X-56A无人机的地面控制系统

    X-56A的地面控制系统是无人机飞行任务执行状况的监控主体，主要包括地面站计算机、辅助操控手柄、通信数据链、发射回收设备等。地面站系统能在飞行期间根据环境的变化实时改变预定的任务计划，从而有效提高了无人机执行实际任务的能力。为了降低成本，臭鼬工程队使用现成的商用设备和商业拖车开发了X-56A的地面控制系统。在该系统中，无人机飞行控制人员和测试主管并排坐在拖车前面，测试人员坐在他们后面。颤振和飞行控制测试工程师坐在布置在控制车侧壁的控制台前。在拖车后面是空调和设备冷却架。

    无人机地面站软件是X-56A地面站系统的重要组成部分，它能够很好地辅助地面操作人员对无人机进行飞行状况监视和实时控制。操作员通过地面站系统提供的鼠标、键盘、按钮和操控手柄等外设来与地面站软件进行交互，就可以在任务开始前预先规划好本次任务的航迹，飞行过程中对无人机的飞行状况进行实时监控和修改任务设置以干预无人机飞行，而任务完成后还可以对任务的执行记录进行回放分析。

    X-56A地面站软件主要有三大功能：首先是飞行监控功能。该部分为无人机的操作员提供控制平台，除了要对无人机发回来的数据信息进行实时地采集、显示和保存之外，还要具备通过数据链发送各种遥控指令来实现干预无人机飞行的功能。其次是地图导航功能。地图导航部分为X-56A的地面控制人员提供导航平台，飞行过程中将飞行的航迹和飞机的当前位置实时标示在电子地图上。遇到特殊情况时，操作员可以通过地面站软件控制X-56A从自动模式进入手动模式，使无人机能够在地面站的导航控制下进行安全的飞行。最后是航线规划与航迹操作功能。任务开始前，操作员根据预定的飞行计划规划好本次任务的飞行航线，然后将这一规划发给飞控计算机；飞行过程中执行航迹的存储与回放，任务结束后就可以进行航迹回放以检验任务执行的效果。

    地面站与X-56A之间通过无线电数据链来通信，地面站软件实时接收由无线电数据链传来的各种状态数据，实时解析处理之后显示在界面上；同时可以根据操作员的命令向X-56A发送各种预定义指令来对无人机进行遥控。利用X-56A地面站软件，操作员可以很方便地执行以下操作：飞行任务开始前可以预先规划好目标航线；任务开始之后，操作者通过地面站的一系列操作来实时控制无人飞行器的任务执行，同时通过图形界面监控无人飞行器的当前飞行状态；根据飞行器通信链路发回的信息，在地图上精确标定飞行器当前位置和航向；任务完成后，操作员还可以通过地面站软件提供的航迹回放功能检验该次任务执行的效果。

    对于X-56A的每一次飞行任务，操纵人员都要预先进行本次任务的航线规划。航点对应着本次任务需要经过的地图上某个控制位置，设置航点时还需要设置到达该航点时飞机应该具有的速度、航向等设定值，多个有序航点一起组成了一条航线。规划好航线之后将该航线通过串口发送给X-56A，无人机就会自动规划好本次任务的各项动作，任务开始后就可以自动按序执行各个飞行动作，依次飞过各个航点来完成飞行任务。航迹回放是指在某次任务执行完之后，根据任务执行时传下来并保存到地面站导航数据库中的飞行记录情况，开始一个模拟的飞行，将整个飞行过程在软件上回放一遍，航迹回放可以方便操作员分析某次任务执行的状况。航线规划和航迹回放时都涉及到数据库系统的应用，航线规划时需要保存规划好的航点和航线信息，航迹回放时要读取上次任务的飞行记录，这些信息或记录可以保存到文件或数据库中。

    X-56A地面控制系统内部设有虚拟座舱及操控设备，操控人员使用类似有人驾驶飞机的同种仪表设备，如按钮、手柄、 开关等，加上软件，以体验同样的感观效果。在各机载传感器获得相应的飞行器飞行状态信息后，通过数据链路将这些数据以预定义的格式传输到地面站。在地面站由计算机处理这些信息，根据控制律解算出控制要求，形成控制指令和控制参数，再通过数据链路将控制指令和控制参数传输到无人机上的飞控计算机，通过后者实现对飞行器的操控。在2015年4月9日的飞行试验之后，AATT项目副经理称，此次飞行与模拟器上的演练飞行基本一样，试验数据指导了未来柔性机翼控制律的开发，同时也帮助改进柔性机翼的定义模型。美国研究人员开发了一个非线性N自由度模型来预测X-56A的复杂的气动伺服弹性，最终开发了采用线性的、降阶的N自由度模型的自适应控制系统来避免颤振。借助于X-56A项目的推动，控制系统得到了一定的发展。

    结语

    从侦察平台到商用飞机和高速飞行器，高效能飞机设计技术朝着突破传统边界的方向发展。柔性结构主动控制技术的出现对于未来轻质、低阻布局的使用发挥着关键的作用。由洛马公司臭鼬工厂研制的X-56A的成功试飞，有望更好地解决航空飞行器在飞行过程中的一大“顽疾”——颤振问题，从而使柔性结构主动控制技术的飞机概念变成现实，实现既可提供飞行可靠性，还可减轻飞机结构重量的双重目标，其相关研究动态值得我们特别关注。