Skyryse模拟器展示飞行控制的未来

这听起来可能有点不合礼仪，但在 Skyryse 飞行模拟器的演示飞行中，我意识到直升机就应该这样飞行。只有一个飞行控制装置、一根操纵杆，不用再管理总距（动力）、周期（俯仰和倾斜）和偏航（踏板）。Skyryse 的 SkyOS 飞行控制和操作系统消除了复杂性，让飞行变得纯粹有趣。同时，仍然可以让改装后的直升机像直升机一样飞行，就像真正的直升机一样，尽管这要容易得多，对飞行员大脑的负担也小得多。想要尝试模拟器并观看 Skyryse 改装的 Robinson R66 直升机的 AirVenture 参观者可以在该公司的展览会上进行。 

Skyryse 成立于 2017 年，由首席执行官马克·格罗登 (Mark Groden) 创立，总部位于南加州埃尔塞贡多的航空航天集群。机载硬件的飞行测试在北面和西面约 50 英里的卡马里奥机场进行。该公司的目标很明确：开发一种使用电传操纵技术和软件的飞行控制系统，将现有的飞机（旋翼机和固定翼飞机）变成几乎任何人都可以驾驶的机器，但仍能从其全部性能和飞行范围中受益。

Skyryse 绘图板上的首个商业产品是经过改装的 R66。虽然我原本以为 Skyryse 控制系统会像花哨的自动驾驶仪一样固定在 R66 的飞行控制系统上，但事实并非如此。事实上，Skyryse 不仅拆除了驾驶舱控制装置，还拆除了一大堆推杆、摇臂和零部件，并将其全部替换为自己的飞行控制系统，其中包括数字发动机控制装置。埃尔塞贡多总部的访客可以在大厅附近的展示柜中看到所有被拆除的设备。

需要明确的是，即使是极其简单的飞机也不适合所有人。总是需要一些技能，至少要愿意学习交通规则和安全原则，更不用说机器本身的局限性了。今天的飞机，即使是那些采用电传操纵系统的飞机，也很复杂，需要花费大量的时间和精力才能学会。尽管经过了几十年的努力，飞机并没有变得更容易驾驶；飞行员的训练时间比以往任何时候都要长。例如，虽然先进的自动化和电传操纵飞行控制系统是现代喷气式飞机的标准配置，但这些飞机的型号等级并没有变短。

为了从某个角度看待 Skyryse 所取得的成就，我们可以这样看待它。几年前，在一次航展上，我驾驶着 Leonardo 的 AW609 倾转旋翼飞行模拟器进行了试飞。在约一小时的关于如何驾驶这台复杂机器的简报会之后，我进行了试飞。驾驶倾转旋翼机很复杂。飞行员必须时刻了解发动机/发动机舱的运行情况、它们指向哪个方向，以及如何在垂直或半水平起飞和降落时管理它们。有新的控制装置需要理解，将它们组合在一起也很有挑战性。当然，需要的不仅仅是一次培训课程。巧合的是，我的模拟飞行试飞员、Skyryse 销售副总裁沃伦·库里是一名 V-22 倾转旋翼机飞行员，曾任美国海军陆战队倾转旋翼机中队的指挥官。

与我的 AW609 体验相比，Skyryse 简报仅需几分钟，并且驾驶 Skyryse R66 模拟器比我驾驶过的任何飞机都要简单得多，可能 Joby 的 eVTOL 模拟器是个例外。 

在 eVTOL 领域，有一个经常被讨论的术语——统一飞行控制——这意味着只要应用正确的技术，就可以制造出几乎任何人都可以驾驶飞机的控制装置。从这个角度来看，Skyryse 的努力有些类似。不同之处在于，Skyryse 将其系统应用于传统飞机，而不是新奇的电动机器，并且它计划为所有类型的飞机提供系统，甚至活塞驱动的直升机和飞机。 

驾驶舱布局

R66 的控制系统由两个前排座椅之间的中央操纵杆组成，位于右侧座椅驾驶员的左臂或左侧座椅驾驶员的右臂的舒适位置。我从右侧座位飞行，因为这是这架直升机和大多数直升机的传统。但在这架直升机上，我的座位选择也可能与我喜欢用哪只手有关。

有两个显示器：主飞行显示器 (PFD) 和多功能显示器 (MFD)。

操纵杆可前后移动，并可扭转以控制偏航。使用滑动半圆形开关或操纵杆顶部附近的垂直拇指杆可选择垂直飞行，只需用拇指即可轻松操作。向上推拇指杆可上升，向下推可下降。

需要几分钟的时间来适应控制器能做什么和不能做什么。倾斜操纵杆会产生倾斜，感觉很自然。向前或向后推操纵杆可控制直升机向前或向后平飞，而 Skyryse 理念正是在这里大大简化了直升机的飞行。在传统直升机中，周期操纵杆（操纵杆）控制俯仰和倾斜，但例如，向后推周期操纵杆会使机头上仰，这会导致直升机减速，除非通过拉起总距增加动力，并且不要忘记在移动总距时踩下正确的踏板以保持偏航平衡。只要旋翼在转动，运动就永远不会停止，这就是需要一些时间来学习的。

在 Skyryse R66 中，向前或向后移动操纵杆可调节空速，功率会自动调整以支持所选速度。要爬升，请向上按住拇指开关以控制爬升率，然后向下按住以下降。 

驾驶 Skyryse 模拟器

库里将模拟器放置在卡马里奥机场 26 号跑道上，Skyryse 在那里进行飞行测试。他演示了使用 SkyOS 准备飞行会变得简单得多，因为它可以管理直升机操作的所有方面，包括操作限制，如果超过这些限制，可能会导致代价高昂的超速或发动机过热。“这个操作系统会为您管理所有这些，”他解释说。“如果它识别出异常或超标，它将继续关闭飞机。我们以前都经历过这种情况，现在我们不再错过一步，希望我们没有造成任何重大事故，然后我们超出了某些限制……它会为您完成所有工作。”

为准备起飞，我按下了 PFD 上的“飞行”按钮，发动机做出了适当的反应，进入飞行怠速状态。值得注意的是，发动机启动也是全自动的。在起飞时，Curry 演示了如何通过在 PFD 上滑动来告诉 SkyOS 进行悬停，扭矩上升，然后直升机顺从地平稳升空并在六英尺的高度悬停。我还没有碰过操纵杆。当我们悬停时，显示屏变为提供设置向下作为自动选项。

“它不是为你而做，”他说。“你仍然是飞行员，你仍然在控制飞机，但它肯定会根据你所处的飞行参数和飞行条件提供输入。”

在悬停时，库里让我做踏板转弯，但这对这架直升机来说并不是一个很准确的说法，因为没有踏板。我用左手握住操纵杆，转动操纵杆使直升机偏航，在操纵过程中，直升机保持着完美的平衡。我转动得越多，转弯速度就越快，但 SkyOS 不允许超出任何限制。

库里让我在强劲的顺风下将直升机偏航到最脆弱的位置。“你可以看到它开始有点吃力。[在真正的直升机中]，你和我都在摇晃总距，因为尾翼在做这个[移动]。系统工作得更卖力，看到旋翼系统的倾斜了吗？但它仍然能够评估空中数据，了解风向、发生了什么，并且仍然能够控制它。”

接下来，在直升机仍然悬停在地面附近时，我向上推拇指杆，握住它，看着直升机的爬升率增加。我松开拇指杆，直升机重新悬停，但现在我们在 64 英尺的高度。“如果我们在真正的直升机上放下总距，”他说，“它将开始急剧下降，并可能出现涡环状态，此时，可能没有足够的高度来恢复。”

然后库里让我用尽全力将拇指杆向下推，并保持住；直升机开始下降，但速度不超过 300 英尺/分钟，当它接近地面时，它会自动防止我们与地面相撞。如果飞行员分心而没有注意到地面冲上来，“它会在那里保护我们，”他说。

SkyOS 飞行员无需使用操纵杆来操控直升机，但可以将目标插入显示屏。库里在我们起飞前设定了 60 节和 600 英尺，他还选择了航向。自动飞行页面上有更多命令，但我们在演示期间没有探索这些命令。

使用 SkyOS 进行操作

我们以 55 节的速度飞行，飞行高度为 360 英尺，Curry 让我将拇指杆向上推并保持住，以获得所需的爬升率，直到我们达到 600 英尺，然后我让杆弹回中立位置，直升机以相同的速度平稳飞行。接下来，我通过倾斜操纵杆尝试横向控制，包括完全偏转。SkyOS 防止了高下降率或过陡的倾斜，从而使机器保持在安全范围内，但仍允许我随意操纵。这与驾驶真正的直升机感觉截然不同，因为我感觉自己的倾斜度受到限制。Curry 解释说，“[这是] 因为在你达到 [倾斜极限] 之前没有任何信息告诉你。”

菜单上的下一个选项是速度控制。前后移动操纵杆可在 PFD 上控制速度，SkyOS 只需匹配该速度即可。向前推操纵杆可增加速度命令，松开操纵杆可锁定请求的速度。向后拉可降低速度数字。

我们在机场选了一个降落点，我按下按钮将高度调到 500 英尺，然后继续下降，同时拉回操纵杆以降低速度。“我们所做的就是提供——就像我们在直升机上一样——那种舒适的减速，”他说。我们下降了 60 英尺，然后减速到 10 节和 40 英尺，然后下降到 7 英尺和零节。然后显示屏显示自动降落，我滑动屏幕选择它，然后我们平稳降落，SkyOS 从左滑轨首先接触开始就正确着陆了。

我尝试了手动起飞，也就是将拇指杆向上推，然后松开即可悬停。向前推操纵杆，我加速到 60 节并飞了一圈，更多地了解了控制装置的相互作用。有必要考虑控制输入如何传递命令。例如，如果您在倾斜时向后拉操纵杆，直升机将减速到新的指令速度。因此，除非需要改变速度，否则通常应该通过横向移动操纵杆来完成倾斜。

我再次下降到跑道附近，尝试看看我是否能像在真正的直升机上一样精确地操纵直升机。我发现，一旦我理解了控制器的作用（即每个控制器发出的命令），我就可以相当精确地定位直升机，至少和我在真正的直升机上一样好。

无论如何，飞行员仍然拥有很多控制权。例如，库里在显示屏上滑动一下，就可以启动自动降落功能，但随后他要求我摇动操纵杆，SkyOS 立刻将控制权交还给我。他说，如果飞行员累了，需要帮助，自动降落功能就派上用场了。

自动旋转

我再次起飞，爬升至 1,000 英尺，对准跑道进行自动旋转演示。Skyryse 于 2023 年 7 月 22 日在其卡马里奥飞行测试中心进行了首次自动自动旋转。根据 Skyryse 的说法，这意味着该系统“可以快速识别电源故障并启动多个程序，只需按一下按钮，即可顺利着陆。从进入到稳定下降，它会降低俯仰角，对准机头，管理飞机稳定性，完成拉平，并优雅地降落在所需的着陆位置。”在 Skyryse 的事件视频中，总距自动降低以保持旋翼转速，周期性向后移动以确保气流通过旋翼盘，在大约 150 英尺的高度，直升机拉平然后向前俯仰并执行完美的发动机熄火着陆。

在模拟器中演示时，库里设置了自动旋转，而我则将直升机转向预定的着陆点，这意味着飞行员确实可以控制整个过程。在大约 150 英尺的高度，我拉回操纵杆开始拉平，然后将拇指杆一直推到最高。SkyOS 自动将旋翼转速保持在绿色，最初的目标是 75 节，后来在滑行中减速到 60 节。拉平后，直升机向前倾斜，然后平稳着陆。“我们所做的虎头蛇尾的事情只是戏剧性的，”库里说。

在传统直升机中，飞行员必须用大量的脑力来操纵三个控制装置，让直升机以正确的高度到达正确的地点，并有足够的能量着陆而不会损坏机器。“这真的专注于在哪里和如何，”他说，“因为系统管理着各种重要因素。”

SkyOS 等系统的巨大优势在于，它不仅可以执行完美的自转，而且如果发动机在高度-速度曲线的某个部分发生故障，无法进行自转，它还可以最大限度地利用可用能量，以最大限度地减少损害。对于直升机来说，如果发动机在相对较低的高度和低速下发生故障，则没有足够的能量进行自转。在这种情况下，SkyOS 将尽最大努力。

设计这样的系统还意味着对 SkyOS 进行编程，以防止可能引起麻烦的情况。它不应该让飞行员陷入超出直升机能力范围的情况。例如，这可能包括在罗宾逊设计的半刚性旋翼系统中发生桅杆撞击、动力稳定或尾桨失效。 

SkyOS 的妙处在于，它让直升机在飞行包线或能力的限制范围内飞行，但仍然可以让它完成所有直升机机动和飞行动作，而这些正是直升机如此独特的地方。我不知道我能否使用 Skyryse One 的滑轨拉开啤酒瓶盖，但话又说回来，我需要更多的练习才能在任何直升机上做到这一点。

Skyryse 计划为多种飞机类型开发 SkyOS，不仅是直升机，还包括固定翼飞机。R66 预计将于明年获得补充型号认证，售价为 180 万美元，比通常配备的新型 R66 高出约 40 万美元。

虽然罗宾逊直升机公司并未直接与 Skyryse 合作，但这家直升机制造商的首席执行官戴维·史密斯 (David Smith) 发表了以下声明来描述双方的关系：“我们有几个合作伙伴和客户正在使用 R22、R44 和 R66 平台开发不同级别的自主性。我们正在尽可能地协助这些开发人员，以确保他们的项目在技术成熟时尽可能安全。由于他们是独立企业，我们的合作通常仅限于分享有关基本未改装飞机的信息。我们祝愿他们在认证道路上一切顺利。”

创始人 Groden 解释了 Skyryse 的起源：“作为一名飞行员和工程师，我非常担心通用航空缺乏发展。商业航空公司比以往任何时候都更安全，但每年仍有超过一千起小型飞机坠毁事故。为什么小型飞机使用与 20 世纪 40 年代相同的复杂模拟控制装置？为什么直升机仍然需要双手和双脚才能保持悬停？这项技术可以做得更好。它只是还没有被应用。我创办 Skyryse 是为了让小型飞机和大型飞机一样安全。我们创造了一个更简单、更安全的通用飞行控制系统。SkyOS 将拯救生命。”