共軸雙旋翼無人直升機，中國不輸俄羅斯

凱新

俄羅斯雖是傳統(tǒng)航空強國，但在無人機領(lǐng)域，其并未享有與之相匹配的聲譽和地位。不過，俄羅斯正在追趕，無論是北約大兵壓境的現(xiàn)實威脅，還是軍用無人機外銷市場的廣闊前景，都讓俄國人覺得無人機是必須發(fā)展的裝備。某種程度上，靠自己最為擅長的技術(shù)作為支撐往往更容易取得成功。俄國人多年來在傳統(tǒng)航空領(lǐng)域的技術(shù)積累依舊讓人艷羨。將久經(jīng)考驗的成熟技術(shù)應(yīng)用到無人機領(lǐng)域，不失為迅速發(fā)展無人機的可靠途徑。而在5月9日閱兵中亮相的“角鯊”無人直升機或許正是這一思路下的產(chǎn)物。

卡莫夫版無人直升機

如果對俄軍裝備稍有了解，就會覺得“角鯊”似曾相識。沒錯，經(jīng)典的可折疊共軸雙旋翼和標(biāo)志性的雙垂尾與卡莫夫的卡系列直升機如出一轍。目前還沒有關(guān)于“角鯊”研制單位的官方說法，但相關(guān)媒體進行了揣測，一些媒體直接點出這就是卡莫夫設(shè)計局的產(chǎn)品，但也有人認(rèn)為“角鯊”出自一個名為Rotorfly的俄羅斯民營直升機公司。后者成立于2007年3月29日，毗鄰卡莫夫設(shè)計局，恰巧公司創(chuàng)始人鮑里斯也來自卡莫夫設(shè)計局。Rotorfly公司最核心的技術(shù)就是共軸雙旋翼直升機，主要產(chǎn)品為R-30輕型直升機。R-30旋翼直徑6m，動力為一臺73.55kW的羅泰克斯912發(fā)動機，有趣的是這兩項配置與“角鯊”公布的資料完全吻合。不過有一點不同的是，R-30為軸外操縱技術(shù)，而根據(jù)照片看，“角鯊”所采用的應(yīng)該是軸內(nèi)操縱。但無論如何，“角鯊”擁有卡莫夫血統(tǒng)應(yīng)該沒有爭議，可以確信這就是一款卡系無人直升機。

在俄軍，尤其是俄海軍的卡系列直升機可謂經(jīng)久不衰，長期占據(jù)主力艦載直升機的位置。之所以有如此表現(xiàn)，是因為共軸雙旋翼布局有諸多與生俱來的優(yōu)勢。首先，由于兩副反向旋轉(zhuǎn)的旋翼可以抵消扭矩，因此這種直升機沒有尾槳，也不需要裝長的尾梁，機身長度可以大大縮短。由于兩副旋翼產(chǎn)生升力，每副旋翼的直徑也可以縮短。根據(jù)測算，在槳盤載荷、發(fā)動機和相同總重的情況下，共軸雙旋翼直升機縱向尺寸僅為常規(guī)單旋翼直升機的60%。這也是卡系列直升機深受俄羅斯海軍青睞的重要原因，更短的機身意味著更小的機庫面積。其次，共軸無人直升機的機體部件可以緊湊地安裝在機體重心處，因而減少了無人直升機俯仰和偏航的轉(zhuǎn)動慣量。同為lOt級直升機，共軸雙旋翼直升機的俯仰轉(zhuǎn)動慣量只是常規(guī)單旋翼直升機的一半，這意味著直升機將有更好的加速性和靈活性。此外，由于共軸直升機取消了尾槳，所以徹底消除了常規(guī)單旋翼直升機尾槳的故障和事故隱患，增加了飛行安全性。

仍是一條幼鯊

毫無疑問，卡莫夫在共軸雙旋翼領(lǐng)域有著豐富的經(jīng)驗，但這并不意味著“角鯊”也會像卡系列有人機那樣成為經(jīng)典。除了基本的氣動設(shè)計以外，所采用的飛控和導(dǎo)航技術(shù)更是關(guān)鍵，而這方面目前并沒有太多公開資料。從目前俄羅斯公布的數(shù)據(jù)看，“角鯊”機長3.7m，旋翼直徑6m，最大起飛重量490kg，任務(wù)載荷120kg。這一級別的無人直升機可以應(yīng)用的范圍非常廣泛。比如，對特定目標(biāo)的偵察監(jiān)視和電子干擾，或者在空中對一定區(qū)域進行光學(xué)和紅外監(jiān)控。此外，“角鯊”也可以作為艦載無人機部署在航母或者其他大型艦艇上?？偠灾?，無人直升機本身僅僅是平臺，其執(zhí)行的任務(wù)取決于搭載的任務(wù)載荷。載荷重量越大的無人直升機，可搭載的任務(wù)載荷種類越多，性能越好，可執(zhí)行的任務(wù)也就越多。從閱兵照片看，“角鯊”無人直升機機身可能采用了新式復(fù)合材料，與傳統(tǒng)金屬材料相比，這類復(fù)合材料更堅固，重量更輕，可增加無人直升機的任務(wù)載荷重量。但閱兵亮相的“角鯊”一無電子設(shè)備、二無任務(wù)載荷，因此可以推斷這條“角鯊”是一條仍處于研制階段的“幼鯊”，真正長成尚需時日。

中國的大鯊魚

基于共軸無人直升機與生俱來的優(yōu)異性能，很多國家都在研制。其中較早服役的是美國旋翼機公司（GyrodyneCompany of America）研發(fā)的QH-50共軸無人直升機。該機旋翼直徑6.1 m，最大起飛重量1036kg，升限5000m。在1962～1969年間，美國旋翼機公司一共生產(chǎn)了755架QH-50，擁有12個改型，分別在美國陸軍、美國海軍和日本海上自衛(wèi)隊服役。

而近年來在共軸無人直升機取得矚目進步的當(dāng)屬中國。北京中航智科技有限公司（簡稱中航智）的一種名為TD450的共軸無人直升機在數(shù)據(jù)上與“角鯊”較為接近。該機機身長4m，旋翼直徑6m，最大起飛重量500kg，任務(wù)載荷達到140kg，這意味著該機可以搭載更大的任務(wù)載荷進行作業(yè)。

TD450采用的飛行控制技術(shù)、旋翼技術(shù)、操縱技術(shù)和綜合航電系統(tǒng)等均具有國際領(lǐng)先水平。全自主研發(fā)的HeliAP飛行控制系統(tǒng)可實現(xiàn)無人直升機航向、速度、高度等飛行姿態(tài)穩(wěn)定控制，具有航路自主飛行和自主起降等功能。該機是國內(nèi)首次應(yīng)用無軸承旋翼和復(fù)合材料槳葉的無人直升機，依靠槳葉柔性梁的彈性變形實現(xiàn)揮動、擺振和變距運動，控制精度高、性能穩(wěn)定。電控共軸操縱系統(tǒng)則是TD450的另一大優(yōu)勢，該系統(tǒng)同樣由中航智自主研發(fā)，已在中國、俄羅斯、美國和日本等十幾個國家獲得專利。區(qū)別于傳統(tǒng)機械操縱，電控共軸操縱系統(tǒng)使用電氣控制，優(yōu)化了機械結(jié)構(gòu)，提升了操作靈敏度，系統(tǒng)的零部件減少了50%，重量減輕了40%，具有結(jié)構(gòu)簡單、操縱方便、穩(wěn)定可靠等特點。模塊化設(shè)計是未來無人直升機發(fā)展的重要方向，中航智則較早地在這一領(lǐng)域進行了探索和嘗試。TD450無人直升機的綜合航電系統(tǒng)依照模塊化設(shè)計理念，將飛控計算機、航電計算機、電源管理計算機等優(yōu)化為功能性板卡，高度集成，具有電磁兼容性好、重量輕、體積小等特點，可靠性和維修性等性能獲得很大提升。

融合了眾多先進技術(shù)，讓TD450性能不俗，在飛行條件惡劣的高原試飛和海上6級強風(fēng)試飛中，TD450都表現(xiàn)出可靠的飛行性能和強大的任務(wù)能力。如果說俄羅斯的“角鯊”仍是一條“幼鯊”，那么TD450應(yīng)該算得上是長成的“大鯊魚”。據(jù)了解，TD450已經(jīng)獲得世界500強某公司2000架的農(nóng)業(yè)植保無人直升機訂單，并將在未來兩年內(nèi)出口到北美、南美、歐洲等農(nóng)業(yè)大國。