未來技術(shù)的孵化器

　　 在無人機(jī)領(lǐng)域，英國意欲占領(lǐng)技術(shù)制高點，其推出的“惡魔”驗證無人機(jī)首次對無襟翼技術(shù)進(jìn)行大膽的開發(fā)探索并演示驗證——
　　
　　如同世界其他軍事強國，英國亦在21世紀(jì)初確定將無人機(jī)領(lǐng)域作為未來航空裝備開發(fā)的突破點，希圖在這一領(lǐng)域成為世界級的研發(fā)強國。
　　基于這一發(fā)展策略，英國不僅全力推進(jìn)本國的無人機(jī)開發(fā)項目，比如BAE系統(tǒng)公司主導(dǎo)的“雷電之神”無人機(jī)，而且還將目標(biāo)瞄準(zhǔn)了具有獨創(chuàng)性的無人機(jī)技術(shù)，希望搶占未來無人機(jī)技術(shù)開發(fā)的制高點。目前，英國最重要的無人機(jī)新技術(shù)開發(fā)項目是“無襟翼飛機(jī)綜合工業(yè)研究（FLAVIIR）”項目。該項目于2004年6月開始啟動研制，明確要求開發(fā)不同于傳統(tǒng)無人機(jī)的無襟翼飛機(jī)。
　　
　　無襟翼技術(shù)的提出
　　傳統(tǒng)飛機(jī)利用兩套控制舵面（水平和垂直控制舵面）來實現(xiàn)對機(jī)體航向和升降的控制。自上世紀(jì)初，人造飛機(jī)初上藍(lán)天后，這兩套控制舵面就始終存在于飛機(jī)機(jī)體之上，其中水平控制舵面最常見于飛機(jī)水平主翼后緣，因此也被稱為襟翼。在飛行過程中，襟翼通過上下擺動改變氣體導(dǎo)向?qū)崿F(xiàn)對飛機(jī)俯仰的控制；垂直控制舵面則位于機(jī)體尾部主垂尾后側(cè)，這也是飛機(jī)最重要的控制舵面，它通過左右擺動實現(xiàn)對飛機(jī)左右航向的控制。雖然經(jīng)過一個多世紀(jì)的發(fā)展，現(xiàn)代飛機(jī)不管在性能還是在外形上都與早期的飛機(jī)不可同日而語，但是無論其動力從最初的活塞發(fā)動機(jī)發(fā)展為現(xiàn)代噴氣式發(fā)動機(jī)，以及機(jī)體內(nèi)部各類機(jī)件的控制由原來的機(jī)械直連方式演變?yōu)楝F(xiàn)代的多余度電傳控制（多余度電傳控制系統(tǒng)即利用可編程計算機(jī)控制的電氣控制系統(tǒng)，能夠控制飛機(jī)的全部控制舵面，在全部的空間維度運動方向上進(jìn)行控制），水平與垂直控制舵面機(jī)制一直沿用于飛機(jī)設(shè)計中。
　　衡量現(xiàn)代飛機(jī)性能的重要指標(biāo)就是其低可探測性（隱形性能），而控制舵面的存在絕對不利于提升這一性能。例如，現(xiàn)代飛機(jī)的低可探測性設(shè)計主要從兩方面著手，其一是飛機(jī)的氣動外形，其二則在于吸波涂料。其中，前者在賦予飛機(jī)低可探測性方面所起的作用更大，但是為實現(xiàn)機(jī)體控制而采用的舵面設(shè)計，特別是水平升降舵面的存在，嚴(yán)重抵消了開發(fā)人員精心設(shè)計的氣動外形。低可探測性的氣動外形往往在襟翼上下活動時受到很大影響。以目前現(xiàn)役的隱形戰(zhàn)斗機(jī)F-22為例，有報道稱，其隱形性能只有在其保持水平飛行狀態(tài)時可達(dá)到最優(yōu)，當(dāng)它在空中進(jìn)行復(fù)雜機(jī)動時，其對雷達(dá)波的反射將急劇上升。也就是說，F(xiàn)-22所采用的傳統(tǒng)襟翼控制舵面是導(dǎo)致其隱形性能下降的一個重要因素。
　　正是由于上述原因，當(dāng)技術(shù)開發(fā)到一定程度時，人們對開發(fā)飛機(jī)新型控制系統(tǒng)的興趣再次濃厚起來。2004年6月在“無襟翼飛機(jī)綜合工業(yè)研究（FLAVIIR）”項目正式啟動之時，英國國防部就明確要求該項目應(yīng)主要驗證開發(fā)一種低生產(chǎn)成本、低維護(hù)成本的無襟翼飛機(jī)。項目要求制造數(shù)架小比例的試驗性樣機(jī)，為未來將新技術(shù)應(yīng)用到其他飛機(jī)上做最充分的技術(shù)儲備。
　　
　　“惡魔”驗證無人機(jī)問世
　　在FLAVIIR項目的指引下，研發(fā)團(tuán)隊先后制定了“日蝕（Eclipse）”、“惡魔（Demon）”無襟翼驗證無人機(jī)樣機(jī)的開發(fā)計劃，兩種無人機(jī)機(jī)體外形相同，只是后者是前者115%的等比例放大版。英國克蘭菲爾德大學(xué)、BAE系統(tǒng)公司、另9所英國高校及研究機(jī)構(gòu)共同參與了兩種無人機(jī)的開發(fā)工作，其中“日蝕”無人機(jī)主要進(jìn)行地面試驗和技術(shù)演示，而進(jìn)一步的空中飛行驗證則由“惡魔”無人機(jī)完成。
　　2008年，“惡魔”樣機(jī)完成制造，首度進(jìn)行公開展示。該無人機(jī)翼展2.44m，質(zhì)量約90.7kg。2010年9月17日，“惡魔”無人機(jī)在坎布里亞郡成功進(jìn)行了演示飛行，在飛行過程中，它的襟翼控制系統(tǒng)始終處于關(guān)閉狀態(tài)（機(jī)體設(shè)計有兩種控制系統(tǒng)），而是采用新的無襟翼技術(shù)進(jìn)行飛行和機(jī)動。其試飛成功堅定了研發(fā)團(tuán)隊的信心。
　　根據(jù)FLAVIIR項目現(xiàn)有資料顯示，“惡魔”無人機(jī)的無襟翼控制系統(tǒng)，主要利用貼近機(jī)翼后緣的噴射氣流決定空氣遠(yuǎn)離或流向機(jī)翼的機(jī)制。射流控制裝置將壓縮空氣從機(jī)翼后緣狹槽中噴出，以此改變機(jī)翼后端的氣流方向，當(dāng)一側(cè)機(jī)翼上的一排狹槽噴出的空氣壓力大于另一排，就導(dǎo)致了掠過機(jī)翼后緣的氣流偏向上方或偏向下方，飛機(jī)隨之上升或下降。
　　“惡魔”無人機(jī)通過對流經(jīng)機(jī)身的空氣進(jìn)行控制，而不是改變其主翼外形來實現(xiàn)控制。此外，裝在機(jī)翼上的傳感器會隨時監(jiān)測氣流的動向，并指示調(diào)節(jié)噴射氣流的方向。
　　采用無襟翼概念設(shè)計的無人機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，而且由于減少了機(jī)體的邊緣和間隙，機(jī)體也更為平滑，易于提升其隱形性能。
　　
　　別出心裁的無襟翼射流系統(tǒng)
　　從外形上看，“惡魔”無人機(jī)采用下單菱形主翼、無水平尾翼、單垂尾以及三點式起降架的傳統(tǒng)設(shè)計，除菱形主翼較為特別外，其外形設(shè)計中規(guī)中矩，并無出奇之處。其機(jī)體前部主要為負(fù)載艙，配備由藍(lán)熊（Bluebear）系統(tǒng)研究公司開發(fā)的航電設(shè)備及飛行控制系統(tǒng)，其搭載的先進(jìn)飛行控制算法計算機(jī)則由萊斯特大學(xué)和帝國學(xué)院共同開發(fā)。特別要注意的是，其主翼后端用于進(jìn)行機(jī)體控制的無襟翼射流裝置，由于氣體來源于機(jī)體頭部的進(jìn)氣口，因此在機(jī)體頭部配置有由WREN渦輪公司開發(fā)的用于控制氣流的壓縮機(jī)及輔助動力裝置（APU）。機(jī)體中段設(shè)有噴氣式發(fā)動機(jī)、油箱等主要設(shè)備，發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口位于機(jī)體上部后側(cè)，發(fā)動機(jī)尾噴口采用先進(jìn)的矢量推力控制技術(shù)，具有全向轉(zhuǎn)動能力，主要由曼徹斯特大學(xué)以及BAE系統(tǒng)公司開發(fā)。機(jī)體尾部則主要包括發(fā)動機(jī)尾噴口和垂直尾翼。除少量必需的金屬部件外，整個機(jī)身主要由復(fù)合材料制成，克蘭菲爾德大學(xué)負(fù)責(zé)對機(jī)體各部分進(jìn)行整合和