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成大無人飛機 全亞洲第一 成大黑面琵鷺號無人飛機 20日完成往返臺灣-澎湖跨海飛行的壯舉
【台南訊】國立成功大學無人飛機研發技術,領先亞洲,媲美國際。由該校航空太空工程學系教授蕭飛賓所率領的無人飛機與微衛星研究團隊,在2005年成功完成天鵝號無人飛機(SWAN UAV)往返屏東東港-小琉球16公里航程之後,另一架擁有百公里航程的黑面琵鷺號無人飛機(Spoonbill UAV)又在今年四月初研發成功,並於20日完成往返臺灣-澎湖92公里航程跨海飛行壯舉,締造亞洲新紀錄,為全亞洲之最。成大無人飛機與微衛星研究團隊利用擁有視距外自主飛行以及地面目標物追蹤、影像回傳等先進關鍵技術不斷的創新,著實為台灣無人飛機寫下新的里程碑。

成功大學校長賴明詔院士讚揚無人飛機與微衛星研究團隊的亮麗表現,不僅是成功大學的光彩,也是台灣的驕傲。在亞洲地區也是一項很重要的成就。他說,成大無人飛機的技術是全國做得最好的,在亞洲也是數一數二的,成大無人飛機與微衛星實驗室成立在1985年,到現在有二十多年的歷史,長期從事無人載具、也就是無人飛機的研發,從外型的研發到衛星聯繫、遙控等等都已經擁有非常尖端的技術及成就。

四年前,天鵝號無人飛機(SWAN UAV)完成往返屏東-小琉球16公里的航程,四年之後,再度技術創新,完成台灣.澎湖約100公里的航程,刷新紀錄,可以肯定他們在技術上已經有很大的突破,今天新一代的黑面琵鷺號無人飛機(Spoonbill UAV)試飛成功,顯示蕭飛賓教授及其率領的無人飛機與微衛星研究團隊經過二十多年來的努力,各方面技術已經是非常的純熟,象徵成大在航空研究領域邁入一個新的紀元。

成大黑面琵鷺號無人飛機(Spoonbill UAV)20日成功完成往返臺灣-澎湖跨海飛行壯舉,是在上午9時25分從台南七股鹽田起飛,跨越台灣海峽飛越澎湖東吉島然後繞行折返台灣,並於10時17分抵達台南七股鹽田,航程時間為52分鐘,時速為一百公里,總航程距離為92公里。

具備長距離航程、在今年四月初問世的黑面琵鷺號無人飛機和天鵝號無人飛機的差別,除機身之尺寸增大為長2.2公尺、寬3.7公尺、高0.9公尺。另外,天鵝號無人飛機的引擎是前置引擎,黑面琵鷺號無人飛機則為後置引擎,讓引擎排出的廢氣不至於影響飛機的攝影設備。其次,黑面琵鷺號無人飛機為ㄇ型尾翼,天鵝號無人飛機為V型尾翼,ㄇ型尾翼的好處是增加飛機結構及飛機控制的穩定性。此外,天鵝號無人飛機為木精引擎,黑面琵鷺號無人飛機則為汽油引擎。

黑面琵鷺號無人飛機的機載系統,包括一、姿態儀:用於感測飛機的滾轉,俯仰及偏航角度。二、空速計:用於感測飛機的速度。三、高度計:用於感測飛機的高度。四、衛星導航接收器:用於感測飛機的位置。五、無線傳輸模組:把飛機的狀態(包括以上所有感測資料)傳到地面站讓地面的操作員知道飛機的健康狀態。六、機載電腦:進行飛機自主飛行。七、遙控模組:在起飛,降落以及緊急狀況下由地面的飛行員接手控制飛機。八、攝影模組:進行空拍。九、影像傳輸模組:把空拍影像即時傳到地面站。

成大無人飛機與微衛星實驗室(RMRL)自1985年成立之始,即著手無人飛行載具與系統的研究。由最早的氣動力外型設計、性能設計、各種功能性酬載測試,一直到近年來的全系統整合與飛行測試,已經具備了視距外自主飛行以及地面目標物追蹤、影像回傳等能力。

該實驗室到2003年為止,先後完成多項機型之研發,包括傳統型飛機(RX1-4)、航太2000系列雙機身飛機、刺鳥高翼展飛機、聯結翼飛機(JW-1)、高穩定性之中隼系列飛機,以及酬載能力為十五公斤之白色基地(WhiteBase)飛機。同時,該實驗室之研發成果已分別應用於空中攝影(七股鹽場、埔里蔬菜業區、台南運河、成大校園、ASTRC航太實驗場)、CCD影像即時傳送、全球衛星定位系統(GPS)應用於導航…等飛行任務。

2003年之後,無人飛機與微衛星實驗室(RMRL)的無人飛行載具又進入視距外自主飛行之研發階段。此階段以天鵝號無人飛機SWAN(Surveillance, Watch, Autonomous and Navigation)UAV為代表,把過去的經驗與技術整合為一個功能完整的低成本實驗平台。天鵝號無人飛機(SWAN UAV)搭載小型CCD攝影機,透過雙軸伺服機驅動,可持續鎖定地面特定目標物,並回傳即時影像供地面站人員參考。天鵝號無人飛機(SWAN UAV)曾於2005年7月底,進行視距外跨海自主飛行驗證:起飛地點為屏東東港,目標航向為小琉球。過程中地面控制站台全程監控天鵝號的機載航電狀況,以及其航向、航速、高度、姿態等重要資訊,最後,成功回航降落東港起飛點,全程飛行距離約為16km(公里)。該次跨海飛行測試驗證了天鵝號SWAN全系統的整合成果,包含機載系統以及地面控制站的即時監控功能,為台灣無人飛行載具跨出了一個重要的新里程碑。

以天鵝號無人飛機(SWAN UAV)系統為基礎,無人飛機與微衛星實驗室(RMRL)於2006分別又新增兩個主要的計畫方向。其一為更長程、以往返台南、澎湖之間為目標之黑面琵鷺號無人飛機(Spoonbill UAV);其二是以直昇機為載具的H-LING旋翼型無人飛機。黑面琵鷺號無人飛機(Spoonbill)與天鵝號無人飛機(SWAN UAV)相同,由無人飛機與微衛星實驗室(RMRL)設計內裝空間與氣動力外型。機載航電則同樣以PC/104為核心,搭載AHRS、GPS,以及空速計與氣壓高度計等感測元件,進行自主飛行之導航控制。目前,黑面琵鷺號無人飛機(Spoonbill)以一架60%縮尺比例之機體為載具,搭載上述各項航電系統,進行各項性能分析。此等飛行測試與分析,將作為全尺寸Spoonbill(翼展3.5m)設計修改與製作的重要依據。而全尺寸之黑面琵鷺號無人飛機,將具備更低油耗與更高酬載能力之特性,能夠進行更長程、長時間之視距外飛行。

除固定翼無人飛行載具之外,無人飛機與微衛星實驗室亦同時發展旋翼型無人飛機。H-LING無人直昇機系統之計畫從2006年開始進行,初期目標為自主停懸以及影像追蹤。目前已建立飛行測試與系統鑑別等能量,自主停懸之控制也已經得到初步的成果。與天鵝號無人飛機以及黑面琵鷺號無人飛機相同,H-LING直昇機系統亦包括地面控制站的建立,以及機載影像酬載的發展。

成大航空太空工程學系教授蕭飛賓說,無人飛行載具系統(Unmanned Aerial Vehicle System, UAVS)也就是俗稱無人飛機,包含飛行載具以及地面控制站台。兩者之間多半以無線通訊方式進行資料傳輸,相互配合以達成所需之各種任務。廣義而言,無人飛行載具乃指未有機載組員之飛行器,其多半具有相當程度之自主性,可按照事先規劃或者中途更動之飛行目標、路徑,進行自主或半自主飛行。亦即完整的無人飛行載具系統,至少需要空中載具以及地面站台兩大部份。地面操作人員可通過地面控制站,即時監控飛行載具動態,或者觀看載具搭載之影像酬載回傳之即時影像,亦可在必要的時候上傳指令,改變飛行載具之導航點或任務之執行。以地面控制站為溝通介面,無人飛行載具即可具有視距外飛行之能力。而具備視距外自主飛行能力之無人飛行載具,將能夠提高其實用性與任務多樣性。

本次參與飛行測試,共有實驗室學生陳偉良、李志升、賴盈誌、林建宏、丁繹仁、胡志豪、陳柏蒼、莊竣超、陳俊志、鄧一九位,以及飛行員陳寶福。
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