共軸雙旋翼無人機(jī)中國(guó)部不輸角鯊
發(fā)布時(shí)間:2018-07-02 來源: 美文摘抄 點(diǎn)擊:
2018年5月9日,俄羅斯在莫斯科紅場(chǎng)舉行閱兵式,慶祝第73個(gè)勝利日。與以往的閱兵不同,在今年的閱兵中,俄羅斯首次系統(tǒng)化地公開了自己的無人機(jī)部隊(duì),讓西方媒體備受關(guān)注。
俄羅斯雖是航空制造業(yè)的傳統(tǒng)強(qiáng)國(guó),但在無人機(jī)領(lǐng)域,其并未享有與之相匹配的聲譽(yù)和地位。經(jīng)濟(jì)萎靡讓俄羅斯錯(cuò)過了至關(guān)重要的信息化革命,而無人機(jī)正是信息化與傳統(tǒng)行業(yè)相結(jié)合的典范。不過,俄羅斯正在追趕——無論是北約大兵壓境的現(xiàn)實(shí)威脅還是軍用無人機(jī)外銷市場(chǎng)的廣闊前景都讓俄國(guó)人覺得這是必須補(bǔ)足的一課。某種程度上,以自己最為擅長(zhǎng)的技術(shù)作為支撐往往成為取得成功的捷徑——中國(guó)在無人機(jī)領(lǐng)域的領(lǐng)先得益于其擁有全球最大規(guī)模的信息產(chǎn)業(yè)鏈。顯然,俄羅斯不具備這樣的基礎(chǔ),但俄國(guó)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。將資料柜里久經(jīng)考驗(yàn)的成熟技術(shù)應(yīng)用到無人機(jī)領(lǐng)域,不失為迅速解決無人機(jī)有無問題的可靠辦法。而在這次閱兵中亮相“角鯊”無人直升機(jī)或許正是這一思路下的產(chǎn)物。
無人版卡莫夫直升機(jī)
如果你對(duì)俄軍裝備稍有了解,就會(huì)覺得“角鯊”似曾相識(shí)。沒錯(cuò),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(jī)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(jìn)行了揣測(cè):一些媒體直接點(diǎn)出這就是卡莫夫設(shè)計(jì)局的產(chǎn)品,但也有人認(rèn)為“角鯊”出自一個(gè)名為Rotorfly的俄羅斯民營(yíng)直升機(jī)公司。后者成立于2007年3月29日,毗鄰卡莫夫設(shè)計(jì)局,恰巧公司創(chuàng)始人鮑里斯也來自卡莫夫設(shè)計(jì)局。Rotorfly公司最核心的技術(shù)就是共軸雙旋翼直升機(jī),主要產(chǎn)品為R-30輕型直升機(jī)。R-30旋翼直徑6米,動(dòng)力為一臺(tái)100馬力(73.55干瓦)的羅泰克斯912發(fā)動(dòng)機(jī),有趣的是這兩項(xiàng)配置與“角鯊”公布的資料完全吻合。不過有一點(diǎn)不同的是,R-30為軸外操縱技術(shù),而根據(jù)照片“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(zhēng)議,可以確信這就是一款無人版的卡系列直升機(jī)。
在俄軍,尤其是俄海軍中,卡系列直升機(jī)可謂經(jīng)久不衰,長(zhǎng)期占據(jù)主力艦載直升機(jī)的位置。之所以有如此表現(xiàn),是因?yàn)楣草S雙旋翼布局有諸多與生俱來的優(yōu)勢(shì)。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(jī)沒有尾槳,也不需要裝長(zhǎng)長(zhǎng)的尾梁,機(jī)身長(zhǎng)度可以大大的縮短。由于有兩副旋翼產(chǎn)生升力,每副旋翼的直徑也可以縮短。根據(jù)測(cè)算,在槳盤載荷、發(fā)動(dòng)機(jī)和相同總重的情況下,共軸雙旋翼直升機(jī)縱向尺寸僅為常規(guī)單旋翼直升機(jī)的60%。這也是卡系列直升機(jī)深受俄羅斯海軍青睞的重要原因,更短的機(jī)身意味著更小的機(jī)庫(kù)面積。其次,共軸無人直升機(jī)的機(jī)體部件可以緊湊地安裝在直升機(jī)重心處,因而減少了直升機(jī)俯仰和偏航的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。同為10噸級(jí)直升機(jī),共軸雙旋翼直升機(jī)的俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)_慣量只是常規(guī)單旋翼直升機(jī)的一半,這意味著直升機(jī)將有更好的加速性和靈活性。此外,由于共軸直升機(jī)取消了尾槳,所以徹底消除了常規(guī)單旋翼直升機(jī)尾槳的故障和事故隱患,增加了飛行的安全性。
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(yàn),但這并不意味著“角鯊”也會(huì)像卡系列有人機(jī)那樣成為經(jīng)典。除了基本的氣動(dòng)技術(shù)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(jī)身長(zhǎng)317米,旋翼直徑6米,最大起飛重量490干克,任務(wù)載荷120干克。這一級(jí)別的無人直升機(jī)可以應(yīng)用的范圍非常廣泛。比如,對(duì)特定目標(biāo)的偵察監(jiān)視和電子干擾,或者在空中對(duì)一定區(qū)域進(jìn)行光學(xué)和紅外監(jiān)控。此外,“角鯊”也可以作為艦載無人機(jī)部署在航母或者其他大型艦艇上?偠灾,無人機(jī)本身僅僅是平臺(tái),其執(zhí)行的任務(wù)取決于搭載的任務(wù)載荷。載重量越大的無人機(jī),可以搭載的任務(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(jī)機(jī)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(jiān)固,重量更輕,可以增加無人機(jī)的有效載荷。但閱兵亮相的“角鯊”一無電子設(shè)備、二無任務(wù)載荷以及掛載設(shè)備,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(zhǎng)成尚需時(shí)日。
中國(guó)的大鯊魚
基于共軸無人直升機(jī)與生俱來的優(yōu)異性能,很多國(guó)家都有研制。其中最早服役的是美國(guó)旋翼機(jī)公司(GvrodyneComloanv of America)研發(fā)的QH-50共軸無人直升機(jī)。該機(jī)旋翼直徑6.1米,最大起飛重量1036千克,升限5000米。在1962~1969年間,QH-50一共生產(chǎn)755架,擁有12個(gè)改型,分別在美國(guó)陸軍、美國(guó)海軍和日本海上自衛(wèi)隊(duì)服役。而近年來在共軸無人直升機(jī)取得矚目進(jìn)步的當(dāng)屬中國(guó)。北京中航智科技有限公司(簡(jiǎn)稱中航智)的一款名為TD450的共軸無人直升機(jī)在數(shù)據(jù)上與“角鯊”較為接近。該機(jī)機(jī)身長(zhǎng)4米,旋翼直徑6米,最大起飛重量500千克,任務(wù)載荷達(dá)到140干克,這意味著該機(jī)可以搭載大部分任務(wù)載荷進(jìn)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(guó)際領(lǐng)先水平。全自主研發(fā)的HeliAP飛行控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)無人直升機(jī)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(jī)是國(guó)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(jī),依靠槳葉柔性梁的彈性變形實(shí)現(xiàn)揮舞、擺振和變距運(yùn)動(dòng),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(shì).該系統(tǒng)同樣由中航智自主研發(fā),已在中國(guó)、俄羅斯、美國(guó)和日本等十幾個(gè)國(guó)家獲得專利。區(qū)別于傳統(tǒng)機(jī)械操縱,電控共軸操縱系統(tǒng)使用電氣控制,優(yōu)化了機(jī)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(jiǎn)單、操縱方便、穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。模塊化設(shè)計(jì)是未來無人直升機(jī)發(fā)展的重要方向,中航智則較早的在這一領(lǐng)域進(jìn)行了探索和嘗試。TD450的綜合航電系統(tǒng)依照模塊化設(shè)計(jì)理念,將飛控計(jì)算機(jī)、航電計(jì)算機(jī)、電源管理計(jì)算機(jī)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(diǎn),可靠性和維修性等性能獲得很大提升。
融合了眾多的先進(jìn)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(jí)強(qiáng)風(fēng)試飛中,TD450都表現(xiàn)出可靠的飛行品質(zhì)和強(qiáng)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(zhǎng)成的“大鯊魚”了。據(jù)了解,TD450已經(jīng)獲得了某世界500強(qiáng)公司2000架的農(nóng)業(yè)植保無人直升機(jī)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(guó)。
責(zé)任編輯:王鑫邦
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