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飛翼無人機異軍突起

華夏經緯網 > 軍事 > 兵器大觀 > 空戰      2024-03-29 08:58:03

飛翼無人機異軍突起

■張  翚  白海慧  陳  朗

近年來,飛翼無人機快速發展,不少國家相繼立項或推出新近研發的此類無人機。其中,土耳其自行研製的飛翼無人機安卡-3首飛成功;印度的自主飛翼技術演示機完成全狀態飛行試驗;伊朗展示了最新研發的“見證者”-191等多款飛翼無人機;俄羅斯“獵人-B”飛翼無人機據稱已投入實戰。

可以預見,如果繼續保持這種發展勢頭,未來天空中此類無人機的身影將會越來越多。

那麼,飛翼佈局的優勢和短板有哪些?飛翼無人機當前發展到了哪種程度?請看解讀。

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“獵人-B”飛翼無人機。

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“神經元”隱身無人機。

令人“愛恨交織”的飛翼佈局

提起飛翼無人機,很多人會立刻想到它那簡潔、獨特的外部形狀。

常規佈局飛行器主要由機身、機翼、尾翼和發動機等組成。其中,機身用於容納乘員及貨物;機翼和尾翼是主要的氣動部件,其上有大量舵面用於飛行姿態操控;發動機是動力部件。各主要組成部分之間通常界線明顯。飛翼無人機所採用的外部設計與常規佈局飛行器明顯不同,這種不同的外部設計被稱作飛翼佈局。飛翼佈局的特點是機身與機翼融為一體,像是只有一個翼面。無尾飛翼佈局則更“純粹”一些,直接將發動機藏入翼身融合體內,取消尾翼,整個飛行器外形進一步簡化。

飛翼佈局設計的優點較多。首先,這種簡約、平滑的構型有效降低了干擾和摩擦阻力,加上翼身融合體可産生更大升力,因此氣動效率較高。

其次,飛翼佈局的外部結構比較簡潔,內部設施進行了優化,因此整機的結構重量相對較輕。而且,這種佈局下,機身可用於搭載物資的內部空間較大,載荷區的分佈比較科學,因此不僅載荷量較大,而且機體堅固、牢靠。

再次,飛翼佈局機體整體上比較扁平,正向及側向投影面積小,因此採用這種佈局的無人機很難被雷達發現。再加上其翼身融合體邊緣、發動機進氣道和尾噴口等位置也採用隱身設計,有的地方“外敷”了吸波材料等,雷達就更不容易發現它。

既然優點這麼多,那麼為何現役飛行器中只有少數採用了這種設計呢?原因在於它同樣存在短板。

其一,採用這種設計後,飛行器的控制舵面基本上只能置於翼身融合體的後緣,保持飛行器的橫向和側向穩定性較難,需要解決很多難題、積累不少經驗,才能確保其正常飛行。很多國家不具備這樣的技術基礎和製造能力。

其二,採用飛翼佈局的飛行器很難像常規佈局的戰機那樣兼顧亞音速、超音速、巡航及高機動飛行等多種能力,往往是通過在設計時改變後掠角的大小來獲得相應飛行能力。投入較大卻難以滿足飛行器多任務能力方面的需求,讓一些國家望而卻步。

其三,採用飛翼佈局的飛行器展弦比一般較大,更容易引發氣動彈性問題導致翼面震顫等,因而對設計、材料、工藝的要求更高。

以上原因,讓一些研發國的研製人員對飛翼佈局“愛恨交織”,一方面對其寄予厚望,集中力量突破核心技術,另一方面,卻因要解決的問題太多,大多數國家的研製人員仍“不得其門而入”。但總體上看,飛翼佈局的優點更加突出,其成功運用於飛行器的增益可以充分彌補其先天的短板。

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安卡-3無人機。

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RQ-170無人機。

從有人機向無人機拓展

對相關歷史稍加回顧,就不難發現,各國對飛翼佈局的研究與探索長期以來一直在繼續。

美國諾斯羅普公司的初創者傑克·諾斯羅普,從20世紀20年代開始就在考慮飛翼佈局的應用。20世紀30年代,他與其團隊設計出飛翼驗證機,並於1940年完成首飛。該驗證機的操作穩定性當時並未達標,但考慮到飛翼佈局的潛力,美軍還是與傑克·諾斯羅普及其團隊簽訂了研發洲際轟炸機驗證機的合同。

幾乎在同一時期,德國開始研究飛翼佈局在滑翔機上的運用。1944年,德國的霍頓兄弟設計生産出人類歷史上第一架無尾飛翼噴氣式戰鬥轟炸機Go-229,其時速、載彈量、突破縱深能力方面都有明顯提升。1945年,20架尚未完工的Go-229A及其最新改進型“霍頓IX”被美軍繳獲,同時落入美國人手中的還有整條生産線、全部技術資料和一大批研究飛翼戰機的德國科學家。

在此基礎上,美國經過多年研究,在20世紀80年代研製成功B-2隱身轟炸機。客觀地説,B-2隱身轟炸機不論是外形還是所用控制技術、隱身技術等都借鑒了Go-229戰鬥轟炸機,以至於有媒體戲稱Go-229戰鬥轟炸機是B-2隱身轟炸機的“伯父”。

隨著科技進步尤其是無人機技術等新技術的發展,飛翼佈局開始從有人機向無人機領域拓展,一批飛翼無人機先後出現。

美國在這方面起步較早,並取得一些成果,如RQ-170、X-45和X-47無人機等。

從外形上看,RQ-170無人機堪稱縮小版的B-2,較高的氣動效率讓它擁有不俗航程。但在該機使用過程中,無人機依賴外部信號控制的短板暴露了出來。2011年年底,伊朗軍隊“誘捕”了一架對其進行偵察的RQ-170無人機。相關技術的洩露,差一點宣判了RQ-170無人機的“死刑”。

X-45無人機為了實現“察打一體”和追求更好的飛行性能,採用了比RQ-170無人機更大的後掠角,形似風箏,外部線條更加簡潔。

X-47B無人機的設計,則體現出“站在前人肩頭”的特點,它將X-45C無人機的風箏佈局加兩片尾翼操縱與B-2的佈局特徵相融合,試圖借此既擁有風箏佈局的低阻力特性和較長的彈倉,又獲得較為寬大的內部空間。

這些研究與探索,以及已投入使用無人機所彰顯出的效能,吸引了不少國家先後加入研發飛翼無人機的行列。

法國、希臘、義大利、西班牙、瑞典和瑞士6國聯合研發了“神經元”隱身無人機,該機據稱具備雷達和紅外雙重隱身能力。

英國則研發了“雷神”無人機,據稱其能超遠距離飛行,具有自動防衛能力。

俄羅斯先是開發出外形酷似飛鏢的“電鰩”無人機,又在此基礎上研發了S-70“獵人”無人機,後者成為世界上首款投入實戰的較大型察打一體飛翼無人機。

伊朗近年來動作不斷,先後推出一系列“見證者”無人機,如“見證者”-141/161/181/191等。

土耳其、韓國、印度等國也在積極發展飛翼無人機,試圖在該領域佔據一席之地。

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“雷神”無人機。

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“見證者”-191飛翼無人機。

“拓能”“進化”之路剛剛開始

和採用飛翼佈局的其他有人戰機一樣,這種設計所帶來的隱身、大升力等特點,使飛翼無人機的發展前景相當廣闊。可以預見的廣闊舞臺以及巨大的應用潛力,反過來又推動了飛翼無人機的發展。當前,飛翼無人機正朝實戰化、易操作、智慧化等方向發展。

更加實戰化。憑藉獨特的造型,飛翼無人機天然地具有一定“穿透性打擊”能力。未來戰場上,在解決了航程、載彈、靈活性等問題之後,飛翼無人機大概率會承擔起當前隱身有人戰機的部分任務,因此實戰化是其今後的發展趨勢之一。體現在航速上,飛翼無人機將飛得更快。這一點,從飛翼無人機後掠角的變化上就可以看出一些端倪。早期的RQ-170無人機後掠角35°左右,能長時間續航和達到亞音速;稍後的“神經元”隱身無人機後掠角55°左右,能跨音速飛行,具有較強機動能力;近年來追求超音速突防能力的飛翼無人機,後掠角大都超過60°。隱身能力是飛翼無人機的看家本領,但隨著反隱身手段的增多,飛翼無人機的隱身能力只有繼續“進化”,才能提升戰場生存力。俄羅斯的“獵人-B”機尾噴口由最初的可收斂噴口改成注重紅外特徵控制的扁平噴口,各個輔助進氣口也被歸置成機尾左右兩個經過重新設計的進氣口,就是為了提高隱身性能。從實戰化的角度來分析,未來飛翼無人機的探測器和天線都可能採用共形設計,以進一步降低其可探測性,適應實戰要求。

更易於操作。當前,把很多國家的研發人員擋在成功研製飛翼無人機“門檻”之外的,主要是飛翼無人機的飛行難以操控。這是因為,影響飛翼無人機飛行的因素既複雜又多變,這種多變反過來又使其飛行環境變得更加複雜。因此,今後的飛翼無人機研發勢必會在這方面用力,一是通過全面、深入、詳盡地“診斷”,摸清各種因素作用的過程與後果,通過有針對性的設計使操控變得更加科學、合理、到位,讓飛翼無人機的飛行更加穩定、安全。二是通過大量的試驗與論證,使學習操作飛翼無人機的程式更加簡明、動作更加簡單,達到易學易用的程度。

更加智慧化。當前無人機的發展,在經歷了人工遙控、自主飛行控制階段後,正漸漸向“自主任務控制”階段邁進。人工智慧的發展,同樣會惠及飛翼無人機。這是因為,當前飛翼無人機的定位大都是作戰型無人機,有的還被賦予“忠誠僚機”的定位。無論是充當“忠誠僚機”還是更大程度上的自主作戰,都必須讓其先“聰明”起來。因此,新一代飛翼無人機必然會變得更加智慧。未來,“高智商”的飛翼無人機可能會與低成本消耗型無人機、“蜂群”作戰無人機等搭配使用,共同構成適應強對抗環境的無人機譜係,在智慧化戰爭中發揮作用。

供  圖:陽  明


作者:張翚 白海慧 陳朗
文章來源:中國軍網-解放軍報
責任編輯:唐詩絮
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