尽管“无人驾驶飞机”这一术语通常指的是无人驾驶飞行器(UAV),但现在这一概念也延伸到了海洋和陆地环境中的自动或半自动设备,这些设备采用了先进的复合材料技术。
例如,由位于加州阿拉米达的Saildrone公司设计和制造的帆船无人机就是一个典型例子。Saildrone成立于2012年,专注于海洋机器人领域。该公司已建立了一支约20艘半自动船只的船队,这些船只旨在替代目前全球广泛使用的昂贵且需要人员操作的研究船和固定浮标系统,以便收集从天气到渔业资源的各种数据。
这些帆船无人机配备了多种仪器,如声呐和其他传感器,可以测量水温、波高、盐度和二氧化碳水平。此外,船上还装有计算机,用于存储和传输数据,并通过GPS下行链路来控制飞行器。锂离子电池提供30瓦的电力,这些电池由安装在4.6米高的帆上的太阳能电池板充电。整个船体由碳纤维复合材料制成,包括碳纤维桅杆、动臂以及带有翼片的尾翼,后者是一种无人驾驶的水上舵,能确保船只始终处于最佳风向。
Saildrone公司使用的零部件来自西海岸的供应商,他们使用了由三菱化学碳纤维和复合材料公司提供的预浸料和增韧环氧树脂。通常,这些管材会在金属心轴上进行烘箱固化处理。
最近,两艘7米长、重达半吨的无人机成功完成了迄今为止最长的一次航行。这两艘无人机在赤道太平洋往返8个月,行程超过7,000公里后返回旧金山湾。这次任务是与美国国家海洋和大气管理局(NOAA)合作完成的,主要目的是监测与北美气候系统变化相关的温度和其他因素,特别是厄尔尼诺现象。过去40年来,这些数据一直由NOAA维护的太平洋海底浮标网络——热带大气海洋(TAO)阵列提供。然而,近年来,由于捕捞活动对浮标系统的破坏,TAO阵列的效能有所下降。因此,预计这些移动式帆船无人机将能提供更广泛的、精度更高的数据。
尽管“无人机”一词通常指飞行器,但由Saildrone公司设计和制造的这种新型帆船无人机正逐步取代那些昂贵且需要人员操作的研究船和固定浮标系统,成为海洋数据收集的重要工具。