什么是ARES模块化可重构飞行系统？

万磁王

原作者：魑魅魍魉

　　及时的前线补给在现代战争中占有很重要的地位，美国空军的重型运输机（C-17、C-5），中型战术运输机（C-130），前线运输直升机搭配的空中运输概念在过去甚至是未来10年内都将是军用运输补给的首选模式。目前军用运输领域迫切地希望能有一些新技术的产生来克服这种运输模式的一些弊端（起降场要求较高，中短途运输成本过高，生产和改装成本过高）。中长运输方面，美国的科技公司希望结合新技术的浮空器设计（例如P-791气垫飞艇）能够减低运输成本并且能够适应更多的地勤条件；类似前线支援的短距离运输任务目前主要有相应的运输直升机负责，但是新旧型号都无法达到一种革新的效果，要么模块化设计率低下，要么成本昂贵。随着无人机技术的进步以及设计手段的提高，具备模块化任务能力，且环境适应能力强的飞行器研究工作逐渐成为新飞行系统的热点研究领域。

　　有记录的最早的任务模块化可重构无人机的概念设计出现在1995年莫斯科航展上的一块名为突破的概念无人机，该型无人机由大名鼎鼎的雅克列夫设计局设计。无人机将机身、机翼、动力舱、任务舱等进行了模块化设计，可依据任务类型更换机翼部件，动力舱和任务舱。从公开的图片中可以看出设计方希望这款无人机能够通过主机身搭配不同的机翼、动力舱来完成侦查，预警和打击等不同的任务。

突破无人机

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　　2009年DARPA（美国国防先进项目研究局）提出了新的运输部队概念—The Transformer。这种概念实际上就是可以垂直起降的飞行汽车，主要用于应对堵车、复杂地形、地面武器威胁等。DARPA甚至给出了相应的设计指标，如具备垂直起降功能，机舱尺寸和普通悍马军车相似，能提供450公斤左右的有效载荷（约为4名士兵及其装备的重量），不带副油箱的航程约为460公里。虎视眈眈该项目的大部分军火商人们也给出了相应的设计作品，大部分作品是结合共轴旋翼直升机和汽车的设计思路。然而这种设计思路遭到了美国军事评论界的广泛质疑，批评的焦点主要集中在这类飞行器的实用性并不突出，这种飞行系统运输能力有限而且不能应对诸如地面低成本防空武器的威胁。DARPA在进行了一系列的调查和研究后提出了相应的改进措施，和之前的概念机型相比增加了无人化和模块化的设计思想。新的飞行系统要求将任务进行舱式模块化，通过更改主要的任务舱来实现不同的任务，同时飞行系统和任务系统要相互分析各为一个单一的系统，飞行系统为无人系统，操控人员只需要预装在智能设备上的控制终端就可以控制飞行。2012年洛马和派塞克航空被选定为新运输飞行系统的研究部门，之后The Transformer转变为Aerial Reconfigurable Embedded System(ARES)计划。

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　　ARES计划是目前为止最为系统的一个研究计划。2013年新的飞行系统初步设计定型后，DARPA正式授予了上述两个公司制造验证机型的合同。2014年1月该型飞行系统进入生产阶段，具体的分工为：洛马公司负责飞行控制软件的开发，派塞克航空负责飞机主体及各分系统设计和制造。随着原型机生产的稳步进行，其相关的设计要点也逐渐进入公众的视野。

　　新的ARES系统采用两个涡轴发动机分别驱动两个旋转涵道螺旋桨为动力源，涵道桨的直径约为2.3米，两个常速螺旋桨通过调整螺距和涵道下方的尾翼控制飞行系统的姿态。设计方期望两个可旋转的涵道桨可以实现类似于鱼鹰飞机那样的垂直起降和高速飞行，因此涵道桨外侧增加了两个随着涵道桨一起转动的机翼。同时双涵道的设计能够将起降场地的尺寸减小到相同载荷直升机的一半从而提高飞行系统的环境适应能力。总的来看该系统就像一块带着两个涵道桨的平直机翼。飞行系统包含动力和控制系统的机身舱的长宽约在3米左右，完全展开后飞行系统的总宽约为13米。预期的巡航速度在240km/h-280km/h，而最大速度预期在370km/h大于相同载荷下的直升机。设计部门并没有透露改型飞行器的载重能力，不过从公布的视频资料中可以预估载重能力应该为一辆悍马吉普车的重量（2-3吨）。ARES系统最大的亮点在于它的任务模块化设计并且和飞行系统分开，相关部门给出了实现不同任务的飞行模式，例如实现前线支援的货运吊舱模式，帮助军车通过难以通行的障碍的辅助飞行模式，以及携带侦查监视等信息获取任务吊舱进行相关飞行的模式，用户甚至可以自行设计任务吊舱以适应更多的环境和任务（例如海军舰载反潜吊舱）。ARES的操控借口也可以方便的整合到单兵智能设备中，洛马公司甚至打算将飞行的操作黑盒化，呈现在士兵面前的是一个纯任务型的控制界面，士兵只需提交相应的任务给飞行系统，飞行系统会自动规划起飞，航行和降落。如果3架原型机试飞结果能够验证这种布局的机动能力以及飞控系统的可靠性，那么这种飞行系统必将带来短途航空运输的一个革新。

ARES

ARES机身布置图

货运模式

越障模式

信息获取模式

起降环境对比

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　　1956年4月16日，马尔科姆.麦克莱恩的第一艘集装箱船队“理想6号”驶出港口。集装箱的使用改变的不仅仅是货物运输的成本，更是整个社会的运输模式，是从港口，轮船，起重机到储存设施等任何一个运输环节的改变。它带来来了工业生产的一次小革命，推动了生产全球化的进程。40多年后的今天如果ARES飞行系统能够成功，并借助于网络化的社会的力量，它在军民两个领域的巨大潜力同样具有改变整个工业布局和人类日常生活的力量。

前线支援运输

舰载ARES