五年内,一群不寻常的飞机将从加利福尼亚州莫哈韦沙漠的爱德华兹空军基地的跑道起飞。这五架飞机将没有飞行员,并将滞空数月,像巨型鹅一样呈 V 字形编队飞行。规划者希望,这个机器人机群能够提供一种低成本的卫星替代方案,用于通信和环境监测。
洛克韦尔公司、NASA 和加州大学洛杉矶分校的工程师们在今年夏天测试了他们无人机 (UAV) 的原型。该飞行器翼展 43 英尺,但由于其铝和石墨框架以及 Mylar 覆盖层,重量仅为 100 磅。太阳能电池板覆盖了其机翼约 90% 的面积,应该能够捕获足够的能量来全天运行 UAV 的小型螺旋桨,并为夜间飞行提供动力。今年冬天将建造另外两架具有基本相同设计的 UAV;明年夏天将开始进行三架飞机的编队测试(最终将有五架飞机飞行)。
为了保持 V 字形编队,飞机将相互传输红外信号。每架飞机还将接收有关其自身位置的全球定位系统卫星信息。机载计算机将整合所有这些数据,使机群能够完美、同步地飞行——无需地面干预。
起飞时,飞机将由卡车牵引,然后使用两马力发动机达到飞行高度,这一过程将需要数小时。由于其轻巧的重量和长长的翼展,一旦起飞,每架 UAV 都可以轻松地将油门调至仅半马力。通过编队飞行,即使是这种适度的能量需求也会减半,因为气流会在一群飞机周围流动。所有飞机机翼的设计都使得空气在机翼底部比在顶部流动得更慢,从而导致机翼下方压力区较高,上方压力区较低。高压空气将机翼向上推。在翼尖,压力差仍然存在,但由于没有机翼阻碍,空气从高压区域流向低压区域。结果是在每个翼尖周围形成一个涡流,并拖尾在飞机后面。
当飞机编队飞行时,每架飞机(除了最前面的飞机)的翼尖都位于前一架飞机的涡流中,涡流就像上升气流一样,为飞机提供额外的升力。通过进入涡流,飞机产生了一种空气动力学的错觉:一架拥有超长机翼的飞机。洛克韦尔公司工程师兼项目负责人之一杰里·米勒说:“如果我们让五架飞机编队飞行,我们基本上就拥有了一架翼展 200 英尺的飞机。”米勒还说,如果一架飞机出现问题,可以在不影响整个任务的情况下进行更换。
机队将在约 65,000 英尺的高度飞行——远远高于商业航班和湍流的急流。米勒说:“这种特殊的飞行器非常灵活且非常脆弱,而且你们是在编队飞行,所以你不希望有太多的湍流。你需要飞到空气平静的地方。”飞机将单独爬升到其飞行高度,然后编队集合。
NASA 计划利用这些飞机通过摄像头和其他仪器持续监测风暴、云层和洪水,并作为低成本的蜂窝电话网络中继站。米勒说:“它的工作方式就像卫星一样,只是它只有 12 英里远,而不是几百英里远。对于通信,机队将充当一个飞行天线。一架飞机将从地面接收微波信号,并将其发送到机队中的另一架飞机;该飞机将放大信号并将其反射回地面。”
那些已经拥有地面蜂窝通信支持系统的技术先进国家可能不需要这些机器人飞机。米勒说:“但是,如果你去第三世界国家的任何地方,那里就没有这种基础设施,而且他们也负担不起卫星。这是一种相当低成本的方式,可以将蜂窝电话类型的系统建立起来,成本大约是卫星成本的十分之一。”














