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揭秘中国未来无人机:或可空中缠斗高超音速飞行

时间:2016-04-29 20:49:10分类:军事新闻来源:中国历史网

揭秘中国未来无人机:或可空中缠斗高超音速飞行

导读:2001年,在对阿富汗塔利班的一次打击行动中,美军首次使用“捕食者”无人机向一个停车场发射两枚导弹,击毙了基地组织二号人物,从此开创了无人机的察打一体时代。这次作战给世界各国带来极大震撼。鉴于察打一体无人机的种种优势,国际市场上对这种无人的需求也日渐增加,中航工业成都飞机设计研究所因应市场需求,结合自身航空器研究设计优势,推出了“翼龙”察打一体无人机。

“翼龙”无人机研制概况

“翼龙”无人机的设计总师李屹东向记者介绍道,“翼龙”无人机系统是由中航工业成都飞机设计研究所根据国际市场需求自筹经费研制。2005年项目正式启动;2007年实现首飞,2008年首次正式对外公开;2009年6月获得国家出口许可;2010年开始批量生产和交付用户。“翼龙”无人机系统是国内第一型察打一体无人机系统,主要应用于:传统军事领域的战场侦察、监视和打击效果评估、对小型面目标进行实时打击、电子侦察和干扰、数据中继等。非传统安全领域的反恐监视、打击或非致命震慑、对骚乱实施监视和非致命震慑、边境巡逻、缉毒和反走私等以及民用领域的资源调查、灾害监视与评估、电影电视拍摄等。

“翼龙”无人机系统能昼夜侦察监视导弹阵地、地面飞机、装甲车、坦克、中小型运输车辆、小型房屋及小型掩体等目标。能对小型房屋、导弹阵地、中小型运输车辆等进行识别。能昼夜对装甲车和坦克,对中小型运输车辆、小型房屋及小型掩体等目标进行攻击。任务载荷有侦察设备和武器外挂。侦察设备包括:可见光/红外/激光测距光电吊舱、CCD相机、合成孔径雷达、电子侦察设备、通信情报侦察设备等;武器外挂包括:激光制导空地导弹、激光末制导空地火箭弹、激光制导空地导弹和航空子母炸弹等。

地面控制站由数据链地面站和指挥控制地面站组成。数据链地面站用于完成对飞行控制指令、机载任务设备控制指令、火控引导信息和链路控制指令的实时发送,对无人机飞行状态信息、飞行参数、侦察设备工作状态参数、侦察信息及链路工作状态的接收。任务控制站用于实现对无人机的任务规划、起降/飞行控制、侦察设备控制、武器发射控制、链路管理、飞行状态信息处理显示记录、侦察信息处理显示与记录、模拟训练功能。

能力源于实力

从技术指标上看,“翼龙”的性能与国际上先进的察打一体无人机不相上下,但从立项到首飞仅用了2年时间,到交付用户也只用了5年时间。那么,“翼龙”无人机是怎样实现的高效率、快速度的研制交付呢?经历过歼10和“枭龙”研制过程李屹东笑称,这完全得益于成都所歼10等三代机的研制功底。

在设计之初,“翼龙”的定位就是“察打一体的中/低空低速、多用途、长航时无人机系统”。为瞄准研发目标,找准市场定位,中航工业成都所将有人机及空天技术平台成熟的技术研发优势不断转化到“翼龙”无人机平台之上,使得研发的“翼龙”无人机具有全自主的水平轮式起降和飞行能力,装载光电侦察瞄准设备、合成孔径雷达(SAR)、电子侦察/对抗及告警自卫等任务载荷及小型航空武器,能够执行监视、侦察、反恐打击等任务,具备战时和平时应用价值,成了国际航空市场上同类型产品的佼佼者。技术能力的优势不但成为“翼龙”能够顺利研制成功的保障,也为客户的使用增添了不少信心。说到中航工业成都所无人机研制技术实力,所长季晓光向我们展示了成都所能够在无人机研发领域取得不俗成绩的“奥秘”。

立足现在 着眼未来

在与季晓光的交谈中,记者了解到中航工业成都所并没有因为“翼龙”的成功而技术研发放松脚步,季晓光明确给出了中航工业成都所无人机发展的定位,那就是做国内高端无人机的研发、生产和服务基地。目前,成都所的建设也是根据上述的研发、综合集成、售后服务三方面展开。季晓光解释道,研发是从概念开始到机体设计再到设备集成的全过程,而设计中所需的一些成品,会依托中航工业或外部的优势单位来完成。综合集成是成都所主抓的部分。在这部分,研制单位会充分发挥生产厂优势来为整个系统集成服务。售后服务是利用与客户的互动,不断解决客户遇到的问题,来实现客户的需求和追求系统的增值。

从产品规划上,成都所研制的无人机将立足与高端和先进产品。现在不仅有像“翼龙”这样的大型的无人机,还有独特起飞方式的VD200,以及船载使用的“海巡者”等。目前成都所仍以军用无人机为主,但正向民用无人机扩展。季晓光说,中航工业成都所不会与国内大多数无人机生产厂商展开正面的竞争,这样既不能体现技术优势,也会浪费生产产能。成都所研制的无人机产品将具有国内绝大部分无人机生产厂商难以企及的技术水平。从民用无人机的发展来说,一般环境使用下,大部分无人机都可以解决。真正具有技术挑战意义的是特殊环境下使用,如海上的应用,抗突风、长航时飞行,复杂地形和气候下起飞等,这些才是中航工业成都所的优势所在。

相互促进 技术共生

谈及无人机的发展,李屹东给我们讲述了他对无人机未来发展的一些认识。李屹东认为,未来作战发展的趋势有可能是有人机和无人机协同作战。当今世界防空武器发展越来越先进,这对有人机的威胁也越来越大,在美国的多次对外空袭作战中,尽管对手的防空力量在美军先进战机面前不值一提,但在实际作战中飞行员仍处于非常紧张的状态,美军机被击落的消息也屡见不鲜。出于飞行员安全考虑,研究人员设想无人机是否可以携带传感器和雷达前置部署,作为有人机的“探路者”。这样能大大减少飞行员因防空武器攻击而造成的伤亡。另外,攻击目标时,有人机携带的武器数量终归有限,能否发展出一种武库无人机,替有人机携带更多的导弹,甚至在有人机的指挥下,协助有人机对地面或空中目标发起攻击?还有空中缠斗、高超声速飞行等这些创新性项目,中航工业成都所的研究人员也在考虑如何在无人机上实现。

李屹东说道,目前无人机的人工智能技术还远不及人类飞行员的飞行经验。无人机在一定程度上还依赖于人的操作。但两者的发展起到了相处促进和补充的作用,比如,无人机的人工智能技术大大减轻了飞行员的操作负担,而有人机上的自动控制、数据链、导航技术也让无人机不再是简单的遥控航模。总之,两者任何一方在技术上的突破,都能在另一方设计生产中得到应用。正像前面提到的,这种机型之间的技术“移植”,不但降低了新机型上采用新技术带来的风险,而且项目进度和成本都能得到有效控制,而且也能在更多机型上实现更多的技术验证。在这种稳妥的技术进步中,有人机和无人机的技术都得到了提升。

中国版“死神”:天翼3无人机

近日,网上出现了我国最新型无人机地面测试的照片,从外形来看,这是一架采用喷气式发动机的高空长航时无人机。

根据照片中人与飞机的比例,可以大致推测出这款新型无人机的长度大约9米,翼展20米左右,高度大约在3.5米。从外观、大小尺度来看,它应该就是当年成飞提出的天翼3无人机。根据2007年北京航展资料,天翼3是一种高空长航时无人机,其机长8.9米、翼展19米、高度3.5米,最大起飞重量9吨。

天翼3的性能指标与美国复仇者无人机(又称为捕食者C)非常接近。复仇者无人机长度13米、翼展20米、最大起飞重量8.2吨,复仇者长度较大,主要因为它增加了一个内置弹舱,从而拥有隐身作战模式。复仇者无人机现在也在研发当中,美军希望用它来替换现役的MQ-9死神无人机(又称为捕食者B)。

天翼3无人机强调速度

采用隐身设计

从模型来看,天翼3无人机采用了大展弦比下单翼布局,而不是翼龙的中单翼。中单翼的优点就是气动阻力小,但是缺点就是结构复杂、重量较大,特别是翼盒不能穿过机身,需要对翼根进行加强,降低了机身容积利用率。下单翼的优点就是结构重量较轻,翼盒可以机身底部通过,有利于在机身中部布置油箱,但是它的缺点就气动阻力大。不过经过优化设计后,可以将阻力降低到能接受的程度,所以现在许多远程飞机特别是客机均倾向于采用下单翼。

从模型上和图片还可以看出,天翼3无人机的机翼有一定的后掠角,类似于美国的复仇者和全球鹰无人机。复仇者机翼的后掠角大约为6度,它的最大速度指标为720公里/小时,比死神无人机的460公里/小时提高了50%。天翼3无人机应该也追求高速性能,这样就可以对周边的突发事件作出快速反应。

天翼3无人机最有趣的地方是它的发动机,从一张尾部角度拍摄的照片来看,该机似乎采用了双发设计。但笔者对此持保留态度,因为这个级别的无人机没必要采用两个发动机,双发结构体积、重量偏大,会降低无人机的航程和滞空时间,而这恰好是高空长航时无人机的战术要求重点。正因为如此,我们很少看到采用双发或多发设计的无人机。

从天翼3无人机模型、及其早期测试的照片来看,几乎可以确定它是一种单发飞机。现在尾部发动机喷口出现这种变化,应该是因应隐身需求进行了优化设计。天翼3无人机的原来设计,发动机就是原来的圆形收敛喷口,高温气流直接排向空中,虽然有V形垂尾遮挡,但是红外及雷达信号特征都比较强。现在这样的设计,发动机喷口没有直接露出,而是进行了一定的遮挡,虽然会带来推力损失,但可以提高飞机的隐身性能。

天翼3无人机在隐身方面的优化还包括,机身有一条明显的折线,上下表面向内倾斜,对于侧面照射的雷达波有一定的折射能力。采用V形垂尾,背部进气道呈现S形,并且机头隆起的整流罩有一定的遮挡,显现该机要求能够在高强度对抗环境下使用,这一点与美国复仇者无人机也是不谋而合。

天翼3可能采用涡扇11发动机

笔者之所以认为新型无人机是单发,而不是双发,另外一个重要原因就是发动机配套问题。美国复仇者无人机采用的是普惠加拿大公司的PW500小型涡扇发动机,它的推力大约为1.77吨,国产发动机之中与其最为接近的是装备K-8教练机的涡扇11,其起飞推力为1.7吨。除了推力之外,两者的尺寸、重量指标也基本相同,PW500长度大约是1.8米,涡扇-11是1.9米,重量都在350公斤左右,推重比大约是4.9-5。

不过肯定的,前者在耗油率、可靠性等性能要好,PW500的起飞耗油率大约是0.48,而涡扇11是0.6。从这个角度来讲,我国不需要采用两部发动机来拼凑推力,所以天翼3无人机采用单发设计的可能性非常高。

从机身的着色来看,天翼3无人机机头隆起部分应该是卫星通信系统,下面是设备舱,可以安装合成孔径雷达、光电载荷、电子侦察系统、光学侦察系统等。

按照美军的指标,复仇者无人机的最大速度可以达到740公里/小时,留空时间大约为20个小时,航程超过1万公里,在距离基地2900公里的情况下可以持续值勤16个小时以上。考虑到中美在工业基础上的差距,天翼3无人机的性能恐怕比不上复仇者,不过若能接近它,就已可以明显改善我军的远程侦察和监视能力了。

我军现役无人机速度、载荷有限

根据海外媒体的报道,目前我军主力高空长航时无人机有BZK-005和翼龙(军方编号为"攻击1")两种。BZK-005的巡航速度大约为150-200公里,滞空时间超过40个小时,航程超过5000公里。而翼龙是一种"察打一体"无人机,巡航速度180公里/小时,滞空时间超过20个小时,航程4000公里,它的最大起飞重量大约是1200公斤,载荷350公斤。

BZK-005和翼龙的服役提高了我军对于周边态势的掌握能力,前者的作战半径大约是1500公里,后者为1000公里左右。BZK-005从海南起飞向南可以覆盖南沙群岛,向西可以抵达巴士海峡,从我国东南沿海机场起飞,向东南可穿越第一岛链,进入太平洋,向东北可以抵达日本沿海,特别是可以在钓鱼岛上空停留24小时以上,实现对钓鱼岛海域的实时监视和控制,有效提高我军对于周边事态的监控能力。

不过这两种无人机与美军同类装备相比,还是有一定的差距,首先它们都采用螺旋桨动力的无人机,速度慢、最大起飞重量小、载荷有限,两种无人机的巡航速度都在200公里以下,而美军全球鹰无人机的巡航速度超过600公里,是前两者的3倍。BZK-005或翼龙从海南起飞大约需要7个小时才能抵达南沙或者巴士海峡,从西沙起飞抵达南沙也需要6个小时左右,从东南沿海到钓鱼岛上空也需要2个小时左右,这个时间偏长。

另外BZK-005无人机的有效载荷仅为100公斤左右,仅能执行侦察任务。翼龙无人机稍大,有效载荷达到200公斤,升级为"察打一体"无人机。但翼龙在执行侦察打击任务时,也不过携带2枚反坦克导弹,攻击能力弱,所有指标都仅与美军捕食者无人机差不多。

可将天翼3看作中国版"死神"

按照美军近年在阿富汗、伊拉克的反恐作战经验,捕食者无人机一般不用于执行打击任务,"砍首"恐怖分子的真正主角是MQ-9死神无人机。死神无人机的最大起飞重量达到4.76吨,是捕食者的4倍多;最大载荷1.7吨,是捕食者的8倍多。死神无人机可以携带反坦克导弹、激光制导炸弹等精确打击弹药,其中关键是500磅激光制导炸弹,在轰炸较大的建筑物时,可以确保杀伤屋内的恐怖分子,而仅靠地狱火反坦克导弹无法做到这点。

客观地说,尽管天翼3采用了涡扇发动机作为动力,性能指标与美国复仇者无人机相近。但美军对复仇者无人机一个关键要求是隐身打击,它与F-22等有人隐身作战飞机一样,设置了一个机内弹舱,弹药内置保证了攻击时的隐身性能。

天翼3则缺乏这方面的考虑,所以笔者更倾向认为天翼3可以算作中国版的"死神"无人机,采用涡扇发动机,具有比死神无人机更强的打击载荷,但不具备复仇者无人机的隐身作战性能。当然,前面提到天翼3采取了较多的隐身措施,如果它不外挂弹药执行打击任务,它仍具有较强的隐身能力,在远离基地的地方静默监视。

总的来说,天翼3无人机的出现填补了空白,完善了我军的无人机作战体系。在未来的反恐作战中,我军可以使用翼龙执行侦察任务,天翼3无人机执行打击任务。而在高强度常规战争中,天翼3可以执行战术侦察任务、翔龙无人机执行战略侦察任务,利剑无人机则执行攻击任务。

季晓光向记者介绍道,从无人机的整个产业链来看,成都所的技术实力分为有形和无形的两大部分。有形的实力又可以细分成研发、生产、应用3个方面优势:从研发来说,“翼龙”的研发工作为何有这么快的进展?实际上是基于以前的第三代有人战斗机的研究成果,无人机的研制把三代机的电传操控技术、惯性导航/GPS技术、火力控制技术和数据链等技术,综合应用到无人机上,这样无人机的大部分技术难题就迎刃而解了。这些技术并不是横空出世的,而这一切正是通过歼10等飞机的研制过程,让中航工业成都所掌握了上述技术。现在这些技术对成都所来言是比较成熟的,综合到无人机平台上,全然信手拈来。这好似一个武林高手,一旦领会到功法真谛,拳法招式不再拘泥于一般套路,会根据需要幻化自如。

从生产制造来说,中航工业成都所也具有非常丰富的经验。一个平台系统由多个子系统构成,这些子系统很多是由其他专业厂商来完成,这些子系统能不能顺利的综合到一起,构成完整的大系统,就要看最后总装单位的集成能力,而成都所作为主研制单位,系统集成可以说是最具有的基础技术实力之一。根据成都所要求生产出来的“翼龙”子系统最后的综合集成自然而然也由成都所来完成。为了进一步缩短研制生产周期,适应市场化快速响应的需求,成都所大胆创新了“翼龙”无人机集成总装交付的组织管理模式,通过组建“翼龙”联合生产管理办公室,采用由所内承担系统设计、系统集成、试验试飞等核心任务,集体制造、机载设备、数据链路终端外包的集成生产模式,与成品单位“利益共享,风险共担”,实现了“翼龙”无人机快速生产与交付。

从应用角度来讲。根据多年的产品研制经验,用户在使用中也会提出各种各样的要求。因为现在无人机的发展远未达到非常完善的地步。恰恰相反,无人机的使用模式还在不断发展和完善当中。此时,总体研制单位的研发生产优势就体现出来了,研发单位可以根据用户提出的新需求,快速的改变和修订使用模式软件或任务功能软件,让客户在使用遇到的难题在第一时间得以解决。无形的技术实力是中航工业成都所更为核心、更为宝贵的财富。无形的实力来源于成都所的航空产品多年部队服役使用的经验、航空武器的作战流程和各种复杂环境下的使用模式、状态。这些宝贵经验是多年积累的成果,难以用金钱衡量价值,也是一般无人机生产商难以获得的核心技术。成都所将这些经验编成软件,而这种多样性、全状态的数据软件让“翼龙”无人机也拥有超越一般无人机的自适应能力,在使用中会更加灵活、应用范围也更加广泛。

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