用平板电脑驾驶直升机是什么感觉？

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作者：埃里克·亚当斯

西科斯基公司自 2013 年以来一直在其 SARA S-76 验证机上完善 Matrix 自主飞行技术，他们邀请了三名非飞行员记者来了解和体验该系统的进展程度。

最近，在乘坐西科斯基自主飞行测试平台的飞行中 - 一架配备了超级计算机、电动伺服系统以及机身上下布满无数传感器的 S-76 直升机，最令人大开眼界的时刻并非来自干脆利落地起飞、精准操控或平稳着陆。毫无疑问，这些都令人印象深刻，而且正是这种能力使得我和另外两名航空记者受邀前往西科斯基位于康涅狄格州斯特拉特福德的总部，成为首批“驾驶”这架自主飞行直升机的媒体人士。

我的“顿悟”时刻并非出现在我轻松地将指令输入绑在膝盖上的平板电脑时，甚至也不是我在 SARA（西科斯基自主研究飞机）上拿到一对能解读我的意图、自动平衡通常由总距杆、周期变距杆、脚蹬和油门控制的装置时（这个操控装置让我能轻松地在空中转弯或在机场上空微调位置）。

虽然 SARA 已用于推动 Matrix 技术的成熟，但它的首次商业应用将在西科斯基 S-92 上进行。泰德·卡尔森照片

不，这次飞行中最生动的部分实际上出现在那些“中间”时刻。也就是说，当我介入进行更改时，或者当西科斯基试飞员马克·沃德 - 这次飞行中我的“副驾驶”，也是机上除我之外唯一的人类，因为机舱里堆满了测试设备 - 使用传统操纵装置罕见地自己进行操作时。通常他这样做只是为了演示飞行员控制和计算机控制之间、手动与自动之间，乃至“大脑参与”与“大脑休息”之间的切换过程。这种转换无需思考，只需行动。它是即时的，而且最重要的是，非常容易，让你能够无缝地将注意力在不同任务之间重新聚焦。虽然我不是一名持证飞行员，但我有飞行经验，并且很容易领悟这项创新在降低工作负荷方面的潜力。

这个名为 Matrix 技术的系统，只需接管控制输入即可立即中断，而在控制权被交还后，它会重新介入，要么继续执行预设任务，要么保持当前的航向和姿态。在手动飞行时，它可以作为常开的虚拟副驾驶或时刻警觉的紧急备份系统隐藏在后台，也可以在机组人员进行沟通、制定策略或仅仅进行监控时，用于管理大部分或全部飞行。西科斯基于 2013 年首次推出该系统，此后一直在 SARA 直升机上不断完善，目前已达到即将在军用和商用直升机上部署的程度。

西科斯基自主研究飞机（SARA）是 S-76B 的改型。西科斯基已利用它对自主技术进行了广泛测试。泰德·卡尔森照片

我在西科斯基总部附近进行的 30 分钟飞行，在多个层面上都具有启示意义，从驾驶 SARA 所需的低培训要求，到隐藏在表面之下的无可争议的先进性。首先，我们在停靠在 S-76 旁边的一辆大巴里，通过模拟器接受了大约 45 分钟关于如何使用 Matrix 系统的指导。在那里，我学习了如何使用平板电脑，以及它的移动地图 - 可惜没有缩放功能，因为飞行中可能会意外触发 - 中央的直升机图标代表 SARA，还有操作员用来输入指令的控制小部件。点击控制小部件，设置速度、高度和方向，或者直接让它起飞并在规定的高度悬停。你可以加载预设的飞行计划，或者直接让它飞到地图上的某个点，计算机会自动计算最佳航线和进近策略。我还熟悉了那对操控装置。随后，我与沃德、首席自主工程师伊戈尔·切列平斯基以及参与该项目的主要工程师和飞行测试人员进行了飞行前简报。

当我们终于登上 SARA 时，平板电脑和操控装置当然立刻就熟悉了。沃德启动了直升机的双涡轮发动机，将我们滑行到起飞点 - 地面操作仍然完全手动 - 然后把控制权交给了我。我与大巴里的切列平斯基沟通，确认一切设置正确，然后在平板电脑上点击了“执行”。几秒钟后，我们缓缓起飞，系统将我们稳定地悬停在 60 英尺（18 米）高度。然后，我利用操控装置在机场上空飞行了几分钟，我惊叹于能够如此轻松地做到这一点，尤其是考虑到我之前的直升机飞行经验为零。每次我松开操控装置，直升机都能精准地稳定下来。我一直观察着沃德是否在暗中帮助系统，但他显然没有。他把手放在操纵杆上的唯一原因，就是为了在与切列平斯基或我通话时激活麦克风。当我们最终飞往乡村上空的航点时，直升机掌控着飞行的每一个环节，以令人惊叹的精准度带我们前行。

这是我用来输入并执行飞行计划的平板电脑。它有线连接到系统的计算机，计算机本身会从直升机各个系统获取数据，然后通过连接到控制器的电动伺服器执行飞行。我右边的操纵杆是用来控制左右和前后运动的控制装置 - 当然，本质上就是指向任何你希望前往的方向。。埃里克·亚当斯照片

虽然从飞行员的角度来看，系统的操作相对简单，但它内部充满了算法，并由强大的硬件驱动，能够管理来自多个摄像头、激光扫描仪、雷达和机载传感器的海量数据。当你观看移动地图时，你会看到激光雷达正在努力扫描地形和空中障碍物，识别合适的着陆区，并在必要时实时计算每个着陆区的进近路线。

最终，Matrix 所展示的计算机自动化技术将实现诸如可选无人驾驶飞行，甚至完全自主的空中出租车等民用飞行任务，机上无需任何受过训练的飞行员。这一愿景目前仍遥不可及，因为它依赖于电动垂直起降、监管审批、财务管理等方面的一系列突破性成就。但短期内，使用该项目开发的功能实施飞行的机组人员将发现，他们能够更轻松地专注于特定的任务 – 通信、观察、制定策略 - 而不是处理与直升机驾驶相关的琐碎事务。不仅如此，作为一项基础安全工具，Matrix 还可以成为你高度警惕、永不分心的副驾驶，帮助你远离麻烦，并帮助你摆脱任何困境。

SARA 模拟器，位于一辆大巴内。它与 SARA 机载系统完全一样，并且在试飞期间与其连接，因此地面工程师可以远程调整、监控甚至操控直升机。埃里克·亚当斯照片

沃德表示，最终目标不仅仅是为了增强安全性，更是为了帮助重新定义任务能力。“这使得运营商能够减少对机组人员的需求，同时仍然可以处理复杂的任务。”他解释道，“它创造了灵活性，并有可能实现真正的单人操作。”

切列平斯基补充说，即使在最具挑战性的情况下，例如光线不足的着陆区或其他视觉环境不佳的情况下，这种潜力依然存在。Matrix 技术已经能够处理海上驳船上的着陆，并且已经在模拟中得到验证，能够管理自转以及在夜间和恶劣天气下接近船舶和石油钻井平台。“在这些情况下，飞行员将主要监控并在需要时介入。”切列平斯基说，“所以目前它绝对是为职业飞行员设计的。下一步是让它能够被受过最低限度训练的机组人员使用，届时它将对任务拥有更大的控制权，并承担更多的通信和其他职责。”这将需要进一步完善用户界面，切列平斯基说目前的界面是为职业飞行员设计的，在解读和执行非正式的口头或键入命令方面仍需改进。“完善界面真的很难。”他补充道，“我们可以拥有所有这些出色的算法，但我们如何让人类操作员传达他们每次飞行的意图？这需要花费大量时间才能做好。”

然后还有一个根本挑战，那就是如何让职业飞行员相信，系统本身不会以某种方式妨碍他们。但沃德表示，那些尝试过该系统的飞行员，虽然偶尔会抵触让计算机接管的想法 - 考虑到他们已经磨练出了执行复杂且往往高度精细任务的本能和训练 - 但他们最终还是被说服了，就像前几代飞行员很快就被简单的自动驾驶仪所征服一样。“人们可能会想当然地认为我们想把他们赶出驾驶舱。”沃德说，“我们不是。我们只是想让他们在驾驶舱内能做更多的事，而无需担心通常在任何时刻都需要操心的成千上万件事。”

西科斯基首席试飞员马克·沃德在空中监控 Matrix 系统。他的手放在操纵杆上，主要用于激活麦克风按钮，但其他一切都由系统处理。如果他想跳过系统，只需接管控制权，他的动作将覆盖所有系统输入，关闭自主飞行机制，直到他将控制权交还给直升机。埃里克·亚当斯照片

Matrix 技术的功能将首先应用于美国陆军的 UH-60 “黑鹰”直升机 - 事实上，陆军的一个小组早在 2018 年底就在弗吉尼亚州尤斯蒂斯堡进行了体验，并获得了非常积极的反馈 - 之后，其功能将应用于西科斯基的商用直升机，包括 S-92 重型运输直升机。在那之后，其发展前景无限广阔，最终有望成为民用空中交通的关键推动力。即使这一长期承诺的愿景未能实现，对于希望尽可能高效、安全地执行任务的飞行员来说，它仍可能带来巨大的益处。

来源：What is it like to fly a helicopter with a tablet? By Eric Adams. Vertical Mag，April 30 2019. 略有修改。非原文配图及视频来源于网络。

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