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【百年無人機】由繭化蛾——早期飛行器的無人化探索

2019-03-20 09:12 性質(zhì):轉載 來源: 科普中國
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  盡管“無人機”這個概念眼下已經(jīng)家喻戶曉,但和“飛機”不大一樣,現(xiàn)今我們很難去查證它到底起源于何時——確切地說,在19世紀末和20世紀初飛行力...

  盡管“無人機”這個概念眼下已經(jīng)家喻戶曉,但和“飛機”不大一樣,現(xiàn)今我們很難去查證它到底起源于何時——確切地說,在19世紀末和20世紀初飛行力學初現(xiàn)萌芽之前,不載人的,能夠自動操縱的飛行器(飛艇和熱氣球等衍生物除外)的記載就已經(jīng)在史料中屢見不鮮了。

  出人意料的是,百余年之前第一批接近成功的無人機先驅者出現(xiàn)的時間要較飛機誕生更早。只不過當時誰也沒有趁手的工具來控制這個“大號風箏”,所有人的目光都集中在另一頂類似的桂冠上。

  未有成例 先有夢想:試驗型飛行器的無人駕駛夢

圖為蘭利在波多馬克河上的試驗船和“Aerodrome”號無人動力滑翔機。(來源:NASA

  時間倒回到20世紀初。在工程力學、發(fā)動機和材料學等諸多“敲門磚”齊備的黃金年代,人類終于開始向動力飛行的高峰發(fā)起了攀登。

  而在為世人所熟知的萊特兄弟完成人類首架飛機“首飛”的1903年之前,另一位航空先驅塞繆爾-蘭利就曾在波多馬克河放飛過一架奇異的串列翼飛行器——公認的結果是該機屬于人類第一次使用“重量大于等體積空氣的航空器”進行持續(xù)動力飛行,但當時發(fā)明和制造該機的塞繆爾-蘭利一心只想著“從無人到有人”,繼而奪下發(fā)明飛機(載人)的桂冠,對自己無意間“開宗立派”發(fā)明無人機的行為可謂一無所知。

  當然,這和另一項技術的進展緩慢有著直接的關系:在塞繆爾-蘭利開始飛行試驗的兩年之后,也就是1898年,天才發(fā)明家特斯拉才首度把無線電控制技術(也就是俗稱的遙控)向公眾正式展示。

  有了操縱手段還不算完。隨著令機器得以自動感知和修正平衡狀態(tài)的陀螺儀在1909年面世,無人機版面上最后一塊缺失的拼圖才得已湊齊。

  “空降魚雷”:血腥磨盤上的無人小蟲

  在萊特兄弟將飛機送上藍天的那一刻,或許兄弟倆誰也不會想到這臺簡陋的“大玩具”會成為奪人性命的兇翼。

圖為美國空軍博物館館藏的“凱特琳飛蟲”無人機。(來源:美國空軍)

  但在戰(zhàn)場上相撞的工業(yè)化國家可不會抱有什么單純的幻想。在少數(shù)的貴族和紳士乃至冒險家駕機為國偵察投彈之后,各國自然先后看到了這類戰(zhàn)爭機器的無限潛力。

  在此之后,各種型號的戰(zhàn)斗機和轟炸機很快新鮮出爐,并立刻投入了和地面同等慘烈的廝殺——機槍偏轉片和同步射擊器的出現(xiàn)更加大了雙方飛行員的傷亡率。

  為此,在無線電技術上略有領先的英美等國未免會有些小動作:在這一時期,結合了早期無線電遙控,抑或是陀螺儀慣性導航“自由飛”的各種無人機(實質(zhì)上類似巡航導彈)先后誕生,其中最接近實戰(zhàn)的非“凱特琳飛蟲”莫屬。

  簡略地說,這款在1918年研發(fā)成功的無人機能夠搭載82千克炸藥,以80千米每小時的巡航時速飛行121千米,并“準確”地命中目標——有一個巧妙的凸輪裝置會計算“凱特琳飛蟲”螺旋槳的轉動圈數(shù),在圈數(shù)達到設定值(即接近目標距離)的同時,凸輪裝置會切斷機翼連接和關閉發(fā)動機,而此時自由下墜的“凱特琳飛蟲”酷似魚雷,并因此得名“空降魚雷”。

  但技術的局限性終究跟不上天馬行空的想象力。相較于450美元的“天價”,不穩(wěn)定且難以命中目標的82千克炸藥顯然過于昂貴。

  但這個計劃仍舊被推進到1920年,并且總共花費了27萬美元——原因無他,美國人已經(jīng)確實看到了無線電控制技術和航空技術結合的巨大價值。

  陰云密布的大戰(zhàn)前夜:從航模到軍用靶機

  所有人都以為,那是一場“終結所有戰(zhàn)爭的戰(zhàn)爭”,在那之后就是無盡的鮮花與和平……

  在一戰(zhàn)戰(zhàn)后的第一個十年里,事實的確給人一種如此發(fā)展的錯覺,乃至于航空業(yè)都是一派和平開發(fā)的景象:幾乎可以這么說,在這十年間,軍用飛機的發(fā)展就近乎處于停滯狀態(tài)。

圖為保羅-懷特(Radioplane創(chuàng)始人之一)和該公司的RP-1無人機。

  但大蕭條改變了這一切。曾是英國皇家空軍飛行員的雷金納德-丹尼就是被改變的一員——大蕭條奪走了他演員生涯的未來,卻讓他在不經(jīng)意間接觸到了無線電航模技術,并隨后創(chuàng)立了Radioplane。

  而隨著世界變得再度戰(zhàn)云密布,兩者結合的前景讓他和他的投資人迅速搭上了美國陸軍(包括美國陸航)這班“順風車”:當時作為設計訓練器材的拖曳靶只能以直線飛行,而雷金納德-丹尼開發(fā)的RP系列遙控無人機不僅能自由機動,價格還要比飛機拖曳靶的成本更低。

  當然,RP系列無人機真正的意義不只在于倍化了美國陸軍訓練的效能,它更是后來無數(shù)無人機的啟發(fā)者:考慮到它的直系后代至今尚存(Radioplane已并入諾斯洛普公司),將其稱作無人機的先驅也一點不為過。

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