基飛機公司“打擂”。極光飛行的解決方案是製造了相當於人類副駕駛員的機械臂，該機械臂可以實際操作飛機，並且其空間佔用率被儘可能降到最低，機械臂的使用有助於人類飛行員更加關注“高認知負荷情形”。而西科斯基則將操作驅動元件安裝在機體內部儀表盤背面和地板下方，避免了機械臂佔據空間，如果有需要飛機還是可以交由兩名人類飛行員駕駛。最終西科斯基的方案勝出，2016年12月DARPA授予西科斯基飛機公司3570萬美元的第三階段合同。

S-76 商用直升機

西科斯基飛機公司於2013年自籌經費開展“西科斯基自主性研究飛機”（SARA）項目，在該項目下開發的“MATRIX ”技術已經在電傳操控的S-76 民用直升機上驗證了軟件的可靠性和精準控制。“MATRIX”是可擴展型自動化系統，包括外部傳感器、高性能計算機、致動器、先進的優先飛行控制規則、路徑規劃算法和飛行員界面，能替代飛行員進行操縱，甚至實現無人駕駛。

在“MATRIX”基礎上，西科斯基開發了ALIAS。在項目第一階段，ALIAS系統可利用數據庫和傳感器提供的態勢感知數據，在與飛行員通過平板電腦交互後，自動完成任務規劃和飛行控制。飛行過程中，飛行員還可通過安裝在右窗邊的六自由度空間鼠標調整飛行器的位置，另外地面人員也可使用平台電腦控制S-76B。在項目第二階段，西科斯基飛機公司在多型固定翼飛機和直升機機體內部和駕駛艙地板下安裝了ALIAS系統，與原有的機械、電子和檢測系統完成了快速連接。同時在駕駛艙中安裝了攝像頭以讀取儀表數據和開關位置，還配裝了UTC航宇系統公司的激光雷達和短波紅外線傳感器。在項目第三階段，西科斯基飛機公司為ALIAS系統引入了一套類似操縱桿的“飛行控制器”，通過與平板電腦配合使用，可快速實現多種類型的精確控制，如飛行期間動態重規劃等。在飛行驗證中，飛行員通過平板電腦向ALIAS系統發出一些基本指令，如起飛、向那兒飛、在這兒降落等，並使用“飛行控制器”輸入更加精確的控制。最後，陸軍人員還在駕駛艙控制直升機和地面控制直升機之間進行了多次切換。

有人飛機實現無人操作

此次的報道稱，2月5日ALIAS黑鷹在肯塔基州坎貝爾堡上空無人飛行了30分鐘，然後於2月7日再次進行了一次較短的飛行。明顯的是，ALIAS實現真正的單飛在航空領域意義重大。

西科斯基 UH-60A 黑鷹於2022年2月5日進行首次無人飛行

軍用方面，這種全自動駕駛系統使起飛、巡航和降落等一系列操作均實現完全自動化，降低了飛行員的飛行負擔，使其更加專注於作戰，避免因低級失誤造成機毀人亡，有助於提升空中力量作戰水平，併為在研的未來分佈式空中作戰提供了技術基礎。

在民用方面，ALIAS 系統極短的裝機週期、極強的機型適應能力也大幅縮短了飛行員培訓週期，使新手飛行員能執行復雜任務，並可極大增強城市空中運輸。另外ALIAS系統還可在近海油氣保障、緊急醫療服務以及搜索救援等各種任務領域發揮重要作用，全面塑造未來民用航空的發展態勢。

此次DARPA相關負責人表示，ALIAS為陸軍帶來了作戰靈活性，“這包括能夠在白天或晚上的任何時候操作飛機，無論是否有飛行員，以及在各種困難條件下，例如有爭議、擁擠和不良的視覺環境”。目前DARPA和西科斯基在 ALIAS計劃上總共投資了大約1.6億美元，在3月底DARPA計劃使用該系統對採用電傳操縱的UH-60M進行首次飛行，而ALIAS項目計劃在2022財年末正式結束。