解放军垂直升降无人机首亮相,中国研发大型固

2020-03-27 作者:关于新葡萄京   |   浏览(93)

军方进行新款无人机起降舰艇演示。网图

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  兵工科技(微信ID:binggongkeji)

中国成功研制全球最大固定翼旋翼布局无人机

由解放军南部战区海军兰州号、长沙号等多艘军舰组成的舰艇编队,在南海进行为期3天的实战训练,军方还进行无人机起降舰艇演示,无人机型号是之前从未见过。从官方网页披露一组演习图片可见,一架大型固定翼无人机在兰州号驱逐舰垂直起降。过往传统固定翼无人机,一般都是採取伞降后打捞的方式回收,不但费事且不安全。而这款新式无人机体型不算大,採用在固定翼机上直接加旋翼的设计和滑撬式起落架,旋翼是锂电池驱动,用于垂直起飞和悬停降落,而电池在飞行时也能充电。

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【环球网军事-航空11月2日报道 赴珠海特派记者 刘昆】第11届中国国际航空航天博览会11月1日在珠海隆重开幕,作为中国十大军工集团之一,中国电子科技集团公司在航展现场展示了大批最新成果,引起了境内外媒体的广泛关注。

解放军在南海进行为期3天的实战训练。网图

图注:西安爱生无人机技术有限公司研制的灵鹊-2垂直起降无人机

  随着无人作战系统的发展,能在水面舰艇上运用的舰载无人机,成为无人机发展的前沿热点。相比陆地无人机,舰载环境有其特殊特点:舰载空间较为狭小,对飞行器运用和起降有严格限制。而对起降空间要求低,占用面积小的无人舰载直升机恰好能满足这一要求;不过无人直升机也有明显缺点,它飞行速度慢,留空时间短、作战半径小,这对于要求无人机有较大使用半径的舰载平台而言,显然是不够用的。那么,怎么解决这个两难的问题呢?一家国内的民营军工企业——西安希德电子信息技术有限公司研制出一款名为“朱雀”的固定翼无人机,它既可以通过坐式起飞方式实现垂直起降,又能通过飞行姿态转换进行固定翼飞行器的正常平飞,有效解决了舰载无人机飞行性能和起降空间之间的矛盾。

在中国电科展台中央,一台造型奇特的无人机引起了观众的频频驻足,据了解,这款名为“玄蜂”的飞行器是全球最大的固定翼旋翼混合布局无人机,最大优势是集成了固定翼和旋翼设计的优势,可实现垂直起降和固定翼巡航,兼具四旋翼飞行器垂直起降和固定翼飞行器飞行速度快、续航时间长的优点,可在舰船、岛礁、山地等复杂场地起降。

在无人机技术蓬勃发展的今天,各种稀奇古怪的无人机层出不穷。8月24日,在西安举办的中国国际通用航空大会上,小编就看到一款造型奇特的无人机,它是在传统固定翼飞机上加装多旋翼起降模块,使其既保留了固定翼飞机在速度和航程方面的优势,又具备垂直起降飞机不依赖机场的优点,称得上独辟蹊径。

  坐式起降设计

据介绍,该无人机有效载荷约为50公斤,可搭载可见光摄像机、红外成像仪、激光测距/照射仪等任务载荷,执行舰艇护卫、战场侦察、指引射击、火力校正、岛礁巡逻、山地侦测等任务。

飞行速度和垂直起降难以兼得

  “朱雀”新型舰载无人机采用的坐式起降设计,是上世纪50年代颇为流行的一种舰载飞机垂直起降技术,虽然作为技术探索和尝试,在当年未能成功实现大规模应用,但为后来人提供了一种可行化的思路。“朱雀”无人机的坐式设计很简单,就是把一架固定翼飞行器从水平状态倒转90°,使其头部朝上,尾部朝下,机翼和机体垂直于地面。坐式飞机的起落架机轮由机体腹部和机翼下方,移到机翼后缘。这样的坐式飞机,在起飞时机头垂直向上离开地面或甲板,当升到一定高度后,机头再调转90°。转为固定翼飞机正常的水平飞行状态。当飞机需要降落时,再转换为垂直状态实现降落。坐式起降设计的优点就在于将直升机垂直起降方式与固定翼飞机实现有机结合,既能垂直起降,也能保证飞机仍具有固定翼飞机的优越飞行性能。

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目前市场上的无人机基本上就这么几种类型:多旋翼无人机不挑场地,可以随时随地起降,但飞行速度、有效载荷、航程和环境适应能力都比较有限,而要增加这几方面的能力,无人机的体积又会变得十分惊人,直接影响到这类型无人机的性价比和使用便利性。

  据该公司技术人员介绍,“朱雀”无人机适用于舰载环境,采用固定翼模式巡航,具有垂直起降能力,具有长航时(超过10小时)和大航程能力(飞行距离数百到上千千米)。它采用自动化着舰技术,可以在驱逐舰/护卫舰舰载甲板有限空间内自动垂直起降;其起落架还采用了自适应技术,可以在降落时减轻冲击、有效保持飞机垂直姿态,不至于倒伏。

固定翼无人机倒是飞的快、飞的远,受天气影响也小,但却离不开场地的支持,哪怕是中小型无人机,也要几百米长的跑道来起降作业。无人直升机倒是介于二者中间,但传动结构、操纵和飞控系统却更为复杂,而且直升机的飞行速度有天花板,应用范围同样有限。

  值得注意的是,“朱雀”无人机的尾部还设置有两个与主翼相垂直的小型尾翼,尾翼一方面可以保证飞机平飞时的航向稳定性,另一方面在尾翼后缘也设置有两个起落架,与主翼上的两个起落架机轮构成“十字形”结构,保证垂直降落时飞机的姿态稳定。

多旋翼和固定翼相结合

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为解决飞得快和不挑场地之间的矛盾,西安爱生无人机技术有限公司将固定翼飞机和多旋翼技术相结合,研制出了灵鹊-2垂直起降无人机。

  共轴双旋翼布局,实现无人机大型化

解决的方法十分巧妙,就是直接在灵鹊-1小型无人机的两侧机翼上,各加装了一个垂直于机翼轴线的横梁,横梁两端各安装有一部电动旋翼,共4部。这4个旋翼让该机变成了4旋翼飞机,从而可以脱离跑道,随时随地垂直起降。

  “朱雀”无人机有一个很有意思的特点,就是其头部用来为飞机提供动力的拉力螺旋桨,摒弃了常规的单个螺旋桨设计,而是采用了类似于俄罗斯卡莫夫设计局“蜗牛”系列舰载直升机的“共轴双旋翼”设计,这是为什么呢?毕竟国内成都飞机设计研究所和西安爱生技术集团公司(西北工业大学无人机研究所)也有类似的坐式舰载无人机产品,但都采用了常规单螺旋桨设计。经笔者现场询问该公司技术人员后得知,采用共轴双旋翼布局,恰恰是该公司无人机的特点和竞争优势所在,这样的设计,意在实现无人机大型化。经技术研究后发现,单螺旋桨用于几十千克空重的小型坐式无人机很理想,但是如果无人机重量级别更大,单螺旋桨拉力就成问题。而对转的共轴双旋翼螺旋桨,在拉力上则要大得多。而希德公司对于“朱雀”的定位,是走系列化发展的路子,目前在研、在试的是50千克级别产品,将来打算研制最大2吨起飞重量的大型垂直起降无人机,那么共轴双旋翼布局,就是一种很适合的设计了。

图注:灵鹊-1小型无人机,灵鹊-2就是在该机基础上增加垂直起降旋翼发展而来的

  能够察打一体

使用时,先将灵鹊-2无人机放置在平台上,打开飞控系统,操纵4部电动旋翼将无人机垂直升起到100米左右的高空,然后启动飞机发动机,通过安装在机尾的螺旋桨驱动飞机向前平飞,达到一定速度后关闭垂直起降旋翼,无人机按照常规固定翼模式进行高速巡航飞行。此时旋翼处于无控状态,随风力转动,相当于旋翼机,为无人机提供额外的升力。

  转过来看“朱雀”无人机的另一面,可以看到除机腹下设置有立式球状光电侦察转塔外,其机翼外侧靠近翼尖处还设置有两个挂架,这是因为“朱雀”无人机定位为“察打一体”舰载无人机,它由水面舰艇携带,具备情报、监视、侦察、打击能力,可在舰队附近空域持续游弋,为舰队提供持续的ISR(情报。监视和侦察)服务,也可以挂在小型机载武器,打击导弹快艇等小型机动目标,提高舰队的攻击效能。

图注:灵鹊-2无人机上装有两种发动机,机尾的发动机负责水平巡航,机翼上加装的4部旋翼用于垂直起降

  小型导弹快艇携带反舰导弹通过远距离偷袭的方式冲击大型水面舰艇编队,曾是一种经典的“不对称”战法,但有了“朱雀”这样的察打一体舰载无人机,导弹快艇想要“埋伏”和偷袭水面舰艇编队,难度就大得多了。它不失为一种对付导弹快艇的利器。

让普通军舰用上固定翼无人机

  结语

由于具备垂直起降能力,所以灵鹊-2无人机的应用范围比常规的固定翼无人机更广泛。不依赖常规跑道的能力,让该机可以在高威胁空域下不断萎缩的陆上基地进行部署,可以更快到达敌方空域进行侦察,让前线部队可以获取更及时的情报动态。

  “朱雀”舰载无人机目前正处于试验和后续研发阶段,样机已进行了初步的陆地起降试验,将来研制定型后,肯定会有很好的应用前景。以其为代表的国内高性能、新概念舰载无人机蓬勃发展,逐渐成长为“新质战斗力”,为建设强大海军注入了更多新技术、新活力,增添了新的力量。

图注:灵鹊-2垂直起降无人机侧视图,可以看到垂直起降旋翼与机翼轴线呈垂直状态

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此外,该机直上直下的起降特性,让其可以在海洋环境下进行舰载部署和作战使用,让航母之外的舰艇也能用上固定翼无人机,从而获得更大的侦察和控制范围,以及更快的响应速度,提高军舰的战场控制和综合作战能力。

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