新概念微型旋翼无人机最新进展/赖文娟,等

微型旋翼无人机可执行空中侦察、信息中继、战场监视任务,同时也可执行压制敌方火力、对地攻击、对空作战任务,将可能成为未来战场的重要航空武器装备——

Small Arms - - Contents - 编辑/刘兰芳

着眼于高科技战争、边防侦察巡逻以及反恐等军事需求,针对未来信息化战场快节奏、新形势、新应用、新任务需求牵引,飞行器作战平台逐渐朝着“五化”,即信息化、隐形化、小型分散化、遥控化和无人化方向发展。

随着嵌入式处理器技术、微传感器技术、微电子技术、信息融合处理技术、新型材料技术的迅猛发展,新概念轻武器设计取得了突破性的进展。新概念旋翼无人机打破常规,采用新颖的设计理念,综合运用模块化设计与新型结构,解决了传统无人机因侦察手段和平 台机动性不足导致的受地域限制较大以及链路带宽窄、电池续航时间短和飞行姿态易受环境干扰等问题。

新概念旋翼无人机相较传统无人机在功能上有所突破、在性能水平上有显著提高,具有可以跟随远端站基础平台移动,实现高空伴飞侦察、边境布防监控、空中中继通信,在加装火力载荷后,可以实施陆航分队远程火力突击任务,填补营级以下分队直属空中力量的空白,以高度集中、自主的指挥体制取 代多层级的集中指挥,且自身防毁伤效能高。在新的反恐形势下,新概念微型旋翼无人机必将凭借其优异的性能成为轻武器装备中的佼佼者。

新概念微型旋翼无人机技术优势

以色列航宇工业公司(IAI)美国子公司斯塔克航宇(Stark Aerospace)公司研制的新概念微型旋翼无人机,于2015

年6月向美国政府交付,首架命名为

“悬停灯(HoverLite)”旋翼无人飞机。相较传统的小型无人飞行器(UAV), 该新概念微型旋翼无人机的优势表现为,定点滞空时间更长,回传图像质量更高,抗干扰能力更强,平台自动展开战斗部署时间更短,机动性能更优越,平台适应性更多元化以及无须借用弹射助力起飞,且可有效避免空域使用问题,可在边境侦察巡逻、消防灾害救护、石油和天然气钻井勘探作业等领域广泛应用。

旋翼布局

新概念微型旋翼无人机设有涵道螺旋桨以及4个用于稳定和控制的螺旋桨,可在约50m的高度悬停。无人机旋翼中内置发动机转动件及热端部件,这一设计可有效降低红外和雷达反射,极大提升无人机的生命力指数。

该新概念旋翼无人机的涵道可看作一种环形机翼,其气动特性可在低空低速下增加无人机飞行的助推力,在飞行倾角下提供气动升力,将无人机的升力系统和推进系统有效地结合起来。相比普通螺旋桨产生的滑流会消耗相当一部分的功率, 涵道式螺旋桨可有效将滑流转换成推力,因而涵道螺旋桨最佳工作转速明显高于普通螺旋桨。

四旋翼无人机相互对称的两对旋翼 为y1、y3和y2、y4,通过调整4个旋翼 的转速来实现无人机飞行姿态的控制:通过加大(减小) 旋翼y1的转速,同时减小(加大) 旋翼y3的转速来实现无人机的俯仰运动;通过加大(减小)旋翼y2的转速,同时减小(加大) 旋翼y4的转速来实现无人机的滚转运动;通过加大(减小)旋翼y1和y3的转速,相应减小(加大)旋翼y2和y4的转速来实现偏航运动。

可加装的有效载荷

该旋翼无人机可加装红外摄像机/变倍相机、CCD变倍摄像机和激光测距仪等光电设备,用于提供侦察视频、图像及视距信息。其有效载荷为6kg,最高可达18kg。

系留光电复合线缆

系留光电复合线缆可为新概念旋翼无人机及其载荷供电续航,通过线缆实时上传操控终端的控制信号,无损传输高清侦察视频图像,并与远端站基础平 台保持通信。新概念旋翼无人机创新采用系留光电复合线缆的方式提供动力能源和传输数据,突破了传统无人机电池续航时间短、机载链路带宽窄、无线链路抗干扰能力差、回传侦察视频图像质量低等问题。新概念旋翼无人机通过系留光电复合线缆接收远端站基础平台单元的GPS定位数据,实现与远端站基础平台的同步随行伴飞和自主回落至远端站基础平台单元。

系留光电复合线缆依托远端站基础平台供电系统供电续航时间无限长。这种复合线缆抗干扰能力强,可在复杂电磁环境下正常工作,在47km/h的风速下亦能保持正常。系留光电复合线缆具有轻量化、耐曲绕、抗拉力等特点,其使用高度为50m,最高可达150m。

空中中继通信

新概念微型旋翼无人机可根据应用需求快捷实时实现空中中继组网通信,在整个网络中共享所有定位信息以及实时多视频流;可快速集成额外的传

感器以创建全局视角;与上级指挥及友邻作战系统联通,获取现场地形地貌、气象、环境、地图、视频图像、信息化目标及友邻信息,使通信网络中所有的团队成员参与通信数据的收集和分发;综合打击任务需求和武器状态,分层级对重要目标信息进行有效评估、及时处置。

旋翼无人机采用有线通信和无线通信两种模式的通信模块:有线通信模块通过系留光电复合线缆实时传输操控终端的控制信号、高清侦察视频图像和旋翼无人机平台的飞行信息,与远端站基础平台保持通信;无线通信模块作为有线通信模块的冗余备份保护,在光电复合线缆供电或控制链路故障时,可自动切换至无线传输和启用机载锂电池应急供电方式,以保证旋翼无人机的正常工作。

手持操控终端

手持操控终端通过多传感器采集的飞行姿态信息,可驱动各旋翼控制电机达到指定转速,以实现旋翼无人机的升力系统启动、飞行姿态控制、侦察高度控制和平稳回落;实时显示旋翼无人机侦察视频图像信息,并通过操控系统软件实现图像大小视场聚焦、截屏、通信传输、卫星/地图/地形3种GIS图层切换,将侦察视频情报无缝融入战场地理空间图、显示不同比例的实时移动地图,并可通过操控软件平台解算信息、确定武器打击范围,进而实施打击。操控系统还具备监控其他系统的功能,并在必要时向操作员发出警报。手持操控终端质量轻、体积小,操作便利。

新概念微型旋翼无人机关键技术

微型旋翼无人机凭借其优越的性能,受到了越来越多的关注。微型旋翼无人机利用远端站基础平台隐蔽性对敌人阵地情形、战力部署、工事构筑实施战场侦察,对敌实施火力袭扰、评估敌人火力配置;可伴飞远端站基础平台实施侦察警戒、边防监控、低空打击, 可配装于舰艇、消防车、采矿/天然气管道/石油钻井平台、轮式车等多种平台,具有广阔的应用前景。

数据链抗干扰技术

战场电子战技术的不断革新,无人机数据链将面临更为严峻的电子对抗考验,进而对其数据链抗截获和抗干扰能力提出了更高的要求。根据对未来新概念旋翼无人机的应用需求,需要研究更高性能的抗干扰数据链技术, 特别是研究宽带数据的抗干扰技术,以及适应山区地形或城市电磁环境条件的抗多径干扰技术。

超视距中继技术

针对现代战争无人机多编队执行任务对一站多机数据链和多链路中继数据链的需求牵引,新概念旋翼无人机将加快一站多机数据链技术、多机和多链路无人机测控与信息传输网络技术以及采用空中中继和卫星中继多链路方式的远程无人机测控与信息传输网络技术的研究,应用数字多波束等先进技术, 提高 旋翼无人机的远程数据传输能力。

空地导弹小型化技术

研究空地导弹小型化技术,可使旋翼无人机方便加装火力载荷,对目标实施高效毁伤,填补营级以下分队直属空中力量的火力空白。

结束语

新概念旋翼无人机侦察展开部署时间短、过程自动化程度高,是适应未来陆军立体多维作战的一种新型作战力量。随着新概念旋翼无人机自主态势感知能力、多目标探测识别跟瞄提取能力、信息交互融合处理技术以及高效能弹药的发展,新概念旋翼无人机将逐渐从主要执行空中侦察、信息中继、战场监视等任务的作战支援辅助装备,升级为兼具执行压制敌方火力、对地攻击、对空作战任务的主要作战装备,其将可能成为未来战争的重要航空武器。

中继波 微型旋翼无人机侧视图 GPS天线 红外摄像机/变倍相机、CCD变倍摄像机、激光测距仪 系留光电复合线缆

微型旋翼无人机的旋翼布局俯视图,其设有涵道螺旋桨以及4个用于稳定和控制的螺旋桨

手持操控终端界面显示多重信息,可操控微型旋翼无人机的飞行姿态及起飞与回落等

手持操控终端界面显示状况

空中中继通信组网示意图

多元化平台配装示意图,可配装于轮式车、潜艇、消防车等多种平台,具有广阔的应用前景

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