長航時無人駕駛飛機

長航時無人駕駛飛機(long endurance unmanned aerial vchicle)是指續航時間在8h以上(甚至達數十小時)的無人駕駛飛機。它一般用於執行戰略/戰役偵察任務。由於它在距基地數千米之遙的敵縱深地區的中高空(7000~20000 m)長時間飛行，為確保足夠的升力，其機翼面積大，翼展寬。

基本介紹

• 中文名：長航時無人駕駛飛機
• 外文名：long endurance unmanned aerial vchicle
• 學科：航空工程
• 領域：航空航天
• 釋義：續航時間在8h以上的無人駕駛飛機
• 特點：機翼面積大，翼展寬

簡介

長航時無人駕駛飛機(long endurance unmanned aerial vchicle)，續航時間在8h以上(甚至達數十小時)的無人駕駛飛機。它一般用於執行戰略/戰役偵察任務。由於它在距基地數千米之遙的敵縱深地區的中高空(7000~20000 m)長時間飛行，為確保足夠的升力，其機翼面積大，翼展寬。它通常採用高效節油的渦輪風扇發動機。為實現數據(包括目標圖像)能實時傳輸給地面指揮中心，它裝備了通信中繼設備和數字式數據鏈路。另外，它還配備了自主式導骯系統(主要是慣導/GPS組合系統)。美國在發展長航時無人駕駛飛機方面處於世界領先地位。1993年美國開始實施“蒂爾”系列長航時無人駕駛飛機發展計畫。美國已裝備了該系列中的“蚋蚊”750和“捕食者”中空長航時無人駕駛飛機，並正在研製“全球鷹”高空長航時無人駕駛飛機和“暗星”高空長航時隱身污染駕駛飛機。

高空長航時無人機的基本任務

高空長航時無人機的任務特點是在高空(18 km以上)長時間(大於24 h)地工作, 主要用於執行偵察和感測任務, 其任務要求包括初始和運行成本低、維護工作量少、能夠快速部署等。

高空長航時無人機對動力的要求

（1）發動機應具有良好的任務可靠性, 良好的燃油經濟性, 穩定的高空工作能力和良好的爬升能力;

（2）發動機的重量應儘可能輕, 壽命應儘可能長, 壽命期成本(採購、運行和維護成本)應儘可能低;

（3）由於高空的空氣密度很低, 發動機的散熱不好, 因此, 高空長航時飛行任務對發動機的冷卻也提出了更高要求;

（4）另外, 為滿足無人機機載用電的更高需求, 發動機應提供更多的電力。

高空長航時無人機發動機發展面臨的挑戰

(1) 發動機的重量和阻力增加。發動機重量和阻力的增加限制了飛行器的飛行高度。因此, 要滿足高空長航時無人機的任務要求,需要發展重量輕、阻力小的熱交換器和重量輕、效率高的壓縮系統。

(2) 發動機的工作穩定性受到影響。高空長航時無人機還要求有高的功率提取, 以用於驅動電力載荷。當發動機在高空工作時, 由於空氣密度大大降低, 其工作線向壓氣機的喘振線方向移動, 而高的功率提取則進一步增加了壓氣機喘振裕度的負擔, 因此, 高空工作的發動機的工作穩定性將受到影響。對於高空工作的發動機來說, 提高壓氣機的工作穩定性是非常重要的一項內容。

“全球鷹”高空長航時監視無人機

“蒂爾”II“全球鷹”是美國特里達因瑞安航空公司研製的高空長航時無人機, 是世界上無人機中最大的一種, 主要用於偵察監視。

1996年開始飛行試驗。該機為單翼機;機身後部背上有複合材料發動機短艙, 內裝一台渦扇發動機;機頭上方有圓拱形天線罩, 內裝衛星通信天線;在機翼翼根前的機身底部圓拱形罩內裝合成孔徑雷達;在後機身底部泡形罩內裝共用的數據鏈天線;V 型尾翼採用複合材料;機下裝收放式前三點起落架。

無人機由預編程式控制, 飛行中也可通過遙控方式隨時改編飛行程式。任務設備有偵察設備(光電/紅外感測器、合成孔徑雷達)、威脅報警系統和雷達干擾箔條投放系統。“全球鷹”可通過衛星數據鏈把偵察到的圖像信息實時傳輸給地面站。雷達和光電/紅外感測器的搜尋覆蓋面積為5500km /h, 解析度在瞄準模式下是0.305m,在搜尋模式下是0.915m。在20km 高度, 該機能識別地面停放的各種飛機、飛彈和車輛的類型。機翼翼展35.42m, 機長13.53m。最大起飛重量為11612kg, 最大任務設備重907kg。巡航速度635km/h, 實用升限20.5km, 活動半徑5560 km, 續航時間可大於42h。最大負載900kg, 並且在“蒂爾”II機上裝干擾機、誘餌和雷達告警接收機,每架飛機可攜帶3～4個拖曳式誘餌和一台ALR89型雷達告警接收機配合工作。干擾系統可在2個頻段上工作, 使其既能對付老式的低頻雷達和飛彈,又能對付像俄制的SA - 10和SA - 12 這類的新型武器。

“蒂爾”Ⅲ 高空長航時戰術無人機

“蒂爾” Ⅲ 是由DARO (美國國防空中偵察局)負責, 由洛克希德 馬丁/波音公司組成的聯合先進開發公司獨家研製。主要採用石墨碳精複合材料, 以減輕重量。裝備威廉士公司的H J44渦輪風扇發動機, 推力為8. 5 kN。續航時間12 h,最大升限15 km, 最大負載450 kg, 巡航速度463km /h, 翼展21. 00m, 活動半徑900 km。

2001年, 美國國防部停止研究“暗星”無人飛行器研製計畫, 決定發展“全球鷹”研製計畫。“暗星”具有隱身特性, 而“全球鷹”不具有隱身性。國防部官員認為, 對於在高空飛行的體積很小的無人機來說, 隱身不再是一個重要的優點。“全球鷹”能飛更遠的距離, 並且在一個指定區域可以持續巡航更長的時間, 這些都是最終選擇“全球鷹”的決定性因素。

“捕食者-B”高空長航時無人機

通用原子公司計畫銷售其“捕食者- B”型無人機, 以填補近程戰術無人機系統和遠程高續航系統(如“全球鷹”型無人機)之間的空白。通用原子公司正在研製三種型號的“捕食者- B”型無人機。渦輪螺旋槳型使用霍尼維爾公司的331-10型發動機, 速度可達400km /h, 飛行高度15km, 在空中滯留25h, 有效載荷可達350kg。噴氣型有可能採用威廉士國際公司的FJ44型引擎, 有效載荷為350kg, 速度可達500km /h, 飛行高度可達22km, 持續飛行時間為12 h。第三個型號是為國家航空航天局(NASA )設計的, 可以用於大氣研究, 它的翼展比“捕食者”普通型還要長7m, 持續執行任務時間可達32h。“捕食者-B”型無人機可以使用“捕食者”型無人機的地面設施和維修設備。

“赫爾梅斯” 1500高空長航時無人機

“赫爾梅斯” 1500是由以色列Sliver Arrow公司研製。1997年首次飛行, 主要用於實時偵察、監視、目標截獲和通信中繼。它的續航時間大於40h, 最大升限9 145m, 最大載荷400 kg, 最大平飛速度315 km /h, 最大巡航速度241km/h, 任務半徑200km, 翼展10.00m。

“薩若海爾”高空長航時無人機

“薩若海爾”是由法國的Aerospatiate公司從1994年開始進行研製的高空長航時無人機, 大約2007～2010年推向軍隊服役, 最大起飛重量5300kg, 其中任務載荷500kg, 高度18～20km, 續航24h, 任務範圍2500km, 任務載荷包括光電、紅外和雷達感測器、電子情報和通信情報裝置、空中地圖測繪設備等。