無人機的起降方式

傅前哨

Q無人駕駛航空器在起降狀態(tài)是最危險的，搞不好就會發(fā)生墜機事故。無人機的起飛方式較多，它們都有些什么特點?哪種起飛方式最簡單、最安全?

A無人駕駛飛行器的起飛方式種類繁多。無人駕駛飛艇的起飛最簡單，也最安全。由于飛艇是輕于空氣的航空器，因此，只要啟動發(fā)動機并放開系留索，飛艇便能升入空中。有幾類介于無人駕駛飛機和直升機之間的飛行器，也能實現(xiàn)垂直起飛。一種是傾轉(zhuǎn)旋翼無人駕駛飛行器，起飛時，裝在其翼尖上的兩臺發(fā)動機和螺旋槳向上傾斜，將飛行器拉離地面。達到一定高度后，發(fā)動機和螺旋槳轉(zhuǎn)至水平方向，飛行器就可作常規(guī)飛行了。在垂直起飛時，這類無人駕駛飛行器的機身始終保持水平姿態(tài)。還有一種無人駕駛飛行器在起飛時，機體是豎直向上的，靠其尾部或頭部的螺旋槳拉寓地面，升空后，再逐漸轉(zhuǎn)為水平狀態(tài)。凡是采用垂直起飛方式的無人駕駛飛行器，其起降場所都很小，但在起飛時的耗油率偏高，因此，它們的活動半徑和留空時間均較短。而且，由于控制方式復(fù)雜，對發(fā)動機的要求高，垂直起飛、懸停，過渡飛行時的可靠性、安全性較差。

采用普通飛機外形的固定翼無人駕駛飛行器的起飛方式主要有以下幾種：

(1)空中投放。由大型飛機(母機)攜帶到空中，在指定空域啟動無人機的發(fā)動機，然后投放。

(2)滑軌起飛。無人機上裝有滑橇，發(fā)動機啟動并達到最大功率后，放開無人機，使之沿著有一定長度和一定傾斜角度的滑軌離陸。

(3)彈射起飛。將無人機裝在發(fā)射架上，借助于助推火箭、高壓氣體、牽引索或橡筋繩等彈射裝置，可實現(xiàn)較短長度(甚至零長度)彈射起飛。英國設(shè)計的“沙錐鳥”等無人機采用的就是此種升空方式。

(4)滑跑起飛。在無人機上裝有起落架，發(fā)動機啟動后，由地面操縱員通過遙控設(shè)備或由機上的程序控制設(shè)備自動操縱無人機在跑道上滑跑，達到一定速度后，無人機便能離地升空。以色列研制的“先鋒”、“猛犬”、“偵察兵”等無人機采用的就是這種起飛方式。

(5)借助起飛車滑跑起飛。無人機裝在起飛車上，發(fā)動機啟動后，無人機通過推力鎖驅(qū)動起飛車向前滑行，當(dāng)達到起飛速度時，鎖定機構(gòu)自動開鎖，無人機離開起飛車，加速爬高。我國研制的“長空－1”號靶機采用的就是這種起飛方式。在起飛車的設(shè)計方面，中國的科研人員不但搞得比較早，而且有許多創(chuàng)新性的發(fā)明。

(6)由汽車、火車背負(fù)起飛。將無人機安裝并鎖定在汽車、軌道車背部的支架上，啟動無人機的發(fā)動機后，汽車(或軌道車)在公路(或鐵路)上疾馳前行，當(dāng)車輛的速度達到無人機的離地速度后，打開(或切斷)固定鎖，無人機便可自行離開起飛平臺。

(7)手?jǐn)S起飛。一些小型和微型的無人機多采用此種最為簡單的方法放飛。此外，某些特殊的無人機《如機翼可折疊的無人機，超高速無人機等》，還可選擇火箭發(fā)射或火炮發(fā)射的方式升到空中。

Q與起飛相比，無人駕駛飛行器的回收似乎更困難、更危險，回收的方式、方法也更多。請你對此作些簡單介紹。

A相比之下，無人駕駛飛艇和無人駕駛直升平臺的回收比較容易。無人飛艇由地面控制人員操縱到預(yù)定高度、預(yù)定地點后，按照指令投下繩索，地面人員收攏繩索，緩緩將其拉近地面。然后，系留好繩索，就算完成回收任務(wù)了。

無人直升平臺在遙控指揮下，抵達回收點上空后，逐漸減小發(fā)動機功率。慢慢下降高度，便可降落到指定地點(地面、艦面、回收車平臺等)。

采用普通飛機外形的無人機的回收，要比起飛困難得多。即使是有飛行員駕駛的飛機也是離地容易，著陸難，更何況是無人機呢?固定翼無人機的回收方式五花八門，各有優(yōu)缺點。到目前為止，世界各國的航空專家，還在絞盡腦汁地開發(fā)一些更有前途、更為安全的回收方法。據(jù)我所知，固定翼無人機的著陸方式，大致有傘降回收，空中回收、撞網(wǎng)回收、目視遙控著陸回收，電視遙控著陸回收，自動著陸回收、攔阻回收、全地形回收等幾類。

Q回傘降回收是如何進行的?

A無人機上帶有降落傘，它按照預(yù)定程序或在地面遙控站的指揮下到達回收區(qū)上空，然后自動開傘或根據(jù)遙控指令開傘，降落在陸地上或水面上。美國的“火蜂”，中國的D－4、DR-5，印度的PTA無人機均采用這種回收方式。

傘降回收比較安全可靠，但其缺點也很明顯：自帶降落傘，需要占用無人機機身內(nèi)有限的空間和載荷；傘降著陸時，飛機下降速度較快，在著陸瞬間，機體會受到較強烈的沖擊，造成不同程度的損傷。如果降落在水中，機載設(shè)備，發(fā)動機等被水浸泡，會影響其正常工作。因此，無人機傘降回收后一般都需要經(jīng)過檢查和修理才能再次使用。若無人機降落在海上，打撈起來是比較困難的，需要為回收船配備一些專用的設(shè)備，否則，就算小艇靠近了浮在水面上的無人機，也會束手無策。如果遇到惡劣海況，就更麻煩了，在風(fēng)大浪高的情形下，將難以實施打撈工作。

改進傘降回收缺點的措施之一是：在機體前，后位置設(shè)置充氣囊。主傘打開后，氣囊充氣并自動伸出，以吸收著陸沖擊能量。另外一個方法是：在機體上加裝減速火箭。無人機接地前的瞬間，探桿先觸地，接著迅速點燃火箭，產(chǎn)生反作用力。這些措施的減震效果不錯，但也增加了無人機系統(tǒng)的重量、成本和復(fù)雜性。至于海上回收，則需為打撈船設(shè)置小型吊掛系統(tǒng)。

Q空中還能對無人機進行回收嗎?

A在空中是可以回收無人機的，這主要需依靠直升機。其開始的程序與傘降無人機回收方式相同，當(dāng)無人機打開降落傘在空中飄落時，用直升機等回收母機在空中將無人機“撈回”，然后攜帶無人機返場著陸。采用這種回收方式，無人機不易受損，但需配備直升機等回收母機，且回收過程非常復(fù)雜，要求嚴(yán)格，二者的配合必須準(zhǔn)確無誤。

Q撞網(wǎng)回收的過程怎樣?

A無人機的撞網(wǎng)回收是指無人機在地面無線電的遙控下，逐漸降低高度，減小速度，然后正對著攔阻網(wǎng)飛去。攔阻網(wǎng)由彈性材料編織而成，網(wǎng)的兩端還連接有能量吸收器。無人機撞入網(wǎng)中后，速度很快便減為零。以色列的“先鋒”、“偵察兵”等無人機均可采用這種方式回收。撞網(wǎng)回收應(yīng)做到“輕推入網(wǎng)”。

撞網(wǎng)回收方法的優(yōu)點是：不受場地的限制，布設(shè)方便，在山區(qū)，艦船上均可架設(shè)攔阻網(wǎng)。缺點是：網(wǎng)的面積有限，在天氣和海況不好的情況下，通過遙控方式，無人機不易對準(zhǔn)攔阻網(wǎng)。在中小型軍艦上布設(shè)攔阻網(wǎng)，問題更多，由于艦體長度不大，其上方又布滿了雷達、導(dǎo)彈，通信天線等大量的軍用設(shè)備，能夠用于架網(wǎng)的空間非常有限。加之海上風(fēng)浪大，艦體搖晃嚴(yán)重，用遙控的方式，更不易準(zhǔn)確入網(wǎng)。若一旦出現(xiàn)偏差，將有可能撞到軍艦上，損毀價格昂貴的設(shè)施和設(shè)備。

Q目視遙控著陸回收是否與操縱航模降落的方法一樣?

A此法多用于輕小型無人機?；厥諘r，地面操縱人

員一面目視遠方逐漸下降高度的無人機，一面通過遙控裝置控制無人機的飛行姿態(tài)，直至其接地。

由于輕型無人機的尺寸一般都比較小，操縱人員在地面用目視的方法控制無人機著陸，困難較大。而且操縱人員無法立刻感知無人機飛行狀態(tài)的變化，即使是經(jīng)驗豐富的操縱員也難免失誤。而失誤的后果，無人機不是毀，就是傷。

重型無人機的目標(biāo)大，好觀察，用目視遙控著陸的方法回收似乎要容易一些。但無人機越大就越貴，造價高達數(shù)百萬甚至幾千萬，這對地面操縱員構(gòu)成了很大的心理壓力，稍有不慎，便會導(dǎo)致巨額的損失。因此，大型無人機一般不采取這種方式回收，目視遙控著陸只是作為一種備份方案。只有在無人機的自動著陸系統(tǒng)出現(xiàn)故障或偏差時，才由地面遙控操縱員接手。

Q電視遙控著陸回收是怎么回事，它是如何實施的?

A某些無人機的頭部帶有電視攝像裝置，地面站人員可從熒光屏上觀看到從無人機上傳回的現(xiàn)場的實時圖像，操縱員坐在模擬駕駛艙內(nèi)，根據(jù)“實景圖像”的情況操縱駕駛桿和油門，遙控裝置及時向無人機發(fā)送遙控指令，控制無人機安全著陸。這種操縱方式與有人駕駛飛機幾乎一樣，準(zhǔn)確、可靠，但它的視景偏小，而且機載和地面設(shè)備都比較復(fù)雜，造價較高。由于測高，定位精度不夠，無人機要想實現(xiàn)自動著陸，可能很困難，也很危險。目前的大中型的先進無人機(如RQ－4“全球鷹”等)，基本上都能利用機上和地面控制站配備的計算機飛行控制系統(tǒng)，GPS／慣性導(dǎo)航定位系統(tǒng)、微波導(dǎo)航／著陸系統(tǒng)，精確測高系統(tǒng)等，按照預(yù)定的程序和下滑曲線，自主完成著陸動作。隨著無人機程控系統(tǒng)，導(dǎo)航定位系統(tǒng)，自動駕駛儀，測高系統(tǒng)的逐步成熟，目前，低成本的輕小型無人機也能做到自動起飛和降落。但受氣象，設(shè)備精度等條件的影響，落點不準(zhǔn)、著陸時滑偏的情況還在所難免。

Q無人機的攔阻回收是否與艦載機著艦的方式類似?

A你說的沒錯。普通的中小型無人機，為了簡化設(shè)計，減輕重量，降低造價，起落架往往不可收放，且不帶剎車系統(tǒng)。因此，其著陸滑跑距離可能較長。為縮短滑跑距離，有人便提出了在跑道上放置彈性攔阻索的方案。無人機著陸后，用著陸尾鉤掛住攔阻索，就能很快地減速并停機。其著陸過程與有人駕駛的航母艦載機的著艦情況很相似。以色列的“先鋒”、“猛犬”，“偵察兵”等型無人機采用的就是這種回收方式。這種辦法的好處是：所需的起降場的面積可以大大縮小，有利于無人機在前線地區(qū)使用。

Q“全地形回收”是什么意思?采用這種方法，是否意味著無人機在任何地區(qū)都可以降落?

A這是國外近年來新開發(fā)出的一種無人機回收方式。它的設(shè)施很簡單：在地面上架設(shè)兩根高度較高的桿子，然后在兩根桿子之間拉一條繩子。無人機返回時，先從翼尖或翼下放出兩根帶有鉤子的短索(鉤子的重量較大，再加上此時無人機已降低了飛行速度，因此，短索是向斜下方傾斜拖出的)。隨后，無人機在地面人員的操縱下，向著兩根高桿之間的橫索上方飛去，利用下垂的鉤子掛住橫索。一旦被鉤上，無人機被會一頭“扎向地面”。不過，此時不必?fù)?dān)心無人機的安全，因為，其翼下放出的帶有鉤子的繩子很短，離地面還遠著呢。這種回收方式不受地形的影響，在山區(qū)、城區(qū)、海區(qū)都能使用，因此被譽為“全地形回收”。

無人機的回收方式，還有多種，在此就不一一例舉了。

Q無人駕駛戰(zhàn)斗機的起降，多采用什么方式?

A目前正在研制的無人駕駛戰(zhàn)斗機的技術(shù)都比較先進，大多具備自動起降的功能。無人戰(zhàn)斗機與無人偵察機相比，前者一般都帶有導(dǎo)彈，炸彈等武器，這是二者的最大區(qū)別。而起飛和降落過程又是比較危險的、容易出現(xiàn)事故的階段。如果一旦發(fā)生問題，會對起降場上的人員、裝備等構(gòu)成威脅。因此，無人駕駛戰(zhàn)斗機必須配備多套能夠保證起降安全的應(yīng)急系統(tǒng)。