據(jù)英國《飛行國際》雜志網(wǎng)絡(luò)版2009年8月11日報道，美國極光飛行科學(xué)公司在8月10日美軍的一次內(nèi)部航空飛行器展示中推出了其最新研制成功的“神劍”(Excalibur)垂直起降高速無人機。據(jù)稱，該無人機的動力系統(tǒng)采用渦電混合動力方式，使其既能夠像直升機一樣垂直起降，又能像傳統(tǒng)的固定翼式飛行器一樣在空中高速飛行。

2006年初，美海軍陸戰(zhàn)隊最先向武器研發(fā)機構(gòu)提出了研制一種新型垂直起降無人機的要求。他們希望這種新型無人機不僅可以在空間有限的軍艦甲板或其他復(fù)雜地形下完成起降動作，而且還能有較高的飛行速度，以便及時對已發(fā)現(xiàn)的敵方目標實施火力打擊。在這種背景下，美國極光飛行科學(xué)公司開展了名為“神劍”的新一代無人機的研制工作。

獨特的氣動外形和混合動力系統(tǒng)

極光飛行科學(xué)公司在研制“神劍”無人機之初就為其設(shè)計了與眾不同的氣動外形和一套復(fù)雜的電、渦混合動力系統(tǒng)，從而保證了其具有獨特的飛行能力和突出的作戰(zhàn)能力。

“神劍”無人機的氣動外形十分特別，整體呈不常見的“T”字形布局，有一對很少見的與機身垂直的尾翼。無人機機身長約7m，機身高約2.1m，翼展為6.4m，自身質(zhì)量約1180kg，最大飛行速度在550～852km/h之間(根據(jù)飛行高度的不同而不同)，最大飛行高度可達12km。該無人機設(shè)計的最大有效載荷為545kg(此時需采用短距起飛方式)，機翼下方有4個武器外掛架。

“神劍”無人機的動力系統(tǒng)較一般的無人機要復(fù)雜得多。首先， “神劍”無人機的動力系統(tǒng)由4部分組成，分別是：布置在無人機前端機頭部位的一部涵道風(fēng)扇、布置在無人機左右翼尖上的兩部涵道風(fēng)扇及布置在無人機中央部位的一臺可傾轉(zhuǎn)的渦扇發(fā)動機(美國威廉姆斯公司產(chǎn)品)。

其次，“神劍”無人機的動力系統(tǒng)為電、渦混合式的動力輸出方式。位于無人機前端和左右兩翼翼尖上的涵道風(fēng)扇由安裝在無人機機身上的鋰電池組供電，均為直流電驅(qū)動式風(fēng)扇；而無人機中央部位可傾轉(zhuǎn)的渦扇發(fā)動機則使用傳統(tǒng)的航空煤油作為燃料，燃料箱位于無人機的中部下方?！吧駝Α睙o人機正是在這套復(fù)雜的混合動力系統(tǒng)的驅(qū)動下，實現(xiàn)了垂直起降和高速飛行。其具體運作是這樣的：當“神劍”無人機進行垂直起飛時，機身前部和兩翼翼尖處的3部電驅(qū)動式風(fēng)扇一同作用，為無人機提供1/3的起飛升力，而剩余2/3的起飛升力來自機體中央可傾轉(zhuǎn)的渦扇發(fā)動機，該發(fā)動機的尾噴口在起飛時轉(zhuǎn)為垂直于地平面。而在“神劍”無人機垂直上升到指定高度后，安裝在翼尖兩側(cè)的涵道風(fēng)扇停止工作并縮回機翼中，以減小整個無人機的氣動阻力，有利于提高飛行速度。與此同時，安裝在機體中央的可傾轉(zhuǎn)渦扇發(fā)動機將進氣口轉(zhuǎn)向無人機的機頭方向，為無人機向前高速飛行提供推力。

“神劍”無人機在進行垂直降落時的情況與起飛時正好相反。垂直降落時，無人機先放出翼尖兩側(cè)的涵道風(fēng)扇并使其開始運轉(zhuǎn)，接著機體中央的發(fā)動機將尾噴口逐漸轉(zhuǎn)向垂直于地平面。此后，在所有動力系統(tǒng)的聯(lián)合作用下，實現(xiàn)緩速垂直著陸。

另外值得一提的是，“神劍”無人機的機身下方安裝有帶起降輪的三點式起落架，因此，在有條件的情況下，“神劍”無人機也可以進行常規(guī)的短距離滑跑式起飛和降落。

先進的飛行控制與導(dǎo)航系統(tǒng)

在長期從事無人機的研制工作過程中，極光飛行科學(xué)公司發(fā)現(xiàn)，在作戰(zhàn)和軍事演習(xí)中有半數(shù)無人機是因為后方操控人員的失誤而墜毀。因此，為了使“神劍”無人機如此復(fù)雜的動力系統(tǒng)實現(xiàn)協(xié)調(diào)運作，極光飛行科學(xué)公司為其加裝了美國航空和軍事承包商羅克韋爾·柯林斯公司最新研制的雅典娜一511型飛行控制與導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)是專門為軍用無人機量身定做的一種飛行姿態(tài)控制及精確導(dǎo)航集成系統(tǒng)，自動化、智能化的程度非常高，能夠自主測量、處理、輸入控制“神劍”無人機在進行飛行機動時所需的各種參數(shù)，從而實現(xiàn)無人機在完全自主控制的情況下，進行準確的橫滾、俯仰等空中機動。

雅典娜－511系統(tǒng)甚至還可以智能控制無人機進行十分復(fù)雜的飛行動作，如在無人工干預(yù)的情況下，控制無人機垂直起降時的飛行姿態(tài)及發(fā)動機輸出功率的實時調(diào)整等。這樣，無人機的后方操控人員就可以專心尋找和打擊目標，而不必再為無人機的飛行姿態(tài)而分神，保障了無人機在空中的安全性。

另外，雅典娜－511系統(tǒng)還集成有飛行導(dǎo)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)內(nèi)置有高精度戰(zhàn)術(shù)級慣性測量裝置(陀螺儀)、GPS導(dǎo)航儀及多個用于采集大氣數(shù)據(jù)、壓力、空速、氣流角度的傳感器。因此，可以在飛行速度小于1 204km/h的情況下，為無人機提供飛行速度、飛行高度及精確的三維坐標信息等等。

據(jù)羅克韋爾·柯林斯公司研發(fā)人員介紹，雅典娜－511系統(tǒng)是該公司的上一代雅典娜－311和雅典娜－411的升級版。而雅典娜－311和雅典娜－411曾分別在意軍的“天空X”型無人機和美軍的“捕食者－B”型無人機上服役過，并受到意、美軍方的好評。最新研制的雅典娜－511是該公司基于雅典娜－311和雅典娜－411的成熟技術(shù)和成功經(jīng)驗，在最短時間內(nèi)為軍用客戶打造的新一代低成本、高可靠性的無人機飛行控制與導(dǎo)航系統(tǒng)。

代表下一代無人機的發(fā)展趨勢

目前，“神劍”無人機剛剛進入原型機的初步試驗階段，極光飛行科學(xué)公司似乎還沒有最終確定該無人機將使用什么樣的機載雷達及火控設(shè)備。不過據(jù)稱，具有價格低、質(zhì)量輕、威力大、精度高等優(yōu)點的GBU-40高精度彈藥將成為“神劍”無人機的首選彈藥之一。當然，“神劍”無人機在服役后也可以外掛像AGM-U4“地獄火”空對地導(dǎo)彈、Hydra-70型無制導(dǎo)火箭彈、GBU-29、GBU-32、GBU-38等一系列美軍現(xiàn)役的空對地攻擊型武器裝備。

“神劍”無人機無疑代表了下一代無人機的一種發(fā)展趨勢?？梢韵胂瘢凇吧駝Α毕盗写怪逼鸾禑o人攻擊機正式裝備美軍基層部隊后，在山地、城市、叢林等特種作戰(zhàn)中，美軍更將如虎添翼。

編輯 劉蘭芳