《火力無限》神秘無人機背後,是中國引領世界潮流的無人機軍團
原標題:《火力無限》神秘無人機背後,是中國引領世界潮流的無人機軍團
近日,深圳衛視、鳳凰網聯合推出的裝備類真人秀《火力無限》引發廣泛關注。這檔節目中,除了各路明星大咖之外,參演裝備也成為另一大看點,其中自然包括現代戰爭不可或缺的無人機。
亮相《火力無限》的國產無人機,可在百米高空看清地面車牌,已被交通部門採用。
其實參加節目的這款無人機,只是中國無人機軍團中普普通通的一員。在無人機領域,中國已經形成了以航空航天工業的國家隊為主,民企為輔的軍民融合發展良好態勢。概括起來可以說高端軍用無人機引領世界潮流,中低端無人機百花齊放,消費級無人機主導國際市場。在很多具體的技術上,中國無人機也走在了世界前列。
暗箭無人機是中國航空工業近年來的一項重大創新。圖片來自網路。
前段時間曝光的「暗箭」無人機實機就是高端軍用無人機的一個典型代表。其模型於早些年間在珠海航展上展出過,當時就引發很大轟動。可以說這是中國近年來在航空器方面的一個重大創新。在國際上,這個種起飛重量的、用於空戰的無人機,這是公開的第一架。儘管之前中國國內在介紹罰過「神經元」、歐洲「雷神」無人機的時候,也有「無人戰鬥機」的叫法,但實際上上述無人機均不具備格鬥空戰能力,準確的翻譯應該叫無人作戰飛機。而「暗箭」則與其完全不同,它是一架真正的無人戰鬥機。從氣動布局上來看,它採用了鴨式升力體高機動布局,具備很高的升力係數,而且超音速飛行氣動阻力小,具備超音速飛行和機動作戰能力。由於傳統有人戰鬥機受制于飛行員承受過載能力,目前基本上只能做到9G過載。而無人戰鬥機則不受此限制,即便考慮到結構增重方面的影響,「暗箭」無人機的最大過載也可以做到15g左右。這意味著其機動性遠遠超出現役有人戰鬥機。在空戰格鬥中,不僅僅能快速佔位,奪取空戰優勢,還能通過機動擺脫空空導彈的攻擊。如果該機進行15g過載機動的話,它可以擺脫最大過載40-70g機動的導彈。換句話說,現役和在研的空空、地空導彈很難有效對其攻擊,至少是命中率會大大降低。另外,取消座艙後,減少了一個很大的雷達反射源。加之採用了綜合一體化隱身設計,其雷達反射截面積要比有人駕駛戰鬥機還要低。試想,如果殲-20帶著這樣的「帶刀護衛」去戰鬥,戰局很可能是一邊倒的。
利劍無人機意味著中國飛翼布局上的技術突破,該布局對於控制系統要求很高。圖片來源見水印。
而「利劍」無人機則代表中國在高端無人機領域的另一個突破。這種無人機採用了近年來比較熱門的飛翼布局方式。這種布局的優點是隱身性能好,全機沒有明顯的銳角反射源。而且和展弦比相似的傳統機型相比,由於其浸潤展弦比小,升阻比很高。美國B-2、B-21都採用了這種布局方式,歐洲也在積極研究。可以說是代表未來對地攻擊型、偵察型無人機的發展方向。除此之外,採用連接翼的「翔龍」無人機,雙機身的「神鵰」無人機,以及前段時間在網路上曝光的三角翼高速無人機,在氣動布局上都可謂可圈可點,引領世界潮流。
翼龍-2無人機的亮點是使用了翼梢小翼和渦漿發動機。圖片來源見水印。
在中低端無人機領域,中國更是呈現百花齊放之勢。在中空長航時察打一體型無人機領域,航空工業的翼龍-2和航天科技空氣動力研究院的彩虹-5代表了中國目前中空長航時無人機的最高水平。它們普遍採用大展弦比的平直機翼,升阻比很高,翼龍-2還使用了翼梢小翼,進一步提高了其升阻比。總體來看,翼龍和彩虹無人機的採用的是比較成熟的氣動布局,性能相似。但雙方也展開了一些差異競爭,比如翼龍-2使用了渦槳發動機,飛行速度快,但是航行時間稍短些。而彩虹-5使用了重油活塞發動機,儘管速度慢些,但是飛行時間長。兩者在有效載荷、機載設備方面算是伯仲之間,在國際上贏得了很多客戶。
除了上述兩大集團以外,西安愛生集團、北航以及眾多民企設計、研製的大量中小型無人機也被廣泛裝備和使用。而在消費級旋翼無人機領域,中國公司更是佔據了世界消費無人機的主導地位。
那麼,從具體的技術水平上看,國內的無人機性能到底如何呢?
首先,在氣動布局的應用上,中國已經走在了最前列。有人總是說,飛機機體不就是一個殼子嗎,實際上這個「殼子」是飛機設計的核心科技。它綜合了氣動、隱身一體化設計,兼顧機動性、隱身性,是整個飛機設計的最核心技術。在這方面,連接翼、雙體飛機等雖然別國早有研究,但是在大型高空長航時無人機的應用上,中國是第一家。
中國無人機在先進氣動布局的應用上,走在了世界的前列。
其次,飛行控制技術日趨成熟。大中型飛翼型無人機優點很多,但是目前裝備服役的只有美國一家(不算小型的航模型無人機),主要因為其控制上的複雜。由於取消了垂尾,其航向安定性較差,必須通過電傳操縱系統,配合新型的航向控制面,例如開裂式阻力方向舵來控制,同時還要解決好橫側向穩定性和航向穩定性的互藕問題,因為都要依靠位於機翼後緣的水平控制面來控制,往往是一個控制面動作,會影響到三個軸向的穩定性。「利劍」成功試飛表明,中國已經基本有效解決了這種布局飛機的控制問題。而「暗箭」作為一種無人戰鬥機,其空戰策略設計對於控制系統來說更是一個巨大挑戰,必然引入最先進的人工智慧技術。
第三,在結構材料和有效載荷上,中國也在奮起直追。在最近在軍博舉行的軍民融合展上,民間公司展示了T1000碳纖維自主可控的生產能力,已經非常接近日本東麗公司的同級別碳纖維技術。這種碳纖維可以廣泛用于飛機蒙皮的製造。而擁有世界頂尖水平的鈦合金增材製造技術,也被大量用於先進戰鬥機。這些技術的運用,將使得中國無人機、有人戰鬥機的結構設計製造水平進入第一梯隊。而中國電子科技集團以及中國航空工業和航天工業內部的電子研究院所則能為上述無人機提供業界頂尖的雷達、光電載荷。此外,中國還為無人機研製了專用彈藥,投放高度更高,視野更開闊。
當然,和其他飛機一樣,中國無人機也多多少少受累於動力裝置。例如,首飛的「利劍」使用的發動機疑似使用了傳統的戰鬥機發動機和噴管,影響了隱身性能。而翔龍無人機則疑似使用了燃油效率較低的渦噴發動機,使其儘管使用了連接翼的先進氣動布局方式,仍然在續航時間上比較少。由於發動機技術提現了一個國家的總體工業實力,需要大量的投入和試驗,往往沒有捷徑可走。中國航空發動機的突破性進展可能仍需要耐心的等待。
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