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StableLight 自动驾驶仪为 AStar 增加了大型直升机的飞行能力.

2026-02-06 13:52:04

泰雷兹公司试飞员尼科·库德尔在去年达拉斯举行的 Verticon 航展上演示了 StableLight 四轴自动驾驶系统。

泰雷兹/标准航空 StableLight 自动驾驶仪于 2021 年推出，是首款四轴轻型直升机自动驾驶仪。两家公司将目光投向了广受欢迎的空客直升机 AS350/H125 AStar，认为其升级潜力巨大。该系统于 2023 年底获得美国联邦航空管理局（FAA）补充型号合格证（STC）批准。奥地利直升机公司是该系统的欧洲

首家客户，将在欧洲航空安全局（EASA）对美国 STC 进行验证后安装该自动驾驶仪。

与从固定翼产品改装而来的直升机自动驾驶仪不同，StableLight 自动驾驶仪源自为西科斯基 S-76 系列等大型 IFR 直升机设计的四轴自动驾驶仪。

据 StandardAero 公司介绍，StableLight 自动驾驶仪在飞行控制中集成了无反馈稳定性增强功能。其功能包括稳定爬升、飞行姿态恢复、自动拉起避障、接近悬停、地速保持以及其他典型的直升机自动驾驶仪模式，例如 GPS 导航、横向和垂直进近。该自动驾驶仪还具有耦合总距功率限制等保护功能。飞行模式指示器是专为 StableLight 安装定制的 Mid-Continent MD23 Flex 显示器。

泰雷兹公司航空电子系统工程试飞员詹姆斯·斯莱表示：“大家对此非常感兴趣。我们与所有试飞过并接触过的人都给予了非常好的反馈。”

Sleigh 解释说，StableLight 自动驾驶仪的开发是“我们安装在 S-76D 上的第 29 部仪表飞行规则单飞行员自动驾驶仪的衍生产品”。“它的确遵循了仪表飞行规则直升机领域传统的自动驾驶仪设计。”

驾驶过轻型直升机但未驾驶过 S-76 等重型直升机的飞行员，可能接触过斯莱所说的“外环”自动驾驶仪，通常是双轴配置。“所谓外环，我指的是那种需要飞行员手动操控飞行控制装置的自动驾驶仪，它非常简单，”他解释道。“你可以设置航向保持，也可以设置俯仰角和高度保持。这些功能固然很好，它们显然可以减轻飞行员的工作负荷，但它们的性能受限于其自身的驱动方式和设计。”

他解释说，在某些情况下，使用作动器移动操纵杆可能会适得其反。“在悬停、长距离拖曳或飞行员需要高度集中注意力或非常精确地控制飞机的精密飞行等高要求操作中，自动驾驶仪必须移动操纵杆，这究竟如何才能真正帮助飞行员呢？”

双轴自动驾驶仪控制俯仰和横滚，第三个轴则增加偏航控制。直升机上的四轴自动驾驶仪承担了总距控制，用于管理直升机的动力，从而在相当宽广的操作范围内实现完全控制。

AStar 装置使用 Mid-Continent Flex 仪器作为模式指示器

泰雷兹/StandardAero 团队的目标是开发一款四轴自动驾驶仪，能够安装在各种直升机上，无论机载配备何种航空电子设备。“我们的设计理念与驾驶舱无关，”他说道。“我们自动驾驶仪的设计原则之一就是，我们不希望客户必须拥有特定的现有航空电子设备配置，或者必须安装玻璃显示器。例如，你可以购买 Garmin 自动驾驶仪，但最好同时配备 GTN 导航仪或 G500 显示器。我们的理念是，客户可能拥有 KCS 55 机械式水平位置指示器（HSI）和 Aspen 显示器，并希望使用我们的自动驾驶仪，甚至可能使用传统仪表。这就是我们的设计理念：使其成为独立且与驾驶舱无关的设备，无需依赖集成到电子显示器中来实现目标显示、模式指示等功能。”

StableLight 在所有安装方案中都保留了一个控制旋钮，这是航空电子设备的通用惯例，无论 HSI 是机械式的还是玻璃显示屏的。但对于空速和高度等其他参数，Sleigh 表示，“我们采用了一种叫做虚拟副驾驶的理念。”

StableLight 自动驾驶仪虽然配备了带有速率阻尼的稳定性增强系统（SAS）模式（用于吊挂载荷飞行或其他辅助作业），但飞行员通常使用的模式是姿态模式（ATT）。在该模式下，飞行员仍然需要手动操控，但主要通过轻按周期杆上的蜂鸣配平按钮来微调俯仰和滚转，或者通过总距杆按钮来控制偏航和总距。在 ATT 模式下，自动驾驶仪会将直升机保持在飞行员松开操纵杆时所处的任何姿态。“其原理是，如果我将飞机设置为 5 度左倾、2 度上仰，然后松开操纵杆，它将保持该姿态，”Sleigh 说道。“如果遇到阵风或扰动，它会将飞机恢复到该姿态。” 要使用飞行控制装置进行更改，飞行员只需按下力配平释放按钮，移动操纵杆，然后松开按钮即可。

飞行指引模式的工作原理类似。与传统自动驾驶仪设定可选高度、目标空速或垂直速度不同，StableLight 允许飞行员飞到所需的高度、空速或垂直速度，然后选择一种模式并松开操纵杆，系统将保持该目标。飞行员可以使用蜂鸣声进行微调，也可以在按下强制配平释放按钮的同时使用飞行控制杆进行大幅度调整。

“要爬升，先建立垂直速度，然后保持这个垂直速度，”他说。“之后用蜂鸣器进行微调。如果高度不完全符合你的预期，或者空速与预期值相差甚远，你可以使用蜂鸣器进行微调。我们就是这样教的：用手动进行粗略调整，用蜂鸣器进行微调。”

虽然这适用于目视飞行规则 (VFR) 版本的 StableLight，但其仪表飞行规则 (IFR) 版本也具备高度选择和水平飞行功能，而且更容易集成到特定的 IFR 航电系统中。无论如何，StableLight 都体现了自动驾驶操作期间飞行员在回路中控制的概念。

学习驾驶 StableLight 四轴自动驾驶仪意味着要把脚从脚蹬上移开。

作为一名飞行测试工程师，斯莱格根据自动驾驶仪的工作方式，将其分为“外环”和“内环”。外环自动驾驶仪的执行器直接控制操纵杆，通常是操纵杆和脚蹬（在三轴自动驾驶仪中）。他表示：“这是一种完全可行的向系统输入自动驾驶仪指令的方式。”

“然而，在更复杂的机型上，例如仪表飞行规则（IFR）直升机和我们的自动驾驶仪，你会发现我们有一个串联执行器，一个内环执行器，它在飞行员的手和斜盘之间提供输入。本质上，它是将我手部位置的控制输入加减到斜盘的最终输入上，从而——对飞行员来说是透明的——将高速率、有限权限的自动驾驶仪输入传递到飞行控制系统中。”

“那么它有什么作用呢？它让我可以开启 SAS 模式，执行一些精准飞行任务，比如精准悬停。自动驾驶系统会在后台运行，显著提升飞机的稳定性。从飞行员的角度来看，感觉就像在驾驶一架更稳定的直升机。而且，飞行员完全感觉不到它的存在。这就是为什么……如果我要执行精准的长距离放飞任务，想要自己控制飞机，但又想享受到速率阻尼带来的好处，SAS 模式就非常合适。对于日常的正常飞行，我希望能够设定一个姿态，拿起我的 iPad，然后就知道如果遇到任何扰动，飞机都会自动恢复到水平姿态或两度低头姿态。这就是基本的飞行模式。”

在飞行指引模式下，StableLight 可以保持航向、高度、空速、垂直速度、速度（当前地速、航向和航迹）或雷达高度。“这些功能是在基本稳定性模式的基础上实现的，”他说道。“它就像一个自动驾驶仪，你可以把飞机飞到你想去的地方，然后让自动驾驶仪保持这个位置。这比仅仅预设一个高度然后让它爬升并保持水平飞行要更需要飞行员的参与。” StableLight 还允许飞行员在空速保持模式下爬升。

选择空速和高度上限模式时，总距杆（第四轴）也会被启用。此时，总距杆上的蜂鸣配平用于进行小幅高度调整。如果仅启用高度调整而未启用空速调整，则可以使用周期杆的蜂鸣配平进行高度调整。垂直速度调整也是如此；当与俯仰联动时，周期杆的蜂鸣配平用于调整垂直速度；而当与总距杆（以及空速）联动时，则使用总距杆的蜂鸣配平。

“我想谈谈四轴自动驾驶仪与两轴和三轴自动驾驶仪相比的重要性，”斯莱说。 “在直升机上，比在固定翼飞机上更甚，我们往往会在动力曲线的后半段飞行。总距杆控制高度，也就是说，动力控制高度，俯仰控制空速。在其他（三轴）自动驾驶仪中，如果只有俯仰轴控制器而没有总距杆，就必须将垂直模式设置到操纵杆上。现在的情况是，例如，如果我将高度设置到俯仰轴上，就像在 Garmin 或 Genesys HeliSAS 上那样，直升机驾驶舱内的情况就会突然颠倒过来，因为此时我的总距杆实际上变成了空速控制器。因为如果动力不足，飞机就会开始减速。飞机会抬头保持高度，并且会持续抬头来保持高度。最终，我会失去空速控制，（自动驾驶仪）就会脱离。飞行员会感到困惑。它为什么会脱离？这是因为飞行员有责任施加动力来保持高度或垂直速度。通过耦合第四个轴，飞行员需要控制垂直速度。 “我们把飞行模式放在飞行员实际飞行的位置，也就是他大脑习惯让这些模式流动的位置。”

在学习如何使用 StableLight 自动驾驶仪方面，Sleigh 认为，即使是外环系统，任何有自动驾驶仪经验的飞行员都会有优势，“因为他们了解自动化管理和自动驾驶仪的基础知识。我认为他们更容易上手。”

他承认，使用蜂鸣配平来操控四轴自动驾驶仪确实需要一个学习过程，但“很快就能掌握。他们很快就能理解它的价值。最初的半小时，他们坐在那里，始终保持力配平释放的同步，试图像驾驶没有配平的飞机那样飞行。我会一步步地指导他们，让他们使用蜂鸣配平……如果你处于姿态控制模式，只需要做一个小转弯，那就用蜂鸣器。比如，做一个10度的转弯，然后发出蜂鸣声。一旦他们这样做几次，指示灯亮起，他们就能很快理解它的价值。”

“另一个技巧是让人们把脚从踏板上拿开。你的大脑已经根深蒂固地形成了动力和偏航之间的关联，你就像一个人体搅拌器。我们在演示中最喜欢的一项就是让你们把脚放在地上，然后我们进行起飞，哇！你们怎么可能脚放在地上起飞呢？然后我们再进行一次脚放在地上的降落。我们要让人们意识到，把脚从地上拿开，让直升机在低速飞行时保持航向。横向飞行时，把脚从踏板上拿开。当我向右平移10节，向左平移10节时，直升机会保持航向。如果我想改变航向，就用踏板来改变。然后把脚从踏板上拿开。一旦他们学会了，并且实际操作过，他们就会说，‘哇！现在我意识到我的工作量大大减少了。我不需要不断地分配……’” “大脑中央处理器负责执行偏航控制。”

对于习惯驾驶四轴自动驾驶仪进行仪表飞行规则（IFR）直升机的飞行员来说，过渡到 StableLight 要容易得多。“他们感觉就像回到了家一样，因为他们了解四轴自动驾驶仪，”斯莱解释说。“他们明白……你可以把脚放在地板上。事实上，最好是把脚放在地板上飞行。他们了解力配平释放和蜂鸣参考。对于第一批从简单自动驾驶仪过渡到 StableLight 的飞行员来说，肯定需要一个学习过程，但是……就像他们最终驾驶 IFR 双发飞机，并意识到这种自动驾驶仪的功能和强大之处时一样，他们会真正欣赏它。”

StableLight 的另一项飞行员会喜欢的功能是总距杆上的复飞按钮，它可以启用自动拉起功能。飞行员可以通过按下复飞按钮来启用自动拉起，或者直升机的地形感知和警告系统也会在必要时自动触发自动拉起。该功能利用俯仰轴和总距杆将直升机爬升至 65 节的目标速度和 1000 英尺/分钟的爬升率，并利用滚转轴和偏航轴在航向模式下将直升机设置为零倾斜角或选定的航向。

“我们教导飞行员，如果遇到不确定的情况，就按下复飞按钮，悬停时失去空间定向也是如此，”斯莱说。“白茫茫一片、昏暗一片、夜视镜失灵：按下按钮，远离地球，然后再想办法解决问题。”

斯莱承认，向 AStar 的拥有者和运营商推销 StableLight 系统并非易事。“他们会说，‘你们的系统又贵又重，’”他说道，“但它和外环自动驾驶仪根本无法相提并论，两者完全不同。来体验一下我们的系统吧。亲眼看看它的功能、特性和性能，您就会发现它对这个级别的直升机来说确实具有变革性意义。”

StableLight 自动驾驶仪为 AStar 增加了大型直升机的飞行能力.

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