新概念微型旋翼無人機(jī)最新進(jìn)展

賴文娟+曾刊+程俊

微型旋翼無人機(jī)可執(zhí)行空中偵察、信息中繼、戰(zhàn)場監(jiān)視任務(wù)，同時(shí)也可執(zhí)行壓制敵方火力、對地攻擊、對空作戰(zhàn)任務(wù)，將可能成為未來戰(zhàn)場的重要航空武器裝備——

著眼于高科技戰(zhàn)爭、邊防偵察巡邏以及反恐等軍事需求，針對未來信息化戰(zhàn)場快節(jié)奏、新形勢、新應(yīng)用、新任務(wù)需求牽引，飛行器作戰(zhàn)平臺(tái)逐漸朝著“五化”，即信息化、隱形化、小型分散化、遙控化和無人化方向發(fā)展。

隨著嵌入式處理器技術(shù)、微傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)、信息融合處理技術(shù)、新型材料技術(shù)的迅猛發(fā)展，新概念輕武器設(shè)計(jì)取得了突破性的進(jìn)展。新概念旋翼無人機(jī)打破常規(guī)，采用新穎的設(shè)計(jì)理念，綜合運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)與新型結(jié)構(gòu)，解決了傳統(tǒng)無人機(jī)因偵察手段和平臺(tái)機(jī)動(dòng)性不足導(dǎo)致的受地域限制較大以及鏈路帶寬窄、電池續(xù)航時(shí)間短和飛行姿態(tài)易受環(huán)境干擾等問題。

新概念旋翼無人機(jī)相較傳統(tǒng)無人機(jī)在功能上有所突破、在性能水平上有顯著提高，具有可以跟隨遠(yuǎn)端站基礎(chǔ)平臺(tái)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高空伴飛偵察、邊境布防監(jiān)控、空中中繼通信，在加裝火力載荷后，可以實(shí)施陸航分隊(duì)遠(yuǎn)程火力突擊任務(wù)，填補(bǔ)營級(jí)以下分隊(duì)直屬空中力量的空白，以高度集中、自主的指揮體制取代多層級(jí)的集中指揮，且自身防毀傷效能高。在新的反恐形勢下，新概念微型旋翼無人機(jī)必將憑借其優(yōu)異的性能成為輕武器裝備中的佼佼者。

新概念微型旋翼

無人機(jī)技術(shù)優(yōu)勢

以色列航宇工業(yè)公司（IAI）美國子公司斯塔克航宇（Stark Aerospace）公司研制的新概念微型旋翼無人機(jī)，于2015年6月向美國政府交付，首架命名為“懸停燈（HoverLite）”旋翼無人飛機(jī)。相較傳統(tǒng)的小型無人飛行器（UAV），該新概念微型旋翼無人機(jī)的優(yōu)勢表現(xiàn)為，定點(diǎn)滯空時(shí)間更長，回傳圖像質(zhì)量更高，抗干擾能力更強(qiáng)，平臺(tái)自動(dòng)展開戰(zhàn)斗部署時(shí)間更短，機(jī)動(dòng)性能更優(yōu)越，平臺(tái)適應(yīng)性更多元化以及無須借用彈射助力起飛，且可有效避免空域使用問題，可在邊境偵察巡邏、消防災(zāi)害救護(hù)、石油和天然氣鉆井勘探作業(yè)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

旋翼布局

新概念微型旋翼無人機(jī)設(shè)有涵道螺旋槳以及4個(gè)用于穩(wěn)定和控制的螺旋槳，可在約50m的高度懸停。無人機(jī)旋翼中內(nèi)置發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)件及熱端部件，這一設(shè)計(jì)可有效降低紅外和雷達(dá)反射，極大提升無人機(jī)的生命力指數(shù)。

該新概念旋翼無人機(jī)的涵道可看作一種環(huán)形機(jī)翼，其氣動(dòng)特性可在低空低速下增加無人機(jī)飛行的助推力，在飛行傾角下提供氣動(dòng)升力，將無人機(jī)的升力系統(tǒng)和推進(jìn)系統(tǒng)有效地結(jié)合起來。相比普通螺旋槳產(chǎn)生的滑流會(huì)消耗相當(dāng)一部分的功率， 涵道式螺旋槳可有效將滑流轉(zhuǎn)換成推力，因而涵道螺旋槳最佳工作轉(zhuǎn)速明顯高于普通螺旋槳。

四旋翼無人機(jī)相互對稱的兩對旋翼為y1、y3和y2、y4，通過調(diào)整4個(gè)旋翼的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)無人機(jī)飛行姿態(tài)的控制：通過加大（減小） 旋翼y1的轉(zhuǎn)速，同時(shí)減?。哟螅?旋翼y3的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的俯仰運(yùn)動(dòng)；通過加大（減?。┬韞2的轉(zhuǎn)速，同時(shí)減?。哟螅?旋翼y4的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；通過加大（減?。?旋翼y1和y3的轉(zhuǎn)速，相應(yīng)減?。哟螅?旋翼y2和y4的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)偏航運(yùn)動(dòng)。

可加裝的有效載荷

該旋翼無人機(jī)可加裝紅外攝像機(jī)/變倍相機(jī)、CCD變倍攝像機(jī)和激光測距儀等光電設(shè)備，用于提供偵察視頻、圖像及視距信息。其有效載荷為6kg，最高可達(dá)18kg。

系留光電復(fù)合線纜

系留光電復(fù)合線纜可為新概念旋翼無人機(jī)及其載荷供電續(xù)航，通過線纜實(shí)時(shí)上傳操控終端的控制信號(hào)，無損傳輸高清偵察視頻圖像，并與遠(yuǎn)端站基礎(chǔ)平臺(tái)保持通信。新概念旋翼無人機(jī)創(chuàng)新采用系留光電復(fù)合線纜的方式提供動(dòng)力能源和傳輸數(shù)據(jù)，突破了傳統(tǒng)無人機(jī)電池續(xù)航時(shí)間短、機(jī)載鏈路帶寬窄、無線鏈路抗干擾能力差、回傳偵察視頻圖像質(zhì)量低等問題。新概念旋翼無人機(jī)通過系留光電復(fù)合線纜接收遠(yuǎn)端站基礎(chǔ)平臺(tái)單元的GPS定位數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)端站基礎(chǔ)平臺(tái)的同步隨行伴飛和自主回落至遠(yuǎn)端站基礎(chǔ)平臺(tái)單元。

系留光電復(fù)合線纜依托遠(yuǎn)端站基礎(chǔ)平臺(tái)供電系統(tǒng)供電續(xù)航時(shí)間無限長。這種復(fù)合線纜抗干擾能力強(qiáng)，可在復(fù)雜電磁環(huán)境下正常工作，在47km/h的風(fēng)速下亦能保持正常。系留光電復(fù)合線纜具有輕量化、耐曲繞、抗拉力等特點(diǎn)，其使用高度為50m，最高可達(dá)150m。

空中中繼通信

新概念微型旋翼無人機(jī)可根據(jù)應(yīng)用需求快捷實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)空中中繼組網(wǎng)通信，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中共享所有定位信息以及實(shí)時(shí)多視頻流；可快速集成額外的傳感器以創(chuàng)建全局視角；與上級(jí)指揮及友鄰作戰(zhàn)系統(tǒng)聯(lián)通，獲取現(xiàn)場地形地貌、氣象、環(huán)境、地圖、視頻圖像、信息化目標(biāo)及友鄰信息，使通信網(wǎng)絡(luò)中所有的團(tuán)隊(duì)成員參與通信數(shù)據(jù)的收集和分發(fā)；綜合打擊任務(wù)需求和武器狀態(tài)，分層級(jí)對重要目標(biāo)信息進(jìn)行有效評(píng)估、及時(shí)處置。

旋翼無人機(jī)采用有線通信和無線通信兩種模式的通信模塊：有線通信模塊通過系留光電復(fù)合線纜實(shí)時(shí)傳輸操控終端的控制信號(hào)、高清偵察視頻圖像和旋翼無人機(jī)平臺(tái)的飛行信息，與遠(yuǎn)端站基礎(chǔ)平臺(tái)保持通信；無線通信模塊作為有線通信模塊的冗余備份保護(hù)，在光電復(fù)合線纜供電或控制鏈路故障時(shí)，可自動(dòng)切換至無線傳輸和啟用機(jī)載鋰電池應(yīng)急供電方式，以保證旋翼無人機(jī)的正常工作。

手持操控終端

手持操控終端通過多傳感器采集的飛行姿態(tài)信息，可驅(qū)動(dòng)各旋翼控制電機(jī)達(dá)到指定轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)旋翼無人機(jī)的升力系統(tǒng)啟動(dòng)、飛行姿態(tài)控制、偵察高度控制和平穩(wěn)回落；實(shí)時(shí)顯示旋翼無人機(jī)偵察視頻圖像信息，并通過操控系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)圖像大小視場聚焦、截屏、通信傳輸、衛(wèi)星/地圖/地形3種GIS圖層切換，將偵察視頻情報(bào)無縫融入戰(zhàn)場地理空間圖、顯示不同比例的實(shí)時(shí)移動(dòng)地圖，并可通過操控軟件平臺(tái)解算信息、確定武器打擊范圍，進(jìn)而實(shí)施打擊。操控系統(tǒng)還具備監(jiān)控其他系統(tǒng)的功能，并在必要時(shí)向操作員發(fā)出警報(bào)。手持操控終端質(zhì)量輕、體積小，操作便利。

新概念微型旋翼

無人機(jī)關(guān)鍵技術(shù)

微型旋翼無人機(jī)憑借其優(yōu)越的性能，受到了越來越多的關(guān)注。微型旋翼無人機(jī)利用遠(yuǎn)端站基礎(chǔ)平臺(tái)隱蔽性對敵人陣地情形、戰(zhàn)力部署、工事構(gòu)筑實(shí)施戰(zhàn)場偵察，對敵實(shí)施火力襲擾、評(píng)估敵人火力配置；可伴飛遠(yuǎn)端站基礎(chǔ)平臺(tái)實(shí)施偵察警戒、邊防監(jiān)控、低空打擊，可配裝于艦艇、消防車、采礦/天然氣管道/石油鉆井平臺(tái)、輪式車等多種平臺(tái)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

數(shù)據(jù)鏈抗干擾技術(shù)

戰(zhàn)場電子戰(zhàn)技術(shù)的不斷革新，無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈將面臨更為嚴(yán)峻的電子對抗考驗(yàn)，進(jìn)而對其數(shù)據(jù)鏈抗截獲和抗干擾能力提出了更高的要求。根據(jù)對未來新概念旋翼無人機(jī)的應(yīng)用需求，需要研究更高性能的抗干擾數(shù)據(jù)鏈技術(shù)， 特別是研究寬帶數(shù)據(jù)的抗干擾技術(shù)，以及適應(yīng)山區(qū)地形或城市電磁環(huán)境條件的抗多徑干擾技術(shù)。

超視距中繼技術(shù)

針對現(xiàn)代戰(zhàn)爭無人機(jī)多編隊(duì)執(zhí)行任務(wù)對一站多機(jī)數(shù)據(jù)鏈和多鏈路中繼數(shù)據(jù)鏈的需求牽引，新概念旋翼無人機(jī)將加快一站多機(jī)數(shù)據(jù)鏈技術(shù)、多機(jī)和多鏈路無人機(jī)測控與信息傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及采用空中中繼和衛(wèi)星中繼多鏈路方式的遠(yuǎn)程無人機(jī)測控與信息傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究，應(yīng)用數(shù)字多波束等先進(jìn)技術(shù)， 提高旋翼無人機(jī)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸能力。

空地導(dǎo)彈小型化技術(shù)

研究空地導(dǎo)彈小型化技術(shù)，可使旋翼無人機(jī)方便加裝火力載荷，對目標(biāo)實(shí)施高效毀傷，填補(bǔ)營級(jí)以下分隊(duì)直屬空中力量的火力空白。

結(jié)束語

新概念旋翼無人機(jī)偵察展開部署時(shí)間短、過程自動(dòng)化程度高，是適應(yīng)未來陸軍立體多維作戰(zhàn)的一種新型作戰(zhàn)力量。隨著新概念旋翼無人機(jī)自主態(tài)勢感知能力、多目標(biāo)探測識(shí)別跟瞄提取能力、信息交互融合處理技術(shù)以及高效能彈藥的發(fā)展，新概念旋翼無人機(jī)將逐漸從主要執(zhí)行空中偵察、信息中繼、戰(zhàn)場監(jiān)視等任務(wù)的作戰(zhàn)支援輔助裝備，升級(jí)為兼具執(zhí)行壓制敵方火力、對地攻擊、對空作戰(zhàn)任務(wù)的主要作戰(zhàn)裝備，其將可能成為未來戰(zhàn)爭的重要航空武器。

編輯/劉蘭芳