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自动驾驶飞机,可以飞得更远

来源:国际复材技术商情 发布时间:2020-11-19 737
化工塑料橡胶塑料加工设备模具及零件材料处理、计量与检测原料及混合物添加剂及母粒其他增强塑料 技术前沿
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未来10年,无人机和轻型自动驾驶汽车可能会开始向家庭和企业运送包裹,但它们的客户可以都集中在城市地区。创业公司ElroyAir的目标是提供一种非常与众不同的无人配送服务。其轻型飞机主要由复合材料制造,设计可以携带300磅重的包裹到偏远且通常无法到达的地点。

未来10年,无人机和轻型自动驾驶汽车可能会开始向家庭和企业运送包裹,但它们的客户可以都集中在城市地区。创业公司ElroyAir的目标是提供一种非常与众不同的无人配送服务。其轻型飞机主要由复合材料制造,设计可以携带300磅重的包裹到偏远且通常无法到达的地点。


Chaparral是ElroyAir公司为了满足自身业务需求研制的原型机,ElroyAir是一家专门提供无人机物流服务的公司,其主要客户在人很少的偏远地区。由于美国乡村的人口密度很低,因此要是用卡车来专门为这些住在偏远乡下的人运送货物的话,那运输成本就会变得很高。而用无人机运货能显著减少运输成本,因此ElroyAir公司一直专注于用无人机给住在偏远地区的人送货,甚至特意研发了Chaparral无人机。


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相关市场的竞争非常激烈,UPS、联邦快递、Flirtey、Zipline、Flytrex和阿里巴巴的Ele.me已经站稳脚跟;AlphabetX实验室的毕业生Wing已经通过无人机将包裹运送到芬兰坦佩雷和澳大利亚东南部农村地区的客户;亚马逊于2016年12月在剑桥对PrimeAir无人机送货服务进行了现场测试;优步也在去年5月宣布计划在圣地亚哥用无人机提供食物。


拥有无人机行业背景的ElroyAir工程副总裁ClintCope和首席执行官DavidMerrill于2016年11月成立了该公司。自那时以来,他们一直致力于开发可满足多种目的的自动驾驶飞机,包括向灾区快速运送救援物资、协助军事后勤行动,以及为物流公司填补送货区最后100英里的漏洞。


Cope表示,许多快递公司受到服务协议的约束,因此交付效率本来就很低效。他表示:“他们可能不得不把产品送到孤岛上,或者送到某个服务区域末端的偏远客户那里。”


假设位于华盛顿州海岸线或东海岸的一个岛屿上的一家药店有位顾客需要快速配药。这些地区只能乘坐每天从内地出发的有限班次的渡轮,所谓的“快递”可能要到第二天早上才能到达。或者,客户可能是一家维修店,正在阿拉斯加荒野等偏远地区等待关键部件。Cope说:“我们可以派自动驾驶飞机去派送这些货物。”


热塑性复合材料为主的无人机设计


将要完成这些任务的Chaparral无人机长28.5英尺,高6.9英尺,翼展26.2英尺。这是一种鸭翼飞机,前翼位于主翼的前面。六个旋翼将飞机抬起,一个向前推进的螺旋桨使飞机在空中飞行。Chaparral着陆和起飞只需要一个50×50英尺的区域。


Chaparral号的货物装载在一个单独的、可互换的吊舱中,在飞行过程中可以安全地锁在飞机的外部底面上。


早期Chaparral的主体预定由通过树脂传递模塑制造的热固性复合材料制成。ElroyAir航空公司计划在未来几年内利用这一工艺制造50个初始生产单元。


该公司发现了一些很有前途的方法,能够将更多的热塑性复合材料纳入到飞机中。Cope说:“我们计划达到每年生产250架飞机的目标,那么就必须将生产流程转变为大批量生产方式,并降低废品率。从热塑性复合材料中看到的好处之一是,可以从一开始在预浸料材料本身中构建许多性能。”


公司正在研究如何使用冲压成型工艺来建造大型结构,如机翼皮、机身部分,以及机翼肋和其他内部部件。“我们也在考虑用超声波焊接将这些肋骨连接到飞机上。湾流公司在这方面做得相当成功。”


ElroyAir航空公司估计飞机与吊舱的比例大约为10:1,因为吊舱将放在不同的地点——起飞和到达地点——用以来回运送货物。这些吊舱最初将完全由复合材料制成,但该公司计划使用一个模压塑料外壳,铆接在由碳纤维增强塑料制成的内部框架上。如果外壳损坏,可以很容易地更换。


Chaparral主要依靠喷气发动机、燃料和柴油驱动,但电池为起飞和着陆提供额外的推力,而一个单独的发电机为前进的推力提供电力。由于该公司不知道在任何给定的目的地将提供什么充电功能,因此完全采用电力系统是不可行的。


此外,Chaparral还配备了一系列传感器,包括激光雷达、摄像头和雷达,以及运行空中交通管理软件的机载计算机。


空中交通控制系统的建设


ElroyAir公司的发展活动得到了私人公司、风险资本家和军方的支持。根据与加州蒙特雷海军研究生院的合作研发协议,该公司一直在测试Chaparral,并与联邦航空管理局和其他民用航空当局合作,对其飞机、制造和飞行操作进行认证。


ElroyAir公司打算让Chaparral完全自主运行,只有在需要做出更高级别的决策时,比如紧急情况下飞机在哪里降落时,飞行员才会介入协助。


在Chaparral飞机进行定期飞行之前,还有几个障碍需要克服。例如,ElroyAir公司和其他开发无人机的公司正在等待美国联邦航空局建立一个信息交换中心,作为自动驾驶车辆的空中交通控制系统。


由于美国联邦航空管理局(FAA)的107规则规定禁止在“无关”人员和建筑的500英尺范围内使用商用无人机,所以美国的大多数交付无人机必须保持在视线范围内,并且只能飞过没有人的路线。Elroy至少要证明如果Chaparral撞到人的话,不会造成严重的伤害,但是考虑到它们的重量和暴露的转子,这恐怕有点困难。


Cope说:“这确实是目前这个行业的一大障碍。需要建设好基础设施的相关系统。”


尽管存在这样的不确定性,Cope预计Chaparral公司将在2023年之前通过与一家大型物流公司的试点项目交付货物。


ElroyAir设想其无人机有朝一日不仅可以向偏远地区和交通堵塞的城市中心的客户运送货物,还可以为自然灾害和人为灾害的受害者提供护理包和医疗用品。


该公司表示:“我们的愿景是通过扩大安全、高效、自动化的航空货运,在全球范围内提高人们的生活质量,并且在实现这一点的同时减少对环境造成的影响。”


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