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俄罗斯的“飞翼”布局无人机

远望智库技术预警中心  侯 兵  编译

目前俄罗斯和许多国家正在大力建造各种用途的无人机。研制时,采用各种设计思想和解决方案,包括确定气动布局。目前“飞翼”布局比较流行,具备一定优势,同时也存在一定局限性。

据俄《军事评论》日前报道,早在几十年前俄罗斯就开始了“飞翼”课题的研究,但收效甚微。在有人航空器领域其他布局突飞猛进,包括无尾布局或一体化布局。但是开始大量研发无人机后,形势发生了逆转。在各种级别的无人机中,“飞翼”布局的优势逐渐显现出来。看一下俄罗斯采用“飞翼”布局的主要无人机。

一、 轻型无人机

二十一世纪初,“埃尼克斯”公司研制了首款“副翼”无人机。属于超轻型无人机,重3400克,翼展1.5米。借助电动螺旋桨,速度可达100千米/小时以上,续航时间70-75分钟。有效载荷是日间、夜间摄像机。后来出现了这一系列的新型号——“副翼-10”。翼展增至2.2米,重量增至15.5千克。由于尺寸变大、电池容量增大,能够滞空2.5小时,可距离操作员不少于50千米活动(发送视频信号)。“副翼”族所有型号在军队和其他强力部门中应用广泛。

ZALA Aero Group公司也研制了ZALA 421系列无人机,包括无尾、飞翼、直升机式无人机、微小方型无人机。重几千克的无人机能够携带侦察设备飞行数十千米。某些型号已经列装,实现量产。ZALA KUB巡弋弹药特立独行,也采用飞翼布局。

二、 重型无人机

由于某些原因,俄罗斯中型无人机没有使用“飞翼”布局,然而研制几款重型无人机时采用了这一布局。在尺寸和功能方面,这些方案不可避免地引起了公众、专家的浓厚兴趣。

2007年,“米格”集团提供了重型打击型无人机“鳐”的全尺寸模型。这一方案将建造重20吨、翼展11.5米的无人机,采用涡喷发动机。设计速度850千米/小时,航程4000千米。内埋式弹仓的4个挂点可以携带6吨武器。与“鳐”一起,还展示了几种型号的制导航空杀伤武器。

这款无人机的发展扑朔迷离。几年间报道过一次,但未见有什么进展。研制工作时断时续。

2018年6月,“苏霍伊”公司的S-70“猎人”重型无人机正式滑出车间。翼展18-20米,起飞重量不小于20吨。采用一台涡喷发动机。内埋式弹仓可携带几吨有效载荷。根据不同数据,这是一款亚音速或跨音速无人机,使用先进的自动化控制系统,能够与操作员或其他飞行器良好协同。

2019年8月3日,“猎人”成功完成了首飞,飞行试验迄今仍在进行。S-70单独或与苏-57联合飞行。何时完成试验设计工作,开始量产,不得而知。

三、“飞翼”优势明显

与其他气动布局相比,“飞翼”的优势显而易见。这就是国内外广泛选择这一布局的原因。

主要的优势是机体整个表面变成升力面,改善了飞行性能和(或)载重能力。与同样尺寸、重量的传统布局无人机相比,相对较轻、燃油贮备较少或电池容量有限的无人机在空中停留时间更长。

从可利用的布局空间看,飞翼也有优势。所需的组合件、部件不仅可以像正常布局那样配置在机身上,而且可以配置在与机身相连的中翼或厚度增加的机翼上。重型无人机“鳐”和“猎人”均展示了这一能力。机体内部成功部署了足够大的涡喷发动机、载荷舱和油箱。轻型无人机也可以这样建造,只是稍有区别。

飞翼布局的另一个重要特点是隐身性大为改善。平滑的机身轮廓与相应材料的选择可以大幅减小有效反射面积。据不同评估,“鳐”、“猎人”均采用了上述方法,国外同样如此。

四、消除不足

尽管优势明显,“飞翼”也存在一些需要消除的不足。这些问题相当复杂,有时甚至会导致放弃这一布局。

建造飞翼无人机最复杂的问题之一是,在特殊的轮廓内部要配置相应的部件。最大的组合件只能配置于机身突出部或中翼,容积有限。载荷舱的扩大需要改变气动布局,有时无法办到。

幸运的是,在设计早期阶段可以成功解决类似问题。此外,无人机的一些特点简化了部件的配置。例如,无人机不需要座舱和配套系统,采用电传控制,不需要占用太多的空间。

飞翼的空中操控是一道难题。由于没有垂尾,航向稳定性存在问题。控制的保障也比较困难。机翼后缘的传统副翼可以很好地控制坡度,但控制俯仰时效能不高——距离重心的偏移不足。没有垂尾,控制航向比较麻烦。

可以通过弯曲的翼尖保证航向的稳定性,某些“副翼”、部分ZALA无人机正是这样做的。也可以像“鳐”一样,通过有裂缝的副翼来控制航向。激进的解决方案是放弃“飞翼”,采用垂尾和真正的方向舵。

积极发展自动驾驶仪和整体电子设备可以解决稳定性、操控性问题。现代各类无人机采用快速响应的自动设备和先进算法,能够按规定的参数保持飞行,并对意外情况迅速做出反应。

五、相得益彰

现代技术高度发达的条件下,“飞翼”布局具有许多优势,可以在各类方案中得到广泛应用。完成一定任务时,其性能特点可以得到充分发挥,与其他布局相比,有许多益处、优势。同时也存在一定限制、不足,飞翼并不是万能、唯一的最佳方案,因此不能排斥其他布局。

也要建造、运用其他布局的无人机。例如,与“副翼”飞翼无人机一起广泛使用正常布局的“海雕”。“猎人”打击型无人机与采用真正机身、狭窄直翼的“牵牛星”并肩飞行。而且在一定类型的无人机中,“飞翼”无法得到良好的运用,如中空远程无人机。

这样一来,航空装备的研制者应该清楚存在各类气动布局,了解它们的性能特点,针对具体情况选择最佳解决办法。新的无人机应具备最佳面貌、性能——不要拘泥于是否存在明显的机身、垂尾。

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