戰(zhàn)場(chǎng)之眼

陸　健

設(shè)計(jì)背景與設(shè)計(jì)創(chuàng)意

現(xiàn)代無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展日新月異，我國(guó)的無(wú)人機(jī)技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還比較落后，投入使用的產(chǎn)品種類不多，未來(lái)還有很長(zhǎng)的路要走。

無(wú)人機(jī)具有載人機(jī)所不具有的優(yōu)勢(shì)，由于不用考慮人的生理限制，可以設(shè)計(jì)出具有如長(zhǎng)航時(shí)與高過(guò)載等特點(diǎn)的飛行器。本款無(wú)人機(jī)正是利用長(zhǎng)航時(shí)的特長(zhǎng)，設(shè)計(jì)的一款具有超長(zhǎng)航時(shí)，高高度巡航且利用環(huán)保能源作為動(dòng)力的大型無(wú)人機(jī)平臺(tái)。

整體設(shè)計(jì)

機(jī)載設(shè)備

作為大型無(wú)人操作平臺(tái)，機(jī)載設(shè)備能夠自由組合非常有必要。本方案的設(shè)計(jì)設(shè)想是在機(jī)身前部設(shè)置設(shè)備艙，提供相當(dāng)可觀的空間和負(fù)載能力；另外，機(jī)身下部還可安置掛架，可以攜帶大型預(yù)警雷達(dá)執(zhí)行任務(wù)。

主要設(shè)備包括：

預(yù)警雷達(dá)及天線——可選擇安裝“平衡木”式或轉(zhuǎn)盤式預(yù)警雷達(dá)天線，不執(zhí)行預(yù)警任務(wù)時(shí)可以卸載下掛架和雷達(dá)，減輕負(fù)載，獲得更長(zhǎng)航程。

衛(wèi)星通信中繼站——安裝在機(jī)首設(shè)備艙，為適應(yīng)未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)的信息網(wǎng)絡(luò)化而設(shè)置。

高空偵察相機(jī)——安裝于兩側(cè)副發(fā)動(dòng)機(jī)艙，可提供戰(zhàn)場(chǎng)的圖像情報(bào)。

高性能熱紅外探測(cè)器——可于20000米高空探測(cè)和發(fā)現(xiàn)地面機(jī)動(dòng)單位的熱信號(hào)。

操控的實(shí)現(xiàn)

利用自主式控制系統(tǒng)對(duì)“鯤神”的巡航飛行進(jìn)行控制，另外也可從地面、天空等控制單位進(jìn)行直接操控。當(dāng)飛機(jī)在地面(海面)或空中移動(dòng)單位操作范圍之外時(shí)，也可以由地面(海面)或空中控制單位發(fā)命令給衛(wèi)星，再由衛(wèi)星傳送命令，實(shí)施間接操控，以此形成完整的信息交互網(wǎng)絡(luò)。

“鯤神”的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)與說(shuō)明

機(jī)翼設(shè)計(jì)

“鯤神”總體翼展45米，由主翼、副翼和獨(dú)立翼梢小翼組成，為了獲得最大的升力系數(shù)和航程，沒(méi)有設(shè)計(jì)垂尾。所有機(jī)翼都采用非金屬?gòu)?fù)合材料制造?！蚌H神”主副翼呈水平錯(cuò)位的布局，是為增加飛行器的氣動(dòng)穩(wěn)定性而設(shè)計(jì)的；其次，當(dāng)機(jī)翼與太陽(yáng)照射的夾角變小時(shí)，起伏的副翼可以比水平翼獲得更多的輻射能，提高太陽(yáng)能板的工作效率，增加航程。兩副機(jī)翼通過(guò)副發(fā)動(dòng)機(jī)艙聯(lián)接，增加機(jī)翼的整體強(qiáng)度。

主副翼都安裝有富勒式開(kāi)縫襟翼，主翼襟翼為增升襟翼，副翼襟翼為機(jī)動(dòng)式襟翼。其前后位置互相交錯(cuò)，是為了減少兩翼間產(chǎn)生的下洗渦流對(duì)副翼襟翼表面氣流的干擾，降低其機(jī)動(dòng)效果。當(dāng)飛機(jī)在低速低空飛行狀態(tài)時(shí)，富勒式襟翼展開(kāi)，以改善飛行器的升力系數(shù)?！蚌H神”機(jī)翼造型與比例的設(shè)計(jì)參考了鳥(niǎo)類的翅膀，增加了整體造型的美感與動(dòng)感。

主前冀設(shè)計(jì)主翼為水平下單翼，為變截面變后掠角設(shè)計(jì)。主翼根寬3.5米，后掠角40度；主翼末端寬0.5米，后掠角8度。主翼提供主要升力，其變截面的設(shè)計(jì)是造型的需要，也是為了配平縱向扭矩。主翼的翼根較寬，是保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的需要，同時(shí)翼根和機(jī)身的自然過(guò)渡，也符合造型設(shè)計(jì)的需要。

后副翼設(shè)計(jì)副翼寬0.8米，前段是上反15度的單翼，在離機(jī)體1／3處折彎呈15度下反角。副翼的拱型翼型是間接模仿了鳥(niǎo)類的翅膀形態(tài)，這種非水平翼翼型具有比水平翼更好的水平穩(wěn)定性。另外，由于折彎，翼面面積增加，可以安裝更多的太陽(yáng)能板，機(jī)翼折彎也讓太陽(yáng)能板在太陽(yáng)低照射角時(shí)仍能獲得能量。

獨(dú)立翼梢小翼設(shè)計(jì)翼梢小翼安裝在副發(fā)動(dòng)機(jī)艙末端，總長(zhǎng)4米，翼根寬1米，翼尖寬0.3米，外傾45度角，上段部分為全動(dòng)式設(shè)計(jì)。具有傾角的翼梢小翼可以起到垂直安定面的作用，同時(shí)由于翼展很長(zhǎng)，力矩就很大，加上其全動(dòng)式的設(shè)計(jì)，從而能夠產(chǎn)生足夠的扭矩來(lái)保證飛機(jī)的機(jī)動(dòng)性。

機(jī)體設(shè)計(jì)

“鯤神”機(jī)身主要采用流線造型，結(jié)構(gòu)可分為前部的設(shè)備艙和尾部的主發(fā)動(dòng)機(jī)艙，形態(tài)上讓機(jī)身前端具有相對(duì)較大的體量，既是為大型偵察設(shè)備提供安裝空間，也與尾部的纖細(xì)感形成對(duì)比，獲得視覺(jué)上的變化與平衡。

機(jī)體尾部主要采用尖細(xì)形態(tài)，有減阻的考慮，具體細(xì)節(jié)的尖銳化處理是為了協(xié)調(diào)整體造型，使人在視覺(jué)上產(chǎn)生一種向前的動(dòng)感。

飛行動(dòng)力配備

發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)假想是采用環(huán)保能源驅(qū)動(dòng)，為太陽(yáng)能及燃料發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)飛機(jī)在同溫層巡航時(shí)不會(huì)產(chǎn)生有害廢氣破壞環(huán)境。并且在兩組機(jī)翼上都安置大面積太陽(yáng)能板，機(jī)身內(nèi)部也帶有蓄電設(shè)備，太陽(yáng)能可以為發(fā)動(dòng)機(jī)的巡航補(bǔ)充部分能量。主要能量還是依靠主發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃料電池裝置產(chǎn)生電力，分別驅(qū)動(dòng)三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)及機(jī)載設(shè)備。

共設(shè)有一個(gè)主發(fā)動(dòng)機(jī)，兩個(gè)助力發(fā)動(dòng)機(jī)。主發(fā)動(dòng)機(jī)提供主要推力和加力推力，輔助發(fā)動(dòng)機(jī)可以提高巡航穩(wěn)定性，改善整體機(jī)翼的氣動(dòng)性能，并且可以通過(guò)轉(zhuǎn)速差產(chǎn)生扭距，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力轉(zhuǎn)向。副發(fā)動(dòng)機(jī)艙同時(shí)也為高空偵察照相設(shè)備提供了安放空間。

帶有防附面層特征的進(jìn)氣道，位于機(jī)身上方，設(shè)備艙之后。這個(gè)位置的氣流沒(méi)有其他部件的干擾，具有較好的進(jìn)氣效率。進(jìn)氣道口裝有可拆卸隔離柵，一定程度上防止大型漂浮物被誤吸入發(fā)動(dòng)機(jī)。

在機(jī)身后部主發(fā)動(dòng)機(jī)艙的末端兩側(cè)開(kāi)有排氣口，這個(gè)位置螺旋槳工作產(chǎn)生低氣壓，可以增加排氣效率。排氣口內(nèi)部裝有可關(guān)閉的柵欄，當(dāng)進(jìn)行巡航飛行時(shí)，主發(fā)動(dòng)機(jī)使用功率降低，可以部分關(guān)閉排氣口，以此減少進(jìn)氣道的進(jìn)氣量。

起落架設(shè)計(jì)

由于機(jī)體下方需要一定高度來(lái)裝設(shè)雷達(dá)，起落架需要提供最大1.2米的懸高，所以設(shè)計(jì)為雙段折疊結(jié)構(gòu)，并采用自行車式的布局。機(jī)體前后為主承重起落架，副發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙中各有一輔助平衡起落架。

后三副起落架橫向平齊，降落時(shí)能夠同時(shí)觸地。前起落架的艙蓋橫向開(kāi)合，后部則都是縱向打開(kāi)，能在降落時(shí)起到阻力板的作用。

“鯤神”應(yīng)用前景

常規(guī)可作無(wú)人偵察機(jī)或預(yù)警機(jī)之用，可廣泛地用于遠(yuǎn)程通信、氣象研究、領(lǐng)空巡邏、森林監(jiān)控、野外搜救等任務(wù)。超長(zhǎng)巡航時(shí)間和高巡航高度的特點(diǎn)使其具有廣闊的探測(cè)視野和探測(cè)范圍，可以執(zhí)行許多小型短航程、低高度偵察機(jī)無(wú)法完成的任務(wù)。

責(zé)任編輯：寒蘭