在佛罗里达州东海岸的 Embry-Riddle 航空大学,整洁的年轻学生戴着飞行员太阳镜,在修剪整齐的校园草坪上来回穿梭,从一个班级走向另一个班级,或者前往模拟训练或实际飞行路线。他们中的大多数人梦想成为航空公司的飞行员,驾驶大型飞机。校园中心矗立着一座真人大小的不锈钢雕塑,描绘了近 100 年前促使他们选择自己选择的职业的事件:奥维尔·莱特趴着驾驶第一架飞行器离开地面的那一刻。他的兄弟威尔伯站在飞机的右翼上,刚刚放手。 如果兄弟俩能看到他们所造成的混乱就好了。 美国空中交通系统已达到临界点。2001 年,共有 5.7 亿乘客登上飞机,尽管发生了 9·11 事件,但预计未来十年内,这一数字每年仍将增长 3% 至 5%。这远远超出了现有系统所能处理的人数。“在航空公司,运力和需求即将相互交叉,”美国联邦航空管理局的 Peter McHugh 说道,他正在 NASA 领导的团队中工作,该团队正在制定一项解决这一问题的计划。 麦克休很快指出,解决方案不是增加机场和飞机。这只会加剧交通拥堵,而交通拥堵本来就是一种很容易引发的祸患。一个主要机场出现问题(例如安全漏洞或暴风雨天气)会导致其他所有主要机场的空中交通拥堵。结果,乘客会晚点到达,有些人会错过转机航班。目前的“枢纽辐射”空中交通系统是该系统缺陷的集中体现。按照目前的运作方式,你乘坐一架拥挤的客机从一个辐条机场(例如堪萨斯城)飞往枢纽机场(一个更大的机场,例如芝加哥的奥黑尔机场)。然后,你乘坐另一架拥挤的飞机飞往第二个辐条机场(例如印第安纳波利斯),在那里,你将在开始旅程 5 到 10 小时后抵达。该系统成本效益高,因此非常受航空公司欢迎:大多数乘客和货物在前往 600 个辐条机场之一的途中都会经过 29 个枢纽机场。然而,乘客们却讨厌这个系统。该系统可能有助于降低机票价格,但疲劳、浪费时间,以及乘坐最先进的商用喷气式飞机平均时速仅为 88 英里的门对门飞行所带来的苦涩讽刺,是许多人无法承受的。“平均而言,旅行者会绕道 33%,”安柏瑞德航空研究员肯·斯塔克普尔说。“这会浪费很多时间。” 这正是 SATS 的作用所在。小型飞机运输系统目前正在由美国国家航空航天局、美国联邦航空管理局、安柏瑞德航空大学和东南 SATSLab 联盟等近 60 家其他航空相关公司、机构和大学开发。如果支持者能够成功,该系统将彻底改变我们的出行方式。通过使用新一代廉价小型商务喷气机和创新的计算机化飞行控制网络,空中出租车公司将能够提供往返于全国 5,000 多个公共机场的直达服务,但由于缺乏处理交通拥堵以及在恶劣天气下起飞和降落所需的人员和设备,这些机场一直无法用于商业航班。 斯塔克普尔描绘了一幅令人耳目一新的景象:在拟议的新系统下,堪萨斯城的乘客只需登录出租车服务的预订系统,飞机和飞行员就会在当地机场等候。乘客告诉飞行员他想飞往印第安纳波利斯的一个遥远的郊区,他就会以每小时 400 英里的速度巡航,并将平均门到门速度提高到每小时 200 英里。斯塔克普尔说,这种系统的最初成本与头等舱票价差不多,将大大减轻航空公司的压力,并使空中交通系统的容量增加三倍。但最重要的是,SATS(它还将为商务旅客和私人飞机拥有者提供服务)可以让驾驶飞机变得像驾驶 SUV 在街上行驶一样简单。 简而言之,SATS 将在空中创建一个虚拟的州际公路系统。小型、新“智能”机场将无人值守,并且没有大型机场中用于恶劣天气服务的价值数百万美元的电子设备:控制塔、雷达装置和仪表着陆系统。相反,它们将配备更便宜但仍然非常复杂的计算机系统,可以自动规划飞行路线。这些系统将集成实时空中交通信息、全球定位系统导航、防撞技术以及每个机场和周围地形的预编程知识,为飞行员提供在无人值守机场起飞和降落所需的所有信息,而无需空中交通管制或高级仪表着陆技能的帮助。 在驾驶舱中,飞行员现在依靠的复杂仪器(高度计、空速指示器、指南针等)将过时,这些仪器可以让飞机在恶劣天气下保持直线飞行。取而代之的是,这些信息将以图形方式包含在两个“合成视觉屏幕”上,除了提供常规仪器数据外,它们还将完美地投射出蓝天世界——无论外面的条件有多恶劣——并用黄色方框勾勒出前方的空中道路。飞行员只需沿着黄色方框道路飞行即可。最终,飞行可能甚至没有那么难。“最终目标是让它完全自动化,”弗吉尼亚州汉普顿 NASA 兰利研究中心的项目发言人基思·亨利 (Keith Henry) 说。“从现在起 20 到 25 年后,你会说‘底特律’,飞机就会带你去那里。” 但是,SATS 是否相当于新世纪的飞行汽车和每个车库里都有直升机?一个在不可避免的障碍和保守派反对面前会失败的空想?“一个让飞行变得轻松简单的项目只不过是一长串华而不实的承诺之一,”航空业分析师理查德·柯林斯 (Richard L. Collins) 抱怨道,他是一位作家,拥有近 20,000 小时的轻型飞机驾驶经验。安全问题也浮现在人们的脑海中:想象一下拥挤的天空和一个可能或不可能出错的系统。当依赖该系统的缺乏经验的飞行员面临意外危机时会发生什么?我们一开始应该在多大程度上依赖完全自动化的系统? 亨利认为这些担忧为时过早。他说,目前载客机器人飞机还只是猜测:目前设想的 SATS 仍需要训练有素的飞行员来操控。斯塔克普尔对此表示同意,并补充说:“SATS 飞机有可能实现自动驾驶,但如果真的能实现,那还远得很。我们正在研究近期技术。”他继续说,SATS 的目的只是减轻仪表飞行的要求(以及因此而产生的仪表飞行训练),改善严重超负荷的系统,并利用现有的基础设施,这些机场目前可能每周只能看到几架飞机,甚至很多。 美国宇航局和其他联邦机构对 SATS 非常热衷,已在未来四年内拨款高达 6900 万美元用于 SATS 的研究和开发,并且与美国联邦航空管理局以及包括航空部件制造商古德里奇、无线通信公司哈里斯公司和安柏瑞德航空大学在内的各种商业伙伴的联盟已经生产出了 SATS 硬件和软件的原型。 目前,这些设备大部分都放在 Embry Riddle 代托纳比奇校区的一栋建筑内,我最近去那里测试了一台通用的 SATS 模拟器。模拟器前面的黑色墙壁上安装着一块大屏幕,可以显示飞行员的真实世界视野。在简陋的仪表板下方,是两块 10 英寸对角线的合成视觉屏幕。屏幕由一台名为 SmartDeck 的计算机驱动,由 Goodrich 设计。右侧的屏幕显示移动地图,以彩色实时显示飞机的飞行路线、地形和天气状况。左侧的屏幕显示飞行员在晴朗蓝天条件下的视野。它显示了一系列越来越小的黄线框,中间有一个看起来像昆虫(蜜蜂)的东西。这就是天空中的高速公路。同时,左侧屏幕的周边显示速度、高度和罗盘航向等信息。 我操纵着安装在我左侧远处的操纵杆,跟着蜜蜂飞行。蜜蜂比飞机早 12 秒穿过箱子,转弯时转弯,下降时下降。过了一会儿,我发现远处有一条跑道,然后抬头看向更大的屏幕——现实。现实中的一切都被云层所笼罩。所以我低头看,专心观察蜜蜂的倾斜和下降。我上过仪表飞行课,知道这种视角比扫描圆形小仪表要友好得多。我飞过靠近跑道的湛蓝天空,然后飞上跑道。然后我抬头看向大屏幕,看到同一条跑道——也许有点雾蒙蒙的——就在我到达中心线的时候。 当然,是计算机(而不是我自己的飞行技能)让我的着陆成为可能。SmartDeck 借助从机场通信技术拖车(Airport Communications Technology Trailer)接收到的信息,让我实现了近乎完美的着陆。机场通信技术拖车是一个地面站,由哈里斯公司开发的一组服务器组成,这些服务器将存储在机场跑道附近。这些服务器向飞机发送有关天气、交通(来自实时 FAA 雷达馈送)和地面障碍物的信息,并计算和传达飞行路径变化。SATS 系统完全不需要空中交通管制员的输入,除非飞机在大型枢纽机场附近或航线空域(高于 18,000 英尺)飞行。那时飞行员将不得不像现在一样与空中交通管制打交道。 哈里斯公司政府通信系统部高级工程师 Harold Bracket 表示,每个机场安装地面站的成本为 50 万美元。相比之下,安装一台雷达至少需要 500 万美元,安装仪表着陆系统则需要 100 万美元,而这两项成本对于商业空中交通而言都是必需的。但全面安装 SATS 系统也不便宜。在所有 5,400 个公用机场安装该系统将耗资高达 27 亿美元。SATS 的支持者希望地方和州政府在联邦政府拨款的补充下支付这笔费用,希望从增加当地机场的客流量中获得经济回报。但该计划的支持者承认,这可能过于乐观,SATS 可能需要各种公私合资企业才能起步。 该系统的设计者还指望 SATS 概念得到广泛接受,以帮助减少全国公共机场的流失。每两周,郊区就会吞噬一个机场。按照这个速度,到 2025 年(SATS 基础设施计划完工时)将不会有任何小型机场,除非企业和政府支持当地的机场,希望以后能获得经济回报。 SATS 成功的另一个关键是开发下一代小型商务喷气机。目前已有数款机型问世,其中一款是专门为 SATS 设计的。这款六座飞机的原型机于 7 月亮相,配有一对 Williams International EJ22 喷气发动机,每台发动机仅重 85 磅,但可产生 770 磅的推力。它可以在 2,500 英尺或更短的跑道上着陆,虽然它最初将配备自己的航空电子设备,但当 SATS 系统可用时,该喷气机将可升级到该系统。Eclipse 的售价预计不到 100 万美元(大多数新型商务喷气机的起价为 600 万美元)。此外,Eclipse 的运营成本预计约为每英里 56 美分,而大多数其他商务喷气机的运营成本为 2 美元。 尽管 Eclipse 500 直到 2003 年 12 月才获得飞行认证,但 Eclipse Aviation 声称它已经接到了到 2006 年第一季度的订单 - 尽管该公司拒绝透露这到底代表着多少架飞机。除了 Eclipse,其他为 SATS 做准备的小型飞机制造商包括 Safire,它正在开发一种新的六座喷气式飞机 S-26,以及 Cirrus 和 Lancair,它们正在推出新的螺旋桨飞机,该飞机带有可以容纳 SATS 传输的合成视觉屏幕。 在这些飞机开始下线之前,该联盟将不得不接受不那么吸引人的测试车辆。哈里斯的设计师正在一架较旧的双引擎赛斯纳 310 飞机上安装古德里奇的 SmartDeck。这架飞机将在拥有首批地面站测试台的三个佛罗里达机场之间飞行:墨尔本、代托纳比奇和塞布林(塔拉哈西、盖恩斯维尔和塔米亚米的地面站将于明年投入使用)。这些机场的工程师将监控配备 SmartDeck 的飞机与地面站计算机集群之间的所有活动。他们将特别关注在佛罗里达不稳定的天气条件下着陆的准确性。 确实,安全是每个人最关心的问题。即使 SATS 是基于自动交通控制系统的,人工飞行监控可能仍然必不可少——至少是为了安心。“低层交通中将有更多飞机,”美国国家航空交通管制员协会技术协调员 Richard Swauger 说道。“这将带来前所未有的安全(要求)。”一些飞行员更进一步表示,计算机化飞行本身就是 SATS 的真正危险。“我甚至无法让 Windows XP 在我的计算机上正常运行,”新泽西州林肯公园的物理学教授 Joe Castanza 说道,他拥有大约 1,500 小时的飞行教员经验。“当然,它会让学生的飞行训练更容易,当然,它会让任何机场在能见度为零的大雾中也能顺利通行,但是当计算机系统出现故障时会发生什么?我认为这会让飞行员比以前更加依赖计算机,我认为这很危险。” 安柏瑞德航空的 Stackpoole 回应说,这可能不会成为问题。双引擎飞机有三重冗余:两个引擎交流发电机和一个 30 分钟的备用电池;单引擎飞机有双重冗余。“就玻璃驾驶舱而言,如果一侧出现故障,另一侧将为出现故障的那一侧提供备份,”Stackpoole 解释道。 SATS 联盟需要证明的不仅仅是计算机的可靠性。到 2005 年,NASA 希望展示 SATS 的四项关键能力:提高无人值守机场的空中交通量;降低这些机场的着陆最低标准(机场可以继续运营的天气阈值);全面提高安全性和效率;以及将 SATS 集成到现有系统的计划。 尽管必须克服诸多障碍,SATS 仍具有数十年的吸引力。科幻小说作家和着眼于未来的艺术家长期以来一直幻想着私人飞机在天空中飞驰,快速将人们从一个地方运送到另一个地方。NASA 的新举措至少是朝着这一天迈出的一大步,即叫飞机可能像叫黄色格子出租车一样自然。 菲尔·斯科特从 10 岁起就开始飞行。他住在纽约市。 |
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