「造飛機、造飛機、來到青草地,蹲下去、蹲下去,我做飛機翼……」耳熟能詳的童謠歌詞勾勒出你我小時候都曾有過的「飛行夢」,隨著科技一日千里發展,不只讓我們一圓兒時夢想,遨遊天際,就連不需人手代勞的「無人飛機」也跟著應運而生,日前成功大學就順利透過自行研發的無人飛機「黑面琵鷺號」,完成往返台灣與澎湖兩地的跨海壯舉,不只締造了新紀錄,更寫下亞洲第一,讓世界驚艷。
事實上,這不是無人飛機第一次飛上青天!早在2005年,成大航空太空工程學系教授蕭飛賓就與研究團隊,完成以「天鵝號」無人飛機往返屏東及小琉球的航程,隨著初試啼聲有成,團隊又繼續投入可連續飛行達一百公里航程的無人飛機,歷經長期研究,終於在今年四月順利誕生「黑面琵鷺號」。
何謂無人飛機呢?蕭飛賓表示,一般人所稱的「無人飛機」,在國外的正式名稱是「無人飛行載具系統」(Unmanned Aerial Vehicle System,簡稱UAVS),包含飛行載具以及地面控制站台,飛機與控制台主要透過無線通訊來進行資料傳輸與執行任務。
元智大學機械工程學系副教授吳昌暉表示,透過電腦控制,無人飛機不僅可以達到自主自動飛行與視距外遠距操控能力,還可中途臨時改變飛行目標與路徑。然而,儘管是無人駕駛,但不代表就會因此而無法掌握飛機行蹤,研究人員一樣可通過地面控制站來即時監控無人飛機的一舉一動與飛行位置,並隨時觀看飛機沿途所拍攝回來的即時影像,而研究人員亦可在緊急時刻臨時改變飛行任務,將更動指令傳送給無人飛機,藉此提高操作彈性。
其實,隨著科技進步,也讓國內的無人飛機研發技術更上一層樓、表現愈加亮眼。以「黑面琵鷺號」無人飛機和「天鵝號」無人飛機來做比較,蕭飛賓說「黑面琵鷺」除了機身尺寸增長為2.2公尺、寬3.7公尺、高0.9公尺外,引擎也有所改良,天鵝號是前置引擎,黑面琵鷺號則是後置引擎,好處是排出的廢氣不會影響飛機的攝影設備。
另一方面,兩代無人飛機的機翼也長得不一樣。天鵝號無人飛機為V型尾翼,黑面琵鷺號則改良為ㄇ型尾翼,其好處是可以藉此增加飛機結構與飛機控制穩定度。蕭飛賓表示,就是藉由這些配備的改革,讓新一代無人飛機可以飛得更高、更遠。
不過,無人飛機看起來簡單,但研發過程可不容易,光是相關配備就有一籮筐。蕭飛賓說,要讓無人飛機可以順利飛上高空、執行任務,所需要的配備包括有高度計(用來測量飛行高度)、姿態儀(用來感測飛機滾轉、俯仰及偏航角度)、空速計(用來感測飛行速度)衛星導航接收器(用於掌握飛機位置)、無線傳輸模組(用來將感測資料傳送到地面控制)、攝影模組(讓飛機可以進行空拍)、影像傳輸模組(藉此將空拍影像即時傳送到控制站)。他強調,每樣配備都必須要能分工合作才能順利達成任務,為此研究團隊也花了許多心力來整合這些系統,讓無人飛機即使沒有駕駛員也能「聰明飛行」。
蕭飛賓表示,為了研發無人飛機,成大在1985年就已經成立「無人飛機與微衛星實驗室(RMRL)」,開始投入相關研究。從最早的氣動力外型設計到近年的系統整合與飛行測試,讓無人飛機效能愈來愈好,不但能自主飛行還可追蹤地面目標物與回傳影像。不過,他也強調,科技是不斷往前邁進的道路,隨著黑面琵鷺號的成功,未來成大將會繼續投入研發可以飛得更高、更遠的無人駕駛系統。