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细小型无人机

发布时间:2019-04-26 01:06:04 文章来源:未来智讯    
    细小型无人机作者:未知   日益复杂的战场环境要求提高单兵的综合作战能力。因此,必须利用新技能发展新武器以顺利完成作战任务。随着人工智能、传感技能、运动抑制技能的快速发展,世界各国都起初竞相开发研制遥控式、半自主式或自主式的单兵可携带的细小型无人机,并逐渐装备部队。能够预见,细小型无人机在未来的战争中将会展露锋芒,发挥巨大的作用。
  细小型无人机的研制热潮始干上世纪末,其领头羊是美国。之后,随着对其军事价值的认同,许多国家,如以色列、英国、法国、德国、瑞典、加拿大等相继加入研制。无人机已在本世纪的阿富汗战争、伊拉克战争中,卓有成效地执行了多种军事任务,显示了其辽阔的军事应用前景。
  
  各国研制情况
  
  目前国外细小型无人机的研讨正在紧锣密鼓地进行,从研制类型来看,主要分3类:旋翼式无人机、固定翼式无人机和扑翼式无人机。
  
  旋翼式无人机
  
  旋翼式无人机的最大特点便是可以垂直起飞和下降,具有很强的机动性和可操作性,便于操作员进行抑制和侦察,因此具有很好的发展空间。
  美国研制的OAV无人机是一种可用背包携带的超小型全自主垂直起降的函道式无人机(即螺旋桨在圆形通道内,这种设计可保护螺旋桨免受外部气流干扰),可以在任何时间(昼夜)、任何战场天气条件下作战,可在未来战斗系统(FCS)的无人车上自主起飞、下降及加油,用于近距离侦察,帮助FCS作战小分队的指挥员明白障碍物后面及附近的情况。在城市作战中,OAV无人机能够飞到建筑物顶上的一个角落里,停下并利用传感器观察楼下的情况,这样就能够避免指派士兵进行危险的侦察和抨击活动。
  其直径23cm,系统质量1.8kg,续航时间1小时,巡航速度大干93kin/h,发动机功率900W,发动机质量250g。
  OAV无人机有3种大小不同的尺寸,可根据所执行的任务、航程和有效载荷选择具体的尺寸。
  德国EMT公司研制的“扇凤机”无人机执行任务半径超过500m,续航时间超过15分钟,起飞质量约为750g,翼展小于50cm。它可以垂直起降,选取共轴双电机驱动双螺旋桨提供动力。
  加拿大研制出更具特色的四旋翼无人机,其直径70cm,质量lkg。它用4个电机驱动4个螺旋桨,能提供2kg的升力,其中2个螺旋桨是反桨,以对消另外1个螺旋桨的扭矩。其靠遥控器抑制几个电机的转速来实现直行、转向和升降,具有飞行稳定性强、操控大略等特点,应用前景辽阔。
  2005年1月,美国霍尼韦尔公司进行了函道式凤扇小型无人机的飞行试验。该无人机高56cm、直径35.5cm、质量2.2kg。
  霍尼韦尔公司还在进行一种直径为33cm的自主式“监视”无人机的飞行试验。这种无人机可由一名步兵背负携带,使用封装在外罩内的垂直定向螺旋桨。这种函道式螺旋桨使气体穿过外罩进行起飞和垂直着陆。
  “金眼”无人机是由美国极光公司开发酌一种垂直起落无人机,选取函道式凤扇发动机,既能像直升机那样垂直起落,又可以倾转机翼使无人机选取水平飞行模式。“金眼”有两种型号――“金眼”100和“金眼”50。“金眼”100的翼展长为2.7 4m,最大速度达到296km/h。“金眼”50的翼展为1.52m,最大速度达185km/h。
  
  固定翼式无人机
  美国研制的固定翼式无人机,大型的包括“捕食者”、“全球鹰”,小型的有“大乌鸦”、“黑寡妇”、“龙眼”、“扫描鹰”,“沙漠鹰”等等。在伊拉克和阿富汗的作战中,美空军使用“捕食者”完成了各种侦察、情报、监视任务,同时“捕食者”还被用来执行低空支援、火力打击等任务。而诸如“沙漠鹰”,“大乌鸦”等一类的小型无人机,在实战中主要负责指引部队发现、跟踪、摧毁敌方指标。小型无人机可使地面部队在距敌军很远的地方完成任务,增大了两军之间的对峙距离,大大削减了美陆军在作战中的伤亡。
  1999年,美国的航空环境公司研制出了“黑寡妇”固定翼式微型无人机。该机是直径15cm的圆盘形,选取轻木结构,螺旋桨驱动。最大起飞质量60g,最大载荷量7g,翼展15cm,续航时间22分钟。
  以色列IAI公司研制的“蚊式”侦察机翼展为33cm,质量为250g。另一种“蚊式”1.5侦察机质量比其大2倍,翼展同为33cm。这两种“蚊式”侦察机都能够轻易地放入步兵的背囊中。两种侦察机续航时间均为1小时,并能将拍摄的图像实时传送回地面指挥所。其主要用途是侦察楼房和军事设备内的情况。
  “龙眼”无人机由位干弗吉尼亚州匡提科的海军陆战队战斗实验室研制,由位于加利福尼亚州蒙罗维亚的航空环境公司制造,主要为地面部队提供空中观察信息,目前正在伊拉克使用。
  “龙眼”无人机质量2.3kg,通过手持发射,能够反复使用。翼展约1.1m,飞行高度91~152m,时速约56km/h,续航时间为30~60分钟。该无人机装备的能够拆换的载荷,自动驾驶仪和推进系统都来自商用现货。地面抑制站使用1台加固的商用现货膝上电脑。每个“龙眼”系统包括3架无人机和1个地面抑制站。
  该无人机发射后,按照事先编奸的GPS路径飞行。一旦进入指标区域,就会使用自身携带的传感器收集信息并将图片传回到地面抑制站。
  海军陆战队士兵能够用背包携带“龙眼”无人机。2名士兵组成一个小组可以携带无人机,4.5kg的地面抑制站和备用电池徒步执行任务。“龙眼”能够被应用在城市作战环境中,也能够在执行掩护任务时提供路径侦察。
  
  在伊拉克战争中,美军首次装备了“沙漠鹰”无人侦察机,其能出色地完成空中观测任务,特别是能探测基地周边来自便携式火箭发射器与导弹的威胁,在战场中发挥了巨大的作用。它由美国洛基德公司的一个超绝密项目组“臭鼬鼠事务组”研制。该无人机起飞后按照机载计算机预先输入的飞行航线飞行。利用全球定位系统提供精确的定位信号,计算机根据定位信号修正航线,实现精确制导。无人机上的观测系统实时地将观测到的图像传送给操作人员,当发现值得注意的指标时,操作人员就会发出无线电引航信号,使无人机接近指标,并在指标上方缓慢盘旋,拍摄大量照片之后返回基地。
  “大乌鸦”无人机由加利福尼亚州的航宇环境公司生产,是“指针”无人机的缩小型,供部队排级单位使用。该无人机质量2.72kg,使用电池驱动,可携带红外摄像机,续航时间为90分钟。每套系统包括1个地面抑制中心和3架无人机。
  由波音公司与英思图集团共同研制的“扫描鹰”自主无人机(UAV)完成了15.2小时的飞行,成功地验证了其长时间耐久飞行的能力。   长时间持久飞行是“扫描鹰”无人机的最重要特征之一,其可以持续飞行15~48小时。“扫描鹰”的另一个特点是具有包括惯性稳定平衡环支撑的摄像机在内的标准载荷。摄像机具有充分的全景、倾角和放大(PTZ)功能,可使其更奸地跟踪和摄录指标。操作员可在地面,移动车辆或小型海上舰艇上操纵该无人机。根据客户需求,还能够集成大量的其他传感器裁荷。
  利用空中着陆拦阻钩,通过15m高杆上悬挂的绳索可回收“扫描鹰”无人
  “黄蜂”是五角大楼制造的最小的无人机之一,其质量惟有200g,长度只是33cm。其装备有两部微型摄像机,可以长时间地搜集战场信息并将其实时传送给地面或舰艇上的操作人员。“黄蜂”无人机装有一台电动机,电力由蓄电池组提供。另外,机身上安装的太阳能电池板可随时为蓄电池充电。由于质量小,其可由士兵抛掷发射,飞行姿态由一台机载计算机抑制。
  
  扑翼式无人机
  与传统的固定翼和旋翼式无人机相比,扑翼式无人机的主要特点是将升力、悬停、推进、抑制功能集成于扑翼系统中,能够用很少的能量进行远距离飞行,同时具有高效率、高机动性、低噪声、无须专用起飞着陆场地等特点。大自然中所有能飞的生物无一例外地选取扑翼飞行方式。
  “大鸭掌”是世界上第一架载人扑翼式飞机,由加拿大多伦多大学研制。它的机翼展开有12.5m长。在一台18千瓦的活塞发动机驱动下,机翼能上下扑动,产生向前的推力和向上的升力。在跑道上滑行最高速度达89.5km/h,但它的起飞还不尽如人意。
  英国的皇家军事科学院从1998年就起初研制类昆虫扑翼式飞行抑制系统,并取得了很大的进展。
  
  发展中的“瓶颈”
  
  目前细小型无人机的发展存在很多技能难题:
  一是微型动力问题。要求动力设备既能装在微型飞行器内,又要能储备足够的能量,除坚持飞行器的飞行外,还能对机载设备提供能源。因此需要对高能效的电源技能进行研讨,以解决能源供给问题。
  
  二是天气和环境问题。在阿富汗和伊拉克的作战证明,天气和环境因素是影响无人机作战的一个关键因素。从目前来看,美国的无人机普遍不能在包括沙暴、结冰等恶劣天气下执行任务。比如,尘土飞扬的天气就曾使陆战队的无人机无法起飞。因为无人机本身一般较小较轻,对照脆弱,仪器也对照精密,在恶劣天气下,不易升空,不易抑制,大多数无法使用。
  三是通讯带宽问题。这也是无人机发展面临的主要问题。因为一般无人机由飞行载具、飞行抑制台、信息回收与处理抑制台组成,偶尔还包括轮式车载发射和回收平台,为了将这些系统联系起来完成任务,无人机系统需要有足够的内部空间与跨战区通讯能力,才能保证通讯设备能将收集到的信息准时传给地面指挥官或者其他用户手中。随着指挥官对战场态势情况的要求越来越多、越来越细,无人机所占用的通讯带宽也越来越多。因为无人机需要用带宽来支持飞行抑制系统完成空中飞行动作,传送众多机载传感器所收集到的数据以及与空中交管中心进行联系。在未来的信息化战场中,无人机和其他武器系统所需要的带宽都在增加,所以通讯带宽问题正在成为制约其发展的“瓶颈”。如果无人机带宽问题无法得到解决,它的作战效能将大打折扣。
  编辑/曾振宇
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