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中国察打一体无人机发展史

2020-06-30 15:30:28来源: 作者:ltting 点击次数:1239次字号:|


察打一体无人机属于无人机的一种,既可以侦察也可以展开攻击,或者说先执行侦察任务,待发现目标以后就用机载武器发动攻击。无人机虽然越来越普及,但军用无人机,尤其是长航时察打一体无人机,只有少数几个国家能够研制,我国就是其中之一。

我国的察打一体无人机研制历程始于2005年成都飞机设计研究所研制成功的中国首款察打一体化无人机“翼龙”,研制起点很高,发展也很快,一直紧跟世界步伐,之后又生产了著名的彩虹系列,彩虹-3、彩虹-4等型号的察打一体无人机。现在我国研制出的产品不光装备我军,还广泛出口巴基斯坦、阿联酋、沙特和伊拉克等国。其中,彩虹-4和“翼龙”无人机被沙特和伊拉克军队在反恐作战中大量使用,经受住了实战检验,证明了我国在察打一体无人机领域的研制实力。

中国第一款长航时察打无人机:翼龙


※ 研制历程

翼龙无人机是我国第一款或者说是第一款研制成功的具有中空、长航能力的集侦察打击于一体的无人机系统。2005年,成都飞机设计研究所开始有研制一款具备较高技术水平的无人机这样的目标。当时国内在无人机实用化研制方面还并不多,因此进行了一些军方和市场调研,最终决定将无人机定位为中型、中空、长航时,既能执行侦察任务,又能挂载武器具备打击功能。2007年就研制出第一架原型机,并在2007年10月完成了首飞,于2008年完成性能/任务载荷飞行试验。现在的翼龙无人机模型,实际上是最新型号,也是最终定型的样子,与之前飞机相比做了一些改进,外观上能看到的改进主要是在后机身部分做了一些减阻设计,使其在性能方面更为完善,外观上看起来更漂亮。



※ 性能特点

从外观上看,翼龙和美国的“捕食者”A型无人机有些相似,但实际上机身内部的结构包括强度设计完全不一样。这种盔式截面形机头、水滴式细长机身、大展弦比机翼和“V”形尾翼等气动布局在中空、长航时无人机领域其实是很普通的,属于传统亚音速飞机的典型机身布局,像翼龙无人机采用的平直中单翼,在中低速飞行状态下有着极佳的气动效率,超长的翼展也增加了机翼面积,提高了飞机的升力,能保证该机在100多千米/小时速度段的巡航飞行是最经济的,这样才能保证其续航时间。而且外观上如果仔细对比的话,就会发现二者的机翼很不一样,虽然都属于大展弦比平直机翼,但翼形却不相同,“捕食者”的机翼更长一些,翼展也更大。

发动机方面,翼龙无人机采用的是奥地利的ROTAX航空发动机,该发动机是一款非常成熟的产品,全世界超过90%的超轻型飞机和无人机都选用该公司的发动机。发动机安装在机身尾部,这样可以避免发动机产生的震动和排出的尾气对光电侦察设备产生影响。



翼龙无人机长约9米,翼展14米,最大飞行高度5000米,巡航速度160千米/小时,最大飞行速度280千米/小时,可连续飞行20小时,航程近4000千米,可执行侦察、打击等多种作战任务。翼龙无人机的尾翼采用的是上反式“V”型结构,V型尾翼布局结构相对于平尾加垂尾的常规布局而言,可以用较少的部件同时实现平尾和垂尾的作用,可以有效减小飞机的结构重量和飞行阻力。而且V型尾翼还能有效地降低雷达反射面积,具有一定的隐身特性。采用上反式“V”形尾翼结构,可以尽量减少尾翼可能发生的擦碰几率,减少维护工作量,缩短无人机的再次出动时间,提高其执勤率。



从模型上能看到,翼龙无人机的头部明显隆起一个鼓包,这个鼓包其实是一个透波的整流罩,里面用来安装卫星通讯天线,整流罩可以掀开,以便维护天线。里面安装的卫通天线其实就是一个“锅”状的天线,而且这个“锅”状天线要随时摆动以便时刻对准天上的卫星,所以要满足天线的尺寸和转动空间要求,机头才必须设计成鼓包状。世界上几乎所有远程的无人机上都装有这种天线,以便通过卫星中继来与地面站取得联系,这样无人机的航程才能达到上千千米,否则受地球曲率影响,无人机的控制半径就只有一两百千米。

翼龙无人机的起落架系统采用的是和战斗机一样的前三点式起落架结构,前起和主起在起飞后均可收进机腹,前起落架更是带有液压缓冲装置,可以消耗和吸收无人机着陆时的撞击和颠簸能量,以减小可能对机载侦察设备,尤其是精密光学传感器造成的损伤。目前的侦察设备主要是机头下部的球形光电传感器,该光电球可以360度旋转,具备昼/夜光电侦察、电视摄像、激光测距、激光定位和指示打击等功能。该机可以长时间在目标区域上空巡逻,而且在执行侦察任务时,还可以选择点目标侦察和区域侦察等多种侦察模式进行,无人机会根据侦察模式自主飞行扫描,并将拍摄到的图像和照片通过数据链系统传回地面站供情报人员分析,并同时传送给上一级的战术作战中心,供指挥人员决策。

※ 应用情况

目前翼龙是军民两用,并且已获出口订单。翼龙无人机在设计上侧重于军用,并不是专为外贸设计的,而是国内外都用,只是国内和国外使用的型号可能不同。翼龙的技术指标和使用视频一经展出就引起了轰动,有国外媒体在评价翼龙无人机时认为,该机在性能上不会完全等同于美军的“捕食者”无人机,两者之间不存在代差,翼龙无人机的性能或许将不亚于美军的“捕食者”,但价格却远比对方低得多。目前,翼龙无人机已经实现了批量出口交付。

除去军事用途,翼龙在民事和科学研究领域也是大有用途的,这主要是该机是基于军事用途设计的,因此从基本性能角度来讲,比民用的无人机更好,起码载荷和续航时间就比一般的民用无人机大很多,这样就可以搭载更多的设备执行如灾情监视、辑毒走私、环境保护、大气研究,以及地质勘探、气象观测、大地测量、农药喷洒和森林防火等。此外,翼龙无人机在边境地区巡逻和反恐领域也将会有用武之地。

多用中空长航时无人机:彩虹-4


※研制历程

中国航天空气动力研究院将其研制的彩虹系列无人机从多用途侦察的彩虹-1、彩虹-2、彩虹-91及彩虹-92到察打一体的彩虹-3、彩虹-4等。这其中,彩虹-4无人机的关注度最高,因为该机是彩虹无人机家族中最大的一款,该机采用正常式气动布局,大展弦比中单翼、V形尾翼结构,机翼带有襟翼和副翼,机长10米左右,高3米多,翼展18米,最大起飞重量超过2吨,该机全副武装,机身挂架上满挂着反坦克导弹和精确制导炸弹,气势逼人。


十一院具有丰富的无人机研制经验,自1999年开始从事无人机研制工作,坚持走自主创新、自主研发的道路,2004年,在没有任何外援和经验借鉴的情况下,自主设计研制出第一架具有自主知识产权,具备全自主飞行能力的“彩虹-1”无人机。此后,乘胜追击,“彩虹-1”批量生产、“彩虹-2”研制成功,随后,顺应国际发展潮流研制出一型多用中空长航时“彩虹-4”无人机系统,丰富了彩虹无人机产品型谱。

2016年5月中旬,十一院彩虹无人机试验团队在北京及西部某试验基地,先后联合完成了两个架次的“彩虹-4”无人机卫通靶试试验,试验圆满成功。实现了从多年前超视距传输侦察信息向对地打击控制的跨越,有效提升了“彩虹-4”察打一体无人机武器系统的作战效能,能在千里之外遥控侦察与实施导弹攻击,同时高清光电载荷使得目标定位和打击精度大幅提高。此次试验中,首架次“彩虹-4”无人机系统搭载现有光电侦察载荷和AR-1导弹,首次进行卫通靶试试验。试验中视距地面站控制无人机的起飞和降落,卫通地面站则在1000公里外通过卫星中继数据链控制无人机进行武器靶试试验,真正实现了“彩虹-4”无人机系统超视距测控与信息传输。第二架次试验“彩虹-4”搭载新一代光电侦察载荷和AR-1导弹,测试高清光电侦察载荷性能及与现有武器系统的兼容配合情况。试验表明,新一代高清光电载荷在各个方面都具有较大的性能提升。

2018年1月,国产“彩虹-4”无人机完成多型弹药实弹打靶试验,试验历时6天并取得圆满成功。



※ 性能特点

“彩虹-4”无人机测控与信息传输系统采用C/UHF双波段视距数据链进行无人机遥控、遥测、跟踪定位和侦察信息的实时传输。受无线电视距的限制,视距数据链最大通信距离为250公里。发动机方面,目前装的是活塞式发动机,奥地利的ROTAX发动机,很多无人机和轻型飞机都用的这种发动机。彩虹-4无人机虽然比较大,翼展也很长,但这款飞机并不强调飞行速度,最大飞行速度不超过300千米/小时,活塞式发动机就足以满足动力要求。

气动布局采用长航时无人机主流设计,主要是通过采用高升阻比的气动设计,大尺寸机翼等设计来提高其滞空时间;发动机后置、机载设备前置有利于平衡飞机的重心,还能避免发动机尾气对光电设备的影响;上反式V型尾翼布局结构相对于平尾加垂尾的常规布局而言,可以用较少的部件同时实现平尾和垂尾的作用,可以有效减小飞机的结构重量和飞行阻力,而且V型尾翼还能有效地降低雷达反射面积,具有一定的隐身特性。



标准挂载下的有效航程在3500千米左右,就是在装载必要的侦察设备和4枚弹药情况下的航程是3500千米。如果仅仅执行侦察任务,不挂载弹药的话,航程还可以增加。该机的滞空时间超过40小时,可以连续飞行两天两夜执行远程侦察或打击任务。操作系统方面,与其他大、中型无人机一样,都是通过固定地面站来对飞机进行控制和操纵的,一座地面站可以控制多架无人机执行任务。地面站有固定式和移动式两种,固定式就是将设备和天线安装在无人机基地内,控制本机场内的无人机起飞、降落以及任务执行等,也可以通过卫星进行远程控制。移动式是将操控台和卫通天线、数据链天线等设备集成到一个移动方舱上,移动方舱大小和一个集装箱差不多大,可以用车辆或飞机运输,方便前沿部署。



主要侦察设备是机头下部的球形光电传感器,该光电球可以360度旋转,具备昼/夜光电侦察、电视摄像、激光测距、激光定位和指示打击等功能。而且由于该机的续航时间高达40个小时,因而可以执行长时间的巡逻和监视任务。无人机会根据侦察模式拍摄照片或视频,并将拍摄到信息通过数据链系统传回地面站供情报人员分析。

中国最大最重的军用察打一体无人机:彩虹-5


※研发历程

彩虹系列无人机系由中国航天科技集团公司下属的航天空气动力技术研究院(十一院)研发,开始的彩虹-1和彩虹-2型无人机体量和尺寸相对较小,随着技术发展,彩虹系列无人机越来越朝向大型化发展,2015年末在深圳“尖兵之翼”无人机大会上展出的彩虹-5无人机尺寸和起飞重量更大,外媒更将其称为“中国最大最重的军用察打一体无人机”。该机已于2015年8月在中国西北部某机场成功完成首飞。

※性能特征

挂载力强。彩虹-5翼下设有6个挂点,一次可挂载16枚不同类型的空地导弹,最大载荷达1吨,比彩虹-4的载重能力提高了2.5倍。彩虹-5的机身的体量是彩虹-4的两倍,比彩虹-4的设备舱空间增加了很多,可挂载体积和重量更大的任务载荷。如中型多功能对海雷达和电子战设备以及各种复杂的精确制导武器等,这必将使彩虹-5的作战效能大大提升。



升阻比高。彩虹-5用复合材料制成,翼展达21米。它延续了彩虹-4的成熟气动布局,但采用了更大展弦比和升阻比的翼型,并采用襟翼增升技术,使其起飞升力提高了30%。彩虹-5无外挂设备时的升阻比达到25以上,比性能先进的波音737还要高出40%。这就大大缩短了彩虹-5的起飞距离,降低了起飞速度,提高了无人机的经济性。

航时超长。目前,彩虹-5采用航空汽油活塞发动机,具有优良的油耗率,可连续飞行数十个小时,远远高出彩虹-4的十几小时,也远超美国先进的同类无人机“捕食者”B。未来改进型彩虹-5续航能力将更长,到2017年年底,彩虹-5无人机可望换装国产重油发动机。重油燃值高、不易挥发、价格便宜,但燃烧剧烈,对发动机设计和零部件精密制造技术要求高。国外已开始推广使用重油发动机。一旦彩虹-5采用重油发动机,不仅可打破西方国家对重油发动机技术的垄断,而且可使彩虹-5的航时达到“捕食者”B的两倍。“彩虹-5”能连续飞行40小时,改进型的续航能力甚至达120小时,意味着它的最大飞行距离将超过1万公里。这点在执行远程对地打击时尤其重要。“彩虹-5”能直扑3000公里外的目标,并在目标区停留足够时间(10-20小时)。“彩虹-5”未来还可改装为小型低成本预警机,它能执行诸如联合对地监视、指挥控制、电子信息侦察与对抗、战场综合态势感知等任务。对于中小国家而言,这意味着能用低成本获得强大的综合态势感知能力,极大提高国家的战争潜力。

武器能力提升。彩虹-4拥有4个挂架,可以挂载4枚小型空地精确制导武器,主要是FT-5激光制导炸弹和AR-1小型空地导弹,通过安装复合挂架,彩虹-4可以超量挂载6枚机载武器,但这需要以大幅度牺牲航程为代价。而彩虹-6的武器能力则大大提升,900千克的有效载荷,可以使其轻松使用复合挂架,在4个挂点挂载8~10枚AR-1空地导弹,或FT-5型100千克级精确制导炸弹,以及更新的FT-7炸弹。而彩虹-5的传感器系统经过此前的使用和调整升级,其激光目标指示、激光测距和光电侦察定位功能更为精确和完善,这也会在一定程度上提升目标打击精度。其可以精确侦察定位80千米范围半径内的各种类型目标。同时可以看到,彩虹-5并没有因为载荷大幅增加而打算使用更重的炸弹,追求低附加损伤和精确打击,才是这型察打一体无人机的首要目标。此外,彩虹-5的侦察系统也有一定升级,据设计人员介绍,它携带能穿透墙壁的雷达,以便追踪建筑物内的目标。



※出口前景

在公布彩虹-5无人机的同时,中国航天科技集团也透露了一些彩虹系列无人机的外贸信息,石文总设计师表示,目前该公司已经出售了若干架彩虹-3型无人机给几个国家的用户。同时,该院也正在计划向国际市场推出彩虹-5的出口型,执行对地攻击、侦察和运输任务。出口型彩虹-5的性能相比自用型略有下降,有效载荷约为480千克,但对于不少外国用户而言,彩虹-5具有良好的技战术性能和性价比,外贸前景十分广阔。

云影察打一体无人机


※研制历程

云影由中航工业成飞研制,在实现有人战机跨越式发展的同时,大力推进新型无人机的研制,成果丰硕,云影就是其中的佼佼者。其实云影最早是基于我们国家军方立项的某型无人机而研发的,而自用型主要是开发了侦察功能,即作为侦察平台使用,随后又在侦察型的基础上,进一步开发出了察打一体功能,用于外贸出口。经过中央相关部门的审核批准,在2016年10月拿到了出口许可。目前这个无人机有一半的功能比如侦察功能,在国内已经服役使用了,而另一半的功能即察打一体功能还在做测试。技术完成度已经达到了80%,还有很多后续工作是需要通过跟用户谈判,根据其所需要的具体配置,来进行相应的装配、试验和生产。



※性能特征

云影是一款新的高空高速无人机,它主要是用来对中等烈度对抗条件下的目标实行精确打击。从设计上来看,云影无人机机长9.05米,翼展17.8米。具有优异的气动特性,采用小后掠角大展弦比下单翼,V型尾翼、背负式S弯进气道。别的无人机,主要是在有全部的战场制空权的情况下使用的,而这款飞机可以直接进入战区,尤其是像对付叙利亚ISIS伊斯兰国这样的武装力量,他们有大规模的地面部队,有一定的防空力量,但并不很强,那么这款飞机就可以对它实施远距离、或者对目标进行临空轰炸等。这款飞机既有远距离侦察型,还有远距离察打型,它们可以组队作战,形成空中协同作战网络。

总结起来,云影与翼龙和彩虹等无人机的区别,主要就是三点,第一,高空高速;第二,参加中等烈度战争;第三,既能侦察也能察打一体。而翼龙主要设计点是中高空长航时和察打一体均衡的性能;彩虹-5更不一样,它采用活塞式螺旋桨发动机,没有追求高空飞行性能,更追求中空长航时性能,把长航时这个设计点做到极致;如果具体比参数,云影的机长跟翼龙相当,都是9米出头,翼展要比翼龙长3米,但它飞行速度超过600千米,超过翼龙I一倍还多(280千米/小时)。它外形虽然乍一看跟翼龙和彩虹-5有点像,但其实设计点完全不一样,是完全不同的无人机。



云影是针对中等烈度战争环境而研发的,所谓中等烈度战争环境,就是指在这种作战环境下,敌方没有中远程的大型防空导弹武器,而有中近程的车载式、肩扛式防空导弹,可以打10千米左右高度。在这种情况下云影可以大展身手。之所以强调这点,是因为这是云影目前独有的一个特点,国内其他一些无人机,主要是在低烈度战争条件下作战,也就是说我方掌握完全的制空权,敌人基本没有防空武器,在这种情况下才能很好的使用。

云影的招牌是高空高速,鉴于目前服役的无人机中还没有超声速飞机,因此高速就是指高亚声速,而高空,则是指云影能够飞到14到15千米高度,速度能够达到600千米/小时以上(最大速度620千米/小时)。它之所以具备这一能力,与其采用了涡喷发动机作为动力系统是有直接关系的,涡喷发动机推力大,使用高度高于涡桨和活塞式发动机,它能够让云影飞得更快、更高。

云影察打一体型具有很强的攻击力,它的机翼下左右各有2个挂点(共4个),可以选用复合挂架,最多可悬挂6枚武器,最大载弹量可达400千克。可以携带100千克/50千克的各种导弹/炸弹。可以挂载的各种武器弹药包括:FT-7精确制导炸弹、“蓝箭”-21空地导弹、YJ-9E小型多功能导弹、GB4型100千克激光制导炸弹、CS/BBM3型50千克卫星制导炸弹、CS/BBM2型100千克滑翔卫星制导炸弹、LS-6/50NLS制导炸弹、AM-300M小型多用途空地导弹、LS-6/100NLS制导炸弹等,最大射程从20千米到40千米不等。



关键词:无人机