这架飞机会自己飞--我们去兜风了
我们着陆的条件并不理想。一股强风正吹过旧金山以东的低矮山丘，角度正好不对--直接吹过我们即将降落的跑道。但当我们慢慢进入最后的进近时，我们的双翼阴影遮住了下面的郊区房屋，坐在我旁边的资深飞行员提出了一个温和的建议。“我喜欢举起手来做。就像坐过山车一样，“他说。
他把手从我们的飞机方向盘上移开，这是一辆27岁的塞斯纳大篷车，曾接送过南部非洲的联合国要员。它没有什么特别的花哨，与客机相比，各方面感觉更像卡丁车。驾驶舱里装满了手动开关和模拟拨盘；滑轮将踏板直接连接到尾部的方向舵上。但是最近这架飞机进行了一些改装。当我们下降超过500英尺时，15节的阵风袭击了我们的一侧，飞行员的手还在盘旋，车轮和踏板开始碰撞，以非人的精确度补偿了风的影响。即使在我们降落的时候，下降的过程仍然很顺利--宁静。
“这将是非常平淡无奇的，几乎是无聊的，”Xwing的首席技术官马克西姆·加里尔(Maxime Gariel)在我们完全自主起飞、飞行和降落前不久向我保证。“这就是我们的目标。”对于航空工程师加里尔来说，这似乎并不意味着什么，他对飞机的兴趣始于跳出飞机进行娱乐。但是“几乎无聊”是一个恰当的评价。毕竟，任何人在无人驾驶的航空旅行中最不想要的就是兴奋。
自动化对航空旅行来说并不是什么新鲜事。在商用客机中，飞行员操纵飞机的角色在起飞后不久基本上就结束了。然后，自动驾驶系统就会取代它，就像几十年来一样。与人们的想象相反，许多现代飞机的设计都是为了在紧急情况下较少地将控制权让给飞行员。一般来说，自动飞行系统比人类更容易、更安全地处理飞行条件的变化。
但Xwing的首席执行官马克·皮耶特告诉我，这些功能离无人驾驶还有很长的一段路要走。首先，飞行的一些方面还没有实现自动化：例如，在滑行道上操纵和执行起飞。此外，大型喷气式飞机上常见的“自动着陆”功能通常需要地面系统来引导飞机安全回家；飞机不能单独做到这一点。即使是传统意义上的自动驾驶，也有一个主要的拐杖：飞行员。挑战与其说是如何取代他们在飞行中的角色，不如说是如何取代他们作为沟通者的角色。飞行员的主要工作是接受空中交通管制的指示-避免酝酿中的风暴，找到有利的风，或者避开即将到来的波音747-并相应地调整自动化系统。这是例行公事，对如何保持公共空域对所有人来说都是安全的至关重要。
这个角色不能完全自动化。在Xwing的设想中，飞行员将由地面管制员取代，这与军用无人机操作员没有什么不同，他们将监督飞行，并根据空中交通管制的方向调整自动驾驶仪。我们的目标是尽可能地实现自动化-滑行和起飞，降落，并避免其间的碰撞-但要让人类保持在循环中。飞行员可以短时间连续管理多个航班，而不是每天监督一次飞行-或者，谁知道呢，甚至可能一次操控几架飞机。基本理念是：更多的飞机，更少的飞行员。
这一切听起来都很合理，甚至是直截了当的，直到你不得不为出错做好准备。Piette告诉我，将飞行员从驾驶舱中移出的最大挑战是一个偶然性问题：如果操作员失去联系，飞机能否独自飞行到安全地带？
塞斯纳是应对这一挑战的一条不同寻常的路线。自主飞行中的大部分注意力都集中在小型无人机上：四轴飞行器等没有驾驶舱或为人类四肢设计的滑轮。但皮埃特认为，不起眼的塞斯纳，凭借其机械简单性和长期的安全记录，是开始自动化更大、更传统的飞机的一种聪明的方式。Xwing的塞斯纳有一些额外的花哨，但没有重大翻新。机翼上有激光雷达传感器，可以读取停机坪上的条纹，并引导它从航站楼到跑道，还有视觉摄像机和雷达来探测其他飞机；腹部的机械操作上面的飞行控制。
皮耶特最初对自动驾驶有一个更时髦的愿景：自动驾驶飞机将周末的人从旧金山运送到原始的红杉，开车向北行驶6个小时。但他开始意识到，货运业有更直接的前景。大篷车是“货运支线网络”的主力-地区性航空公司代表联邦快递和联合包裹从较大的机场到小城市的短途运输包裹。他们还有一个特别的问题，皮埃特相信自动化将会解决：支线，他们的小飞机和不寻常的路线，经常面临人员配备的问题。“没有人想驾驶它们。你只需要投入几个小时，然后试着升到大型客机的位置就行了，“皮埃特说。
因此，皮埃特正忙于通过一家获得许可的子公司将Xwing转变为一家货运航空公司。未来几个月的计划是购买其他几个老式塞斯纳，并为它们配备服务器和传感器。然后，就像任何其他货物支线网络一样，他们会运送东西-只有机上的飞行员没有什么事情可做，自动化系统为他们指路。与此同时，他们将继续改进他们的软件，并利用这些航班收集数据，证明他们的自动化系统可以在数千小时的飞行时间内工作，而不仅仅是他们目前拥有的几十个小时。皮埃特希望，在某个时候，联邦航空管理局会让他把飞行员留在后面。
在这一点上，这仍然是一个非常有希望的事情。美国联邦航空局多年来一直与航空航天公司和学术研究人员合作，解决无人驾驶飞行的技术和监管挑战。但是，除了少数有限的执照和实验外，在操作员视线之外飞行自动驾驶飞机仍然是难以捉摸的。“我怀疑联邦航空局是否愿意以创新的名义容忍风险。他们说，‘我们想要整合无人驾驶航空系统’，但他们至少说了10年了，“华盛顿大学研究无人机法规的法学教授史蒂夫·卡兰德里罗(Steve Calandrillo)说。
阿拉斯加大学无人机系统集成中心主任凯西·卡希尔(Cathy Cahill)说：“挑战在于，没有记录表明这些系统有多安全。”“联邦航空局的规章制度是用鲜血写成的。他们不想再用鲜血写东西了。所以他们所做的就是非常谨慎。“。
美国联邦航空局首先关心的是飞行系统本身的安全--无论一个自主系统是否会简单地从天而降。但卡希尔解释说，更大的问题是所谓的“指挥与控制”-地面飞行员和空中机器人之间的关系。超出操作员视线的自主系统依赖于飞机和地面控制器之间的数据链路。这使得管制员可以根据空中交通管制的要求改变飞行路线，并使用机上的摄像头监视飞机的周围环境。联邦航空局想知道远程操作员计划如何实现这种连接，这样这只鸟就不会盲目飞行。一个答案是冗余。在北极，卡希尔的团队派出无人机检查管道并拍摄冰海豹幼崽，飞机通过三个不同的渠道连接到地面，包括一颗铱卫星和两个无线电链路。
但是如果所有这些链接都被切断了呢？卡希尔的团队一直在与美国联邦航空局合作，验证所谓的检测和避免系统，以识别空气中的危险。这些设备的范围从声学到雷达，再到视觉和红外摄像机。她指出，这项任务比让自动驾驶汽车上路更简单，因为有不方便的行人和藐视规则的人类司机。但错误的后果更可怕。她说，这项技术已经很接近了，但还没有被证明可以广泛使用。Xwing与航空航天公司贝尔(Bell)和美国国家航空航天局(NASA)提供资金，已经开发出自己的系统，计划在今年秋天进行演示。
卡希尔说，尽管如此，仍有渐进的进展，逐案批准允许运营商在特定时间和地点运营超出其视线范围的航班。去年，美国联邦航空局批准了UPS和谷歌母公司Alphabet的子公司Wing，用于小型无人机-主要用于运输血液和医疗用品。“过去是你提出了其中一项行动，而得到的答案是‘地狱不会’。”然后它就被否决了。然后就是一种可能。现在结果是肯定的，“她说。她说，目前还不清楚联邦航空局将如何制造更大的飞机，比如塞斯纳(Cessna)，但她指出，他们可能会对熟悉的空中主力更舒服。她个人喜欢自动塞斯纳在她居住的阿拉斯加农村递送包裹；在那里递送包裹的主要货运航空公司去年破产了，而且载人飞行既昂贵又危险。“对我们来说，这是当务之急，”她补充道。
皮埃特关于天空中无人机嗡嗡作响的愿景可能需要等待。“我想
在此期间，人类仍留在船上。当我们平静地在圣华金-萨克拉门托三角洲上空倾斜时，加里尔坐在飞机后部的两个屏幕前，扮演着地面“飞行员”的角色。探测系统探测到我们视线中的几架小型飞机，警告我们不应该去的地方，以避免干扰其他飞机。但这是一个平静的日子，没有迫在眉睫的威胁。事实上，加里尔根本没什么可做的。他承认航班有时会变得有点无聊。但他希望未来会有更多乏味的航班，这些航班将证明这里根本不需要他。与此同时，他若有所思地想，也许他可以开始跳伞回到停机坪。