战场梦魇无人机

2013-04-29 00:44刘秀芳
科学大众(中学) 2013年7期
关键词:无人驾驶无人

刘秀芳

2013年5月14日晚,所谓国产“利剑”隐身无人攻击机清晰图片在互联网上曝光后,又有网友上传新猛图,该图可清晰看到利剑无人战机的机首三角形状进气道。就图片来看,“利箭”无人隐形机翼展应为14米左右,外形布局采用了和美军X-47B类似的飞翼无尾布局,隐形能力及战场生存能力应该不错。“利箭”无人机进气道位于机体背部,为带附面层吸除隐身进气道,外形酷似科幻大片中的未来战机。“利箭”是为顺应无人化、隐身化、智能化和精准化的发展趋势而研制高性能装备之一,其进展一直备受国内外媒体关注,如顺利完成必将大大提升我军战斗力。

多国展开无人机“竞赛”

自1917年英国人研制成功世界上第一架无人驾驶飞机起,在不到100年的时间里,这种不需要载人就可以飞翔,就可以在天空执行任务甚至参与战斗的装置,可谓获得了空前的发展。在全球市场上,目前有4 000种无人机在销售。美国仍是最大的无人机客户,占据全球市场的45%。

无人机作为一种“杀人利器”,美国现在可以说已用得得心应手。特别是最近几年,作为定点清除的“主角”,美国无人机更是在此起彼伏的抗议声中频频出击。美国无人机在伊拉克和阿富汗的使用获得成功被大肆宣传。受此激励,除了南极洲,地球上每个大洲的国家都在制造或迫不及待地要购买无人机。全球在机器人方面的防务开支预计在2013年底将超过134亿美元。

在过去5年,全世界无人机需求每年以两位数的速度增长。但无人机的制造和采购增长并不局限于西方无人机一枝独秀。在南亚,印度和巴基斯坦展开了无人机军备竞争。印度一向靠以色列提供无人机,但最近加紧提高自行开发制造无人机的能力。

目前,世界正在研制的类似无人机包括美国X-47B、英国雷神、美国幻影射线、欧洲神经元和俄罗斯电鳐,已经完成试飞的有美海军X-47B、欧洲神经元。

X-47B已经于2013年5月4日在美国帕图森河海军基地完成了首次阻拦着陆试验。X-47B设计时速可以达到800千米,最大飞行高度可达12 000米,采用了B2隐形战略轰炸机标志性的飞翼和翼身融合布局,具有良好的隐形能力和战场生存能力,如果需要可以经由空中加油进行远程飞行。“神经元”无人机也于2012年年底完成首飞。

鉴于中国和英国也在研制大型隐形无人攻击机,如果能够赶在英国“雷神”无人机之前首飞的话,那么中国就自然而然的成为了世界上第三个试飞大型隐身无人攻击机的国家。中国无人机除“利箭”无人机外,还有ASN系列、CH系列及翼龙、翔龙、翼锋、暗剑、翱翔鹰等层出不穷。

随着战争机器朝着无人化、信息化、数字化、隐身化、模块代、精确化、网络化、网格化,以远距攻击型的智能化武器为主导的“非接触性战争”日益临近,在未来的局部武装冲突中,激烈的军事对抗有可能演变成一场坐在计算机屏幕前,按动鼠标和键盘的“电子游戏”。

什么是无人机?

数千年来,由于人们对于飞行的渴望,已经创造了无数可以飞的东西,这些飞行物之间可谓千差万别。羽箭、飞镖、气球、孔明灯、纸航模、窜天猴、飞去来器、无翼靶标……严格地讲,一般意义上的无人机,指的是无人驾驶飞机、无人驾驶直升机、无人驾驶旋翼机、无人驾驶扑翼机等。

按照用途划分,无人驾驶飞机可分为民用无人机和军用无人机两大类。军用无人机又可细分为作战无人机与勤务保障无人机等。前者包括无人驾驶战斗机、无人驾驶攻击机、无人驾驶轰炸机、反辐射攻击无人机等。后者主要有:图像侦察无人机、电子侦察无人机、电子干扰无人机、气象观测无人机、气象战无人机、中继通信无人机、预警无人机、靶机、诱饵机、目标指示/目标照射无人机、火炮校射无人机、心理战无人机等等。随着技术的发展,今后还会出现各种各样的具有特殊用途的军用无人机。

目前,世界上最大的巨型无人机起飞重量100吨以上,最小的无人机只有几克重。最大的无人机与最小的无人机间重量、体积相差千万倍以上,所以它们在空气动力学、动力系统、能源、控制手段、信息采集与传输装置、使用条件、飞行特性、放飞方式、回收方式等方面,存在着巨大的差异。

无人机的起飞与回收

无人直升机和直升平台依靠旋翼的拉力,无须跑道就能垂直起飞,加拿大研制的CL-227直升平台采用的就是这种起飞方式。还有两类介于无人机和无人直升机之间的飞行器,也能实现垂直起飞。一种是倾转旋翼无人飞行器,起飞时,装在其翼尖上的两台发动机和螺旋桨向上倾斜,将飞行器拉离地面。还有一种无人飞行器在起飞时,机体是竖直向上的,靠其尾部或头部的螺旋桨拉离地面。升空后再逐渐转为水平状态。凡是采用垂直起飞方式的无人驾驶飞行器,其起降场所都很小,但在起飞时的耗油率偏高。因此,它们的活动半径和留空时间较短。而且,由于控制方式复杂,对发动机的要求高。垂直起飞、悬停、过渡飞行时的可靠性、安全性较差。这些都可谓特殊的无人驾驶航空器的起飞方式,一般无人机的起飞方式主要有空中投放、滑跑起飞、弹射起飞、火箭发射或火炮发射等。

无人机的回收要比起飞困难得多。因为即使是有飞行员驾驶的飞机也是离地容易,着陆难,何况是无人机呢?固定翼无人机的回收,大致有:

伞降回收。无人机上带有降落伞,它按预定程序或在地面遥控站的指挥下到达回收区上空,然后自动开伞或根据遥控指令开伞,降落在陆地上或水面上。美国的“火蜂”,中国的D-4、DR-5,印度的 PTA无人机均采用这种回收方式。

空中回收。其开始程序与伞降无人机回收方式相同,当无人机打开降落伞在空中飘落时,用直升机等回收母机在空中将无人机“捞回”,然后携带无人机返场着陆。采用这种回收方式,无人机不易受损,但需配备直升机等回收母机,且回收过程非常复杂。

撞网回收。回收时,无人机在地面无线电遥控下,逐渐降低高度、减小速度,然后正对着拦阻网飞去。拦阻网由弹性材料编织而成,网的两端还连接有能量吸收器。无人机撞入网中后,速度很快便减为零。以色列的“先锋”“侦察兵”等无人机,均采用这种方式回收。

目视遥控回收。此法多用于轻小型无人机。操纵人员在地面用目视的方法控制无人机着陆,困难较大,因为操纵人员无法立刻感知无人机飞行状态的变化,即使是经验丰富的操纵员也难免失误。

电视遥控回收。某些无人机的头部带有电视摄像装置,地面站人员可从荧光屏上观看到从无人机上传回的现场实时图像,操纵员坐在模拟驾驶舱内操纵驾驶杆和油门,遥控装置及时向无人机发送遥控指令,控制无人机安全着陆

自动着陆回收。目前的中大型的先进无人机(RQ-4“全球鹰”等),基本上都能利用机上和地面控制站配备的GPS导航定位系统、计算机飞行控制系统、微波导航/着陆系统、精确测高系统等,按照预定程序自主完成着陆动作。值得一提的是,中国所有的无人机导航都是依托中国的“北斗”卫星,该卫星群现在包括16颗现役卫星,可覆盖中国全境和亚太地区。

拦阻回收。普通的中小型无人机,起落架往往不可收放,且不带刹车系统。为缩短其着陆滑跑距离,有人便提出在跑道上放置弹性拦阻索的方案。其着陆过程与有人驾驶的航母舰载机的着舰情况很相似。

全地形回收。在地面上架设两根高度较高的杆子,然后在两根杆子之间拉一条绳索。无人机返回时,先从翼尖或翼下放出两根带有钩子的短索,然后向横索上方飞,用下垂的钩子挂住横索。一旦被钩上,无人机会一头“扎向地面”,但因为带有钩子的绳索很短,无人机离地面还远着呢。这种回收方式不受地形的影响,在山区、城区、海区都能使用。因此被称为全地形回收。

谁来控制无人机?

无人机的“无人”指的是机内,机外是一定要有人控制的。那么,由谁来控制呢? 无人机的操纵其实离普通人的生活并不那么遥远,有人机飞行员、航模运动员、甚至电子游戏玩家都可以随时去“代驾”。

目前,美国空军配备的主要是RQ-1、RQ-4等大中型的无人机,这些无人机价格昂贵,所以要求地面控制站人员必须是有着丰富飞行经验的驾驶员、领航员、武器控制员等。这些人主要从现役的或预备役的航空兵部队调配,上岗前再稍加培训。但他们实际上是处于兼职工作状态,过一段时间就要轮换。随着无人机数量的增加以及比例的增大,这种做法已不能适应武器装备发展的需要:美空军2009年的装备预算中,计划购买的93架新飞行器中,无人机有52架,数量超过总购置数的一半。这意味着美空军装备体系的某种调整。跟随这种调整,美军需要更多的无人机“操纵手”,如果都从航空兵部队抽调,一旦发生大规模的战争,势必会影响到总体作战能力,造成有人机与无人机的“驾驶员”都不够用的窘境。

除了“代驾”,2008年7月起,美军在内华达州的内利斯空军基地组建一所无人机武器学校。该校的主要教学目标是:培养高素质的专业无人机“飞行员”、传感器操作员和地面维修人员,使他们能胜任初级或高级无人机的操作与维修工作,以取代现行的从航空兵部队调配飞行员的临时做法。

随着计算机技术、模拟技术和网络技术的发展,在公众领域已经出现了大量图像清晰、动作逼真的电子游戏、网络游戏,其中有不少是青少年非常喜爱的模拟飞行和模拟空战的电子游戏。通过长时间的练习,一些人已逐渐成为在虚拟空间里驾驭航空器的高手。实际上,电脑配备的模拟飞行软件以及电脑屏幕上显示的座舱、场景等,与真正的飞行模拟器相比,差别并不是很大,其基础知识、原理、操作过程、工作特点等大都是共通的。只要经过反复的练习,普通的爱好者便不难成为合格的“飞机驾驶员”。

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