Con il continuo progresso della scienza e della tecnologia, i sistemi aerei senza pilota (UAS) sono sempre più ampiamente utilizzati in molti campi, ma come trasformare rapidamente ed efficacemente i veicoli aerei con equipaggio esistenti in sistemi aerei senza pilota è sempre stato un punto caldo nel campo dell'aviazione. Recentemente, il team del professor Li Daochun e dell'accademico Xiang Jinwu dell'Università di aeronautica e astronautica di Pechino ha pubblicato un articolo intitolato "Robot Pilot: A New Autonomous System Toward Flying Manned Aerial Vehicles" sulla rivista Engineering, presentando il nuovo robot per la guida di elicotteri sviluppato da loro. . Questo risultato fornisce una nuova soluzione per gli aerei con equipaggio senza pilota.
Al centro della ricerca c’è un nuovo tipo di sistema robotico in grado di pilotare autonomamente un elicottero con equipaggio, formando così un nuovo tipo di sistema aereo senza pilota. Tali sistemi sfruttano appieno la maturità della piattaforma, la capacità di carico utile e l’aeronavigabilità dei veicoli aerei con equipaggio esistenti, espandendo significativamente le aree operative e applicative dei veicoli aerei senza pilota. Il gruppo di ricerca ha discusso in dettaglio il concetto di robot per il pilotaggio di aerei e i suoi vantaggi e ha proposto un robot per il pilotaggio di elicotteri per elicotteri con equipaggio. In base alle caratteristiche di controllo del meccanismo di controllo dell'elicottero, il robot è stato progettato per azionare il servomeccanismo del robot e, sulla base dell'analisi cinematica del servomeccanismo del robot, è stato creato un controller di volo del robot con metodo di azionamento diretto per ridurre il ritardo temporale e errore di controllo nel processo servo del robot.
Il gruppo di ricerca ha inoltre costruito un sistema di stazioni di terra che supporta l'integrazione di diverse modalità e funzioni di volo. Alla fine, hanno progettato e costruito un prototipo di un robot per il pilotaggio di elicotteri e lo hanno installato su un elicottero per i test di volo. I risultati del test mostrano che il robot è in grado di volare in avanti, indietro, lateralmente e girarsi in autonomia, verificandone l’efficacia.
Fig.1 Applicazione del robot di guida dell'aereo e della sua modalità di volo.
L’innovazione di questa ricerca è che utilizza un metodo di conversione non invasivo che consente agli aerei con equipaggio di essere convertiti rapidamente e in modo reversibile in sistemi aerei senza pilota. Questo approccio non solo preserva la capacità di carico e il livello di sicurezza dell'aereo originale, ma evita anche la necessità di modifiche complesse all'aereo originale. Inoltre, il robot pilota può essere utilizzato anche come copilota per migliorare il livello di automazione degli aerei esistenti, fornendo una piattaforma di ricerca per tecnologie emergenti come assistenti pilota e cabine di pilotaggio intelligenti.
In termini di verifica sperimentale, il team di ricerca ha installato un prototipo del robot pilota sull'elicottero da addestramento leggero SVH-4 e ha condotto test a terra e in volo. I risultati dei test mostrano che il robot di guida può controllare in modo rapido e preciso il meccanismo di controllo dell'elicottero e si comporta bene in compiti di volo come il volo stazionario, il volo in avanti, il volo all'indietro, il volo laterale e la virata.
Fig.2 Osservazione del suolo e assetto di volo del robot che guida l'elicottero mentre esegue diversi compiti di volo. (a) Volo in avanti; (b) volo all'indietro; (c) lateralmente; (d) Volo in virata.
Nonostante i notevoli risultati, il gruppo di ricerca ha sottolineato che esiste un significativo problema di oscillazione dell’assetto durante il controllo del robot di guida. Nel loro lavoro futuro, intendono migliorare ulteriormente la manovrabilità e l'adattabilità del robot di guida, considerando l'impiego di moderni metodi di controllo basati su modelli o metodi di controllo intelligenti per ottimizzare le prestazioni di volo.
Questa ricerca non solo dimostra la posizione leader dell'Università di Beihang nel campo della tecnologia UAV, ma fornisce anche nuove idee e supporto tecnico per lo sviluppo del settore dell'aviazione. Con la continua maturità e il miglioramento della tecnologia, abbiamo motivo di credere che il futuro del settore dell’aviazione sarà più intelligente e automatizzato.