Avec les progrès continus de la science et de la technologie, les systèmes aériens sans pilote (UAS) sont de plus en plus largement utilisés dans de nombreux domaines, mais la manière de transformer rapidement et efficacement les véhicules aériens sans pilote existants en systèmes aériens sans pilote a toujours été un point chaud dans le domaine de l'aviation. Récemment, l'équipe du professeur Li Daochun et de l'académicien Xiang Jinwu de l'Université d'aéronautique et d'astronautique de Pékin a publié un article intitulé « Robot Pilot : A New Autonomous System Toward Flying Manned Aerial Vehicles » dans la revue Engineering, présentant le nouveau robot de conduite d'hélicoptère qu'ils ont développé. . Cette réalisation offre une nouvelle solution pour les avions sans pilote.
Au cœur de la recherche se trouve un nouveau type de système robotique capable de piloter de manière indépendante un hélicoptère piloté, formant ainsi un nouveau type de système aérien sans pilote. De tels systèmes tirent pleinement parti de la maturité de la plate-forme, de la capacité de charge utile et de la navigabilité des véhicules aériens pilotés existants, tout en élargissant considérablement les domaines opérationnels et d'application des véhicules aériens sans pilote. L'équipe de recherche a discuté en détail du concept de robot de pilotage d'avion et de ses avantages, et a proposé un robot de pilotage d'hélicoptère pour hélicoptères pilotés. Selon les caractéristiques de contrôle du mécanisme de commande de l'hélicoptère, le robot a été conçu pour entraîner le mécanisme d'asservissement du robot, et sur la base de l'analyse cinématique du mécanisme d'asservissement du robot, un contrôleur de vol du robot avec méthode d'entraînement direct a été établi pour réduire le délai et erreur de contrôle dans le processus d’asservissement du robot.
L'équipe de recherche a également construit un système de stations au sol qui prend en charge l'intégration de différents modes et fonctions de vol. Finalement, ils ont conçu et construit un prototype de robot pilote d’hélicoptère et l’ont installé sur un hélicoptère pour des essais en vol. Les résultats des tests montrent que le robot est capable de voler en avant, en arrière, de côté et de tourner de manière indépendante, vérifiant ainsi son efficacité.
Fig.1 Application du robot de conduite d'avion et son mode de vol.
L’innovation de cette recherche réside dans le fait qu’elle utilise une méthode de conversion non invasive qui permet de convertir rapidement et de manière réversible des avions pilotés en systèmes aériens sans pilote. Cette approche préserve non seulement la capacité de charge et le niveau de sécurité de l'avion d'origine, mais évite également le besoin de modifications complexes de l'avion d'origine. En outre, le robot pilote peut également être utilisé comme copilote pour améliorer le niveau d'automatisation des avions existants, fournissant ainsi une plate-forme de recherche pour les technologies émergentes telles que les assistants de pilotage et les cockpits intelligents.
En termes de vérification expérimentale, l'équipe de recherche a installé un prototype du robot pilote sur l'hélicoptère d'entraînement léger SVH-4 et a effectué des tests au sol et en vol. Les résultats des tests montrent que le robot de conduite peut contrôler rapidement et précisément le mécanisme de commande de l'hélicoptère et effectue bien les tâches de vol telles que le vol stationnaire, le vol avant, le vol arrière, le vol latéral et les virages.
Fig.2 Observation au sol et attitude de vol du robot pilote d'hélicoptère effectuant différentes tâches de vol. (a) Vol vers l'avant ; (b) vol en arrière ; (c) latéralement ; (d) Vol tournant.
Malgré les résultats remarquables, l’équipe de recherche a souligné qu’il existe un problème important d’oscillation d’attitude lors du contrôle du robot de conduite. Dans leurs travaux futurs, ils prévoient d'améliorer encore la maniabilité et l'adaptabilité du robot de conduite, en envisageant le déploiement de méthodes de contrôle modernes basées sur des modèles ou de méthodes de contrôle intelligentes pour optimiser les performances de vol.
Cette recherche démontre non seulement la position de leader de l'Université de Beihang dans le domaine de la technologie des drones, mais fournit également de nouvelles idées et un soutien technique pour le développement du domaine de l'aviation. Avec la maturité et l’amélioration continues de la technologie, nous avons des raisons de croire que le futur secteur aéronautique sera plus intelligent et automatisé.