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盘点舰载无人机起降方式

发布时间:2018-12-26 01:06:05 文章来源:未来智讯    
    盘点舰载无人机起降方式作者: 本刊编辑部   从近来新闻里美海军“自由”号濒海战斗舰(LCS-1)的MQ-8B“火力侦察兵”舰载无人直升机、MH-60R“海鹰”舰载直升机与战术小艇完成了首次结合作战试验,到日本自卫队拍摄到我海军舰艇编队在远洋训练中使用舰载无人机,再到外媒报道我海警部队进口了奥地利西贝尔公司的S-100和瑞典赛博公司的APID-60舰载无人机。近几年来,“舰载无人机”这一词从来不缺乏关注度。在未来的海军作战体系中。舰载无人机将起到无可替代的作用。那么,这些不同种类的无人机都是怎么从军舰上起飞和下降的呢?
  舰载固定翼无人机的起飞方式
  舰载无人机和目前海军的舰载机类似,按照其翼型与结构设计来划分,主要可分为舰载旋转翼无人机和舰载固定翼无人机。舰载旋转翼无人机又可继续细分为传统直升机型、倾转旋翼型和共轴双旋翼这主要三种。由于舰载无人机种类型号多,在机体的机构、翼型上不同,因而其起飞方式也就多样、复杂。
  虽说大多数的舰载固定翼无人机的起飞方式比有人机要大略得多,但毕竟水面舰艇的搭载平台一般空间都很有限,其起飞时势必需要些特种设施与装备的辅助。同时,水面舰艇航行时舰艇甲板处于不停的横纵摇摆的状态,这对于重量较轻的固定翼无人机的驾驶和抑制都是不小的难题。目前,固定翼无人机在舰上的起飞方式和在陆地上类似,还是火箭助推发射、导轨弹射起飞和(在通直甲板的两栖船坞登陆舰或航母上的)短距滑跑或蒸汽弹射器弹射起飞这三种。
  选取火箭助推的固定翼无人机能够通过舰上铺设的导轨或甲板上在一台或多台助推火箭发动机推力的作用下“强力”起飞。起飞后,抛掉助推火箭,转由机上的主发动机完成飞行任务。火箭助推起飞技能广泛使用、技能上早已成熟,推力范围大、成本低,而且对“上舰”的固定翼无人机的改装量较小。
  导轨弹射起飞,也便是固定翼无人机安装在轨道式弹射装置上,在弹射装置上的动力系统或无人机自带的助推装置作用下,沿滑轨快速滑动,加速到一定速度后飞离发射装置,随后无人机再启动其主发动机,完成飞行任务。导轨弹射装置的动力主要是选取弹力式、气压式、液压式能源。以气压式为例,无人机的弹射起飞的过程是:无人机固定在滑车上,滑车就位并在锁定的状态下进行液体压缩氮气储能。压力达到规定值时,滑车释放,发射气缸中的活塞起初运动,活塞顶杆拉动带滑轮组的钢缆牵动滑车加速。膨胀的氮气推动液体不时进入发射气缸,坚持这个运动,直到活塞顶杆抵达其行程的端点。滑车抵达滑轨终点时在液压刹车装置作用下停住,无人机离开滑车飞向天空。
  旋转翼无人机的起飞方式
  较于舰载固定翼无人机需“借力飞行”,在舰载无人机中广泛使用的旋转翼无人机的优势之一便是起降方式的“自力更生”。不需要外部的助推、弹射装置,当然自身在机体结构、动力本能方面也就复杂了些。传统直升机型旋转翼无人机,与有人的舰载直升机的结构特点和事务原理差不多,只只是它无需人员驾驶,没有了驾驶舱后,重量和尺寸上自然要小许多。但由于这种传统的直升机型的无人机还是少不了需要长尾桨,体积、重量上属于中型的舰载无人机,对起降空间、甲板面积要求会稍高了些,惟有水面舰艇有直升机起降甲板才有使用这种无人直升机的可能。新闻中的的MQ-8B“火力侦察兵”舰载多用途无人直升机恰是该类型的经典代表。
  另外,舰载旋转翼无人机还有一支,便是共轴双旋翼无人机。该类型的最早的代表有加拿大的CL-327、德国的“西莫斯”(seamos)、俄罗斯卡莫斯公司的卡-137等。共轴双旋翼无人机没有尾桨,因而体积变小,对起降的要求变低,便于在空间有限的舰艇上起降与停放。少了尾桨及传动装置后,共轴双旋翼无人机的机体平台重量更轻,机体部件能够更为紧凑地安装在直升机的重心处,因此其飞行本能更为稳定,操纵效率要比单旋翼带尾桨的无人机的操纵效率更高,也更为简便。
  以卡-137为例,机体尺寸上最大的旋翼直径也不过5.3米,球形机身最大直径则惟有1.3米。卡-137的动力系统和任务载荷系统却可都“塞入”这个球形机体内。其球形的机体的上半局部装有双冲程活塞式发动机,以及燃油、抑制系统及测高仪和卫星导航系统,下半部可携80千克的有效任务载荷,结构上的紧凑可见一斑。
  舰载倾转翼型无人机也是种设计独特、颇具竞争力的舰载无人机。只只是和V-22“鱼鹰”一样,技能复杂,研制难度大,目前除美国外其他国家未曾涉足。在2006年,贝尔与波音公司结合研制的“鹰眼”无人机成功完成了垂直起降试验,顺利首飞。“鹰眼”无人机在起飞时旋翼垂直向上,待升到一定的高度时,旋即转入平飞,具有无人直升机和固定翼无人机的双重特性。最大巡航速度达到了370千米/小时,有效载荷400千克以上,实用升限6100米。
  在去年10月的第十四届中国西部国际博览会中,中航工业成都飞机工业公司展出了VD-200尾座式垂直起降无人机。这种无人机的起降方式与上述几种“固定翼”、“旋转翼”的无人机都不同。其立式垂直起降,无人机的机头都是垂直向上的,无人机主要依靠机上的涡轴发动机驱动一对大直径反向旋转翼螺旋桨产生向上的拉力使之升空(或下降),随后转入平飞状态后能够按照常规固定翼模式进行高速巡航飞行。这种无人机有着极大的优越性,可以直上直下,占据空间极小,具备上舰的潜质,以及辽阔的作战应用前景。
  舰载无人机回收方式
  下降伞回收
  下降伞回收已有非常的历史,其前提便是要求无人机有非常的载重和一定的容积,可以安装伞包。下降伞由主伞和放慢伞(也称阻力伞)组成,分辨装在无人机主伞舱和放慢伞舱中。当无人机完成飞行任务后,遥控指令传给无人机或自动返航,发动机放慢停车,无人机放慢降高,当无人机降到一定飞行高度与速度时,自动打开放慢伞,使无人机急剧放慢、降高。当无人机再降到一定飞行高度与速度时,回收抑制系统发信号,打开主伞,无人机悬挂在主伞下慢慢下降,机下触地开关触地,接通抛伞机构电路,主伞脱离机体,以免无人机着地后被主伞拖曳损伤。为尽量降低无人机回收时的损伤,特别是保护机载任务设备,有些无人机在机体触地部位安装有减震装置,如缓冲气囊。同时还考虑机体着地部位尽可能远离设备舱。若将下降伞作为舰载无人机的着舰回收方式,能够用翼伞来代替普通下降伞。翼伞飞行平稳,着陆精确;在动力的作用下,方向抑制能力较好。但这种使用下降伞将无人机降至水面舰艇附近的海面,然后再使用舰上的回收设备将其打捞上舰途径,容易使机体与机内珍贵精密的设备受到海水的腐蚀,而且操作起来又非常麻烦,花费时间长。   水上回收的另一种方式是利用无人机上的水上着舰装置降至水面舰艇附近的海面上,然后再使用舰上的回收设备将其打捞上舰。这种水上飞机式的无人机其优点是:不需要舰载发射架或着舰回收装置,因此更易于装备舰艇,所需的相应舰载设备少,因此所占用的舰上空间小;在发射和回收时更无需将发射舰转到逆风航向;其浮筒式结构使其可在水面停留一段时间,因此,更易于执行连续监视和探测任务。英国的海鸥一36海上无人机恰是这类的水上无人机的代表,其选取了新一代穿浪机身和先进的波浪探测飞行抑制系统,具备在3级海情下的水上机动能力,5级海情下能够自主平安起飞和着陆。
  拦截网回收
  拦截网回收无人机也是目前小型无人机选取的越来越多的回收方式之一。拦截网系统常常由拦截网、能量吸收装置和自动指引设备组成。能量吸收装置与拦截网相连,其作用是吸收无人机撞网的能量,免得无人机触网后在网上弹跳不停,以致损伤。自动指引设备是一部安置在网后的电视摄像机或装在拦截网架上的红外接收机。当无人机返航时,地面或舰上的抑制站抑制无人机以小角度下滑,最大飞行速度不超过120千米/小时,操纵人员通过电视监视器监视无人机飞行,并根据地面电视摄像机拍摄的图像或红外接收机接收到的无人机信号,确定无人机返航路线的偏差,然后抑制无人机修正飞行路线,对准地面摄像机的瞄准线,飞向拦截网。撞网可使舰载无人机削减由于阵风和舰面撞击,而造成机体及机载设备的损坏,也可使舰载无人机避免受海水对机体和珍贵设备的侵蚀。另外,撞网回收还能够将无人机回收伞去掉,从而增加机上的有效载荷或加大油量,提高续航时间。
  垂直着舰回收
  舰载倾转翼无人机和旋翼无人机的回收方式,都属于垂直下降舰面方式。虽然,下降时占用舰上甲板的面积不大,但还是需要保障系统,包括末段跟踪导航系统、回收设备、存放舱室,以及适当的拦阻设备,这样才能保证舰载无人机的平安着舰,同时不对舰船运行造成影响。像S-100“坎姆考普特”无人机其优异着舰本能便是归功于DCNS公司研制的以气动式“鱼叉”甲板锁定装置为基础的自动甲板起降系统(SADA)。该系统选取红外轨迹仪对无人机轨迹进行精准跟踪,同时接收无人机实时飞行数据,由计算机对这些飞行数据以及舰甲板抑制模块测量记录的舰体移动数据进行综合处理,生成飞行指令,对无人机的返航着舰航线不时进行调整,直至无人机的气动式“鱼叉”甲板锁定装置对准下降隔栅的中心。借助sADA自动甲板起降系统S-100无人机可以在高盐雾环境、5级海况等恶劣海上气象环境下顺利起降。
  除了目前上述已成熟的下降伞回收、拦截网回收和旋翼机的垂直下降外,选取反冲火箭也不失为舰载无人机回收可能选取的方式之一。这种方式可有效地降低无人机的着陆速度,也可使无人机轻轻地下降在舰面上,再加上机上的结构减震系统,足能够保证机体结构完好。加装反冲火箭,常常多安装在无人机的重心附近,以使其对整体结构影响较小。在较多情况下,火箭体积小,能够安放在伞舱内。为了使反冲火箭可以平安可靠地事务,一般由电路系统来抑制事务程序,以确保火箭完成点火过程。
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