形形色色的無(wú)人機(jī)已經(jīng)成為未來(lái)信息化、網(wǎng)絡(luò)化戰(zhàn)爭(zhēng)基礎(chǔ)性的作戰(zhàn)裝備,各國(guó)對(duì)于無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展也不遺余力。然而很多人對(duì)于無(wú)人機(jī)系統(tǒng)及其技術(shù)全貌卻并不一定有著清晰的了解。航空專家傅前哨將通過(guò)一系列文章,向你闡述無(wú)人機(jī)的相關(guān)技術(shù)及最新發(fā)展。
Q最近10多年來(lái),世界上掀起了一股無(wú)人機(jī)熱,美、俄、英、法、德和以色列等國(guó)相繼開(kāi)發(fā)出了一系列的軍用無(wú)人機(jī),并在局部戰(zhàn)爭(zhēng)中廣泛使用。航模與無(wú)人機(jī)的主要區(qū)別是什么?對(duì)此,你是如何看的?
A近年來(lái),與軍用無(wú)人機(jī)相關(guān)的新聞報(bào)道日漸增多,引起了許多人的關(guān)注。我也聽(tīng)到過(guò)類似的“什么是航模,什么是無(wú)人機(jī)?”的問(wèn)題。一些專家的回答是,動(dòng)力航模與動(dòng)力無(wú)人機(jī)的最大差別在于:后者裝有任務(wù)載荷,且由程序控制,它的飛行距離比較遠(yuǎn)。而前者未配任務(wù)設(shè)備,并采用目視遙控的方式進(jìn)行操縱,其活動(dòng)區(qū)域比較小。因此,不帶任務(wù)載荷、采用遙控方式的飛行器,個(gè)頭再大也是航模,而配有任務(wù)設(shè)備,采用程序控制方式的飛行器,尺寸再小也是無(wú)人機(jī)。
這個(gè)解釋有它一定的道理,但在概念上并不準(zhǔn)確。采用遙控還是程控并不能成為區(qū)分航模與無(wú)人機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。要知道,多數(shù)微型無(wú)人偵察機(jī)就選擇了遙控方式。而如果在普通的航模上安裝最簡(jiǎn)單的照相機(jī)、攝像機(jī)、拉煙器、傳單等物品,你說(shuō)它是什么?其實(shí),所謂“航模與無(wú)人機(jī)之間有什么差別”的問(wèn)題,本身便有問(wèn)題,就好像有人問(wèn)你,小轎車與汽車有什么不同一樣。你如何回答?正確的答案為:小轎車僅僅是汽車的一種。
對(duì)該問(wèn)題,我個(gè)人的看法是:航模也是無(wú)人機(jī),它是無(wú)人機(jī)家族中的一個(gè)成員,可歸為民用無(wú)人機(jī)之列。其實(shí),航模本身的分類也很多,如玩具航模、競(jìng)技航模、特技表演航模、廣告宣傳航模、縮比技術(shù)驗(yàn)證航模等等。它們也可以稱為玩具無(wú)人機(jī),競(jìng)技無(wú)人機(jī),特技表演無(wú)人機(jī)、廣告宣傳無(wú)人機(jī)、縮比技術(shù)驗(yàn)證無(wú)人機(jī)。
Q應(yīng)該如何給動(dòng)力無(wú)人機(jī)下定義呢
A如果將無(wú)動(dòng)力的彈射航模,氣球一類的飛行器排除在外,那么,似乎可以這么給無(wú)人駕駛飛行器下定義:由遙控設(shè)備、線控設(shè)備或自備程序控制裝置操縱的、帶動(dòng)力的、不載人的可控飛行器,稱為無(wú)人駕駛飛行器。簡(jiǎn)單地講就是“沒(méi)有人在機(jī)內(nèi)駕駛的帶動(dòng)力的飛行器”。
Q為什么稱為無(wú)人駕駛飛行器而不是無(wú)人駕駛飛機(jī)?
A因?yàn)闊o(wú)人駕駛飛行器是個(gè)大概念,而無(wú)人駕駛飛機(jī)是個(gè)小概念。無(wú)人駕駛飛機(jī)僅為無(wú)人駕駛飛行器的一個(gè)分支。嚴(yán)格地講,一般意義上的無(wú)人機(jī),指的是無(wú)人駕駛飛機(jī)、無(wú)人駕駛直升機(jī)、無(wú)人駕駛旋翼機(jī)等比重大干空氣的飛行器,不包括無(wú)人駕駛飛艇一類的比重小于空氣的航空器。但也有人將無(wú)人機(jī)特指為無(wú)人駕駛的固定翼飛機(jī),而把無(wú)人駕駛直升機(jī)、無(wú)人駕駛旋翼機(jī)分別簡(jiǎn)稱為無(wú)人直升機(jī)、無(wú)人旋翼機(jī)等等。
Q你能詳細(xì)談?wù)劅o(wú)人駕駛飛行器的分類嗎?
A無(wú)人駕駛飛行器按其飛行時(shí)所在的主要空間來(lái)劃分,可分為無(wú)人駕駛航天器和無(wú)人駕駛航空器兩大類。前者又稱為無(wú)人駕駛空間飛行器,其典型代表有各種人造衛(wèi)星、空間探測(cè)器,無(wú)人駕駛航天飛機(jī)(如前蘇聯(lián)研制的“暴風(fēng)雪”號(hào)航天飛機(jī))等,這類航天器一般都由運(yùn)載火箭送入宇宙空間,也有由重型飛機(jī)帶到高空發(fā)射的。無(wú)人駕駛航空器亦稱無(wú)人駕駛大氣層飛行器。它又可分為輕于空氣的和重于空氣的無(wú)人駕駛航空器兩類(近太空無(wú)人駕駛飛行器的活動(dòng)區(qū)域沒(méi)有脫離大氣層,仍應(yīng)歸類為無(wú)人駕駛航空器)。輕于空氣的無(wú)人駕駛航空器(浮空器),主要有無(wú)人駕駛氣球和無(wú)人駕駛飛艇。
Q重于空氣的無(wú)人駕駛航空器都有哪些種類?
A重于空氣的無(wú)人駕駛航空器主要包括:無(wú)人駕駛固定翼飛機(jī)、無(wú)人駕駛直升機(jī)、無(wú)人駕駛直升飛機(jī)(即無(wú)人駕駛垂直起降飛機(jī))、無(wú)人駕駛旋翼機(jī)、無(wú)人駕駛直升旋翼機(jī),無(wú)人駕駛直升旋翼飛機(jī)、無(wú)人駕駛撲翼機(jī)、無(wú)人駕駛地面效應(yīng)飛行器、無(wú)人駕駛氣墊船等等。從某種意義上講,巡航導(dǎo)彈,空對(duì)空導(dǎo)彈、地對(duì)空導(dǎo)彈、空對(duì)艦導(dǎo)彈,飛航式誘餌等也可劃入重于空氣的無(wú)人駕駛航空器的范疇。
Q“直升旋翼機(jī)”、“直升旋翼飛機(jī)”都是些什么樣的“飛行機(jī)器”,直升機(jī)是否為直升飛機(jī)的簡(jiǎn)稱?
A我們知道,飛機(jī)與直升機(jī),旋翼機(jī)并非同一類航空器,那么“直升飛機(jī)”與直升機(jī)亦不可混為一談。因?yàn)榍罢呤羌婢咧鄙龣C(jī)和飛機(jī)特點(diǎn)的,能夠垂直起降和空中懸停的固定翼飛行器(vertical takeoff andlanding aircraft,簡(jiǎn)稱VTOL)。
對(duì)直升飛機(jī)的定義是:能夠垂直起飛和降落,并具備懸停能力的固定翼飛機(jī)。其典型代表有英國(guó)的“鷂”式攻擊機(jī),美國(guó)的V22傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)等。
Q直升飛機(jī)實(shí)際上是飛機(jī)技術(shù)與直升機(jī)技術(shù)相結(jié)合而形成的新品種航空器。那么,直升機(jī)與飛機(jī)、旋翼機(jī)“混血”,又會(huì)產(chǎn)生出什么樣的東西呢?
A美國(guó)麥克唐納公司于20世紀(jì)50年代中期試飛過(guò)一種復(fù)合式垂直,短距起降飛行器,其空軍編號(hào)為XV-1。該機(jī)裝有一臺(tái)550馬力的發(fā)動(dòng)機(jī),推進(jìn)式螺旋槳設(shè)在機(jī)身后部,以提供向前飛行的動(dòng)力。螺旋槳滑流噴在尾翼和方向舵上,還可產(chǎn)生穩(wěn)定與操縱力矩。在其機(jī)身背部配備了一副由葉尖噴嘴驅(qū)動(dòng)的旋翼,用以提供垂直起降和懸停時(shí)的向上的拉力。XV-1在空中平飛狀態(tài),葉尖噴嘴停止工作,依靠前方的來(lái)流吹動(dòng)旋翼旋轉(zhuǎn)。此時(shí),它就變成了一架純粹的旋翼機(jī)。
英國(guó)的費(fèi)爾雷公司于1957年也試飛過(guò)一種與XV-1類似的飛行器——“羅托達(dá)因”,但它的幾何尺寸和重量要大得多。該機(jī)垂直起降和懸停時(shí),用裝在葉尖上的小型加壓噴射器帶動(dòng)位于機(jī)背上的旋翼旋轉(zhuǎn),以形成向上的舉力。轉(zhuǎn)至平飛狀態(tài)時(shí),加壓噴射器停止工作,憑借兩臺(tái)渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)常規(guī)螺旋槳,提供向前運(yùn)動(dòng)的拉力并利用飛機(jī)前進(jìn)時(shí)在機(jī)翼和旋翼上產(chǎn)生的氣動(dòng)升力支撐飛機(jī)的重量。其最大飛行速度可達(dá)370千米/小時(shí)。要比一般的直升機(jī)飛得快。這種可搭載乘員50~70人的大型垂直/短距起降運(yùn)輸機(jī),實(shí)際上是直升機(jī),固定翼飛機(jī)和旋翼機(jī)的復(fù)合體。
有人將XV-1、“羅托達(dá)因”等具有特殊功能的航空器統(tǒng)稱為直升旋翼機(jī)。但從其飛行原理看,“羅托達(dá)因”有些名實(shí)不符。嚴(yán)格地講,把這類的航空器定義為直升旋翼飛機(jī)更合適,因?yàn)樗鼈冇袃蓚€(gè)不同的主升力面——旋翼和固定翼,且旋翼能以兩種不同的方式工作。
Q現(xiàn)代的無(wú)人駕駛航空器又是什么時(shí)候問(wèn)世的?
A現(xiàn)代意義上的無(wú)人駕駛飛機(jī)誕生于上個(gè)世紀(jì)第二個(gè)10年。1917年,英國(guó)人研制成功了世界上第一架無(wú)人駕駛飛機(jī)。他們企圖用該機(jī)執(zhí)行軍事任務(wù),但未能實(shí)現(xiàn)。因?yàn)檫@架翼展6.7米,裝一臺(tái)35馬力發(fā)動(dòng)機(jī)的無(wú)人機(jī)試飛并不順利,研制計(jì)劃被迫中止。后來(lái),英、美,蘇等國(guó)繼續(xù)研究,并于20世紀(jì)30年代取得了較大的進(jìn)步,出現(xiàn)了幾種可作為靶機(jī)使用的無(wú)人機(jī)。
與飛機(jī)相比,可控的載人直升機(jī)、載人旋翼機(jī)問(wèn)世較晚,最早的能正常操縱的實(shí)用型直升機(jī)是于1936年6月試飛成功的。但直升機(jī)真正投入批量生產(chǎn),并大量使用,則是40年代中后期的事。由于制作工藝相對(duì)復(fù)雜,無(wú)人駕駛直升機(jī)、無(wú)人駕駛旋翼機(jī)的誕生比有人機(jī)還要推遲一段時(shí)間。
Q如何根據(jù)用途給現(xiàn)代軍用無(wú)人機(jī)分類?
A軍用無(wú)人機(jī)可細(xì)分為作戰(zhàn)無(wú)人機(jī)、勤務(wù)保障與支援無(wú)人機(jī)等。前者包括無(wú)人駕駛戰(zhàn)斗機(jī)、無(wú)人駕駛攻擊機(jī),無(wú)人駕駛轟炸機(jī)、反輻射攻擊無(wú)人機(jī)等。后者主要有:圖像偵察無(wú)人機(jī)、電子偵察無(wú)人機(jī),電子干擾無(wú)人機(jī)、氣象觀測(cè)無(wú)人機(jī)、氣象戰(zhàn)無(wú)人機(jī)、中繼通信無(wú)人機(jī),預(yù)警無(wú)人機(jī)、目標(biāo)指示/目標(biāo)照射無(wú)人機(jī),火炮校射無(wú)人機(jī)、靶機(jī)、誘餌機(jī)、心理戰(zhàn)無(wú)人機(jī)等等。隨著技術(shù)的發(fā)展,今后還會(huì)出現(xiàn)各種各樣的特殊用途的軍用無(wú)人機(jī)。
Q有人把無(wú)人機(jī)劃分為大、中、小、微等幾類,但很難給人以清晰的概念,對(duì)此你有何看法?
A人們一般是依據(jù)飛機(jī)的幾何尺寸、起飛重量、有效載荷等技術(shù)參數(shù),將戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等有人駕駛的飛行器,劃分為大型、中型和小型等幾類。例如,專家們往往把正常起飛重量10噸以下的戰(zhàn)斗機(jī)稱為輕型戰(zhàn)斗機(jī),將正常起飛重量15噸左右的戰(zhàn)斗機(jī)稱為中型戰(zhàn)斗機(jī),正常起飛重量超過(guò)20噸則為重型戰(zhàn)斗機(jī)。
將不同機(jī)種的有人駕駛飛機(jī)分為大、中、小三類,用于分析和研究問(wèn)題足夠了,在概念上也很容易理解,一般不會(huì)產(chǎn)生歧意。但對(duì)無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)可就沒(méi)有那么簡(jiǎn)單了。
與有人駕駛的飛機(jī)相比,現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的種類繁多,它們的幾何尺寸、起飛重量和任務(wù)載荷相差極大。有人駕駛飛機(jī)在尺寸、重量和發(fā)動(dòng)機(jī)功率等方面有一個(gè)最小的極限標(biāo)準(zhǔn),那就是:飛行平臺(tái)必須能夠承載一個(gè)成年人的重量。
有人駕駛飛機(jī)在“做小”方面有下限,在“做大”方面目前還沒(méi)有明確的上限(主要是看經(jīng)濟(jì)性能否接受、起降場(chǎng)所和機(jī)體結(jié)構(gòu)能否承受)。而對(duì)無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō),“做大”的情況與有人機(jī)類似,而“做小”的極限范圍則大大拓寬了,目前,最小的無(wú)人機(jī)只有幾克重。由此,便帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題:如何給無(wú)人機(jī)分級(jí)?僅僅將它們分為大、中、小型等級(jí)別,是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,因?yàn)槟壳白畲蟮挠腥笋{駛飛機(jī)與最小的有人駕駛飛機(jī),在重量上頂多相差幾千倍,而最大的無(wú)人機(jī)與最小的無(wú)人機(jī)之間則相差千萬(wàn)倍以上,它們?cè)诳諝鈩?dòng)力學(xué)、動(dòng)力系統(tǒng)、能源、控制手段、信息采集與傳輸裝置、使用條件,飛行特性、放飛方式、回收方式等方面,存在著非常大的差異,技術(shù)探索的領(lǐng)域也不一樣。因此,有必要對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行更為細(xì)致的分級(jí)。
我個(gè)人的看法是,根據(jù)目前已研制成功的各型無(wú)人機(jī)的重量,用途、特點(diǎn)等等,大致可將它們劃分為下面幾類:
超巨型無(wú)人機(jī),100噸以上。
巨型無(wú)人機(jī):標(biāo)準(zhǔn)重量50噸左右。
超重型無(wú)人機(jī):標(biāo)準(zhǔn)重量20噸。
重型無(wú)人機(jī):標(biāo)準(zhǔn)重量10噸左右。
大型無(wú)人機(jī):標(biāo)準(zhǔn)重量3-5噸。
中型無(wú)人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)重量1噸左右。
輕型無(wú)人機(jī):100-500千克級(jí);標(biāo)準(zhǔn)重量200千克左右。
超輕型無(wú)人機(jī):10~100千克級(jí);標(biāo)準(zhǔn)重量50千克左右。
小型無(wú)人機(jī)(small UAV.SUAV):1-10千克級(jí);標(biāo)準(zhǔn)重量7千克。
微型無(wú)人機(jī)(Micro UAV,MAV):100-500克級(jí):標(biāo)準(zhǔn)重量200克。
超微型無(wú)人機(jī)(Nano Air Vehicle.NAV)標(biāo)準(zhǔn)重量10克。
美國(guó)國(guó)防部的裝備管理部門(mén)對(duì)SUAV、MAM和NAV等微小型無(wú)人機(jī)有明確的定義。例如,根據(jù)軍方的規(guī)定,NAV在任何方向的尺寸都不得大干50-75毫米,重量10克左右(包括2克的任務(wù)載荷)。
按照上面的分類方法,我認(rèn)為無(wú)人機(jī)大致可以分為8個(gè)級(jí)別,這些級(jí)別及其各自代表機(jī)型如下重型(RQ-4“全球鷹”)、大型(RQ-3A“暗星”)、中型(RQ-1“捕食者”)、輕型(RQ-7B“影子200”)、超輕型(“敢死蜂”)、小型(RQ-11“大烏鴉”)、微型(“大黃蜂”),超微型(“翼果”)。