關(guān)于無人直升機(jī)類靶機(jī)發(fā)展的思考

劉廣玉

92419 部隊(duì)

本文闡述國(guó)內(nèi)外無人直升機(jī)類靶機(jī)的現(xiàn)狀，分析無人直升機(jī)類靶機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)，并提出無人直升機(jī)類靶機(jī)的開發(fā)途徑，為該領(lǐng)域從事研究、使用和管理的相關(guān)人員提供有益參考。

無人機(jī)憑借獨(dú)特的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)，正在推動(dòng)新的作戰(zhàn)樣式發(fā)展。近十幾年，復(fù)合材料、動(dòng)力裝置、傳感器、信息等技術(shù)日新月異，特別是飛行控制技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，帶動(dòng)了無人直升機(jī)的迅速發(fā)展。在國(guó)外，較早開展無人直升機(jī)研制的國(guó)家有美國(guó)、英國(guó)、加拿大和德國(guó)等，目前美國(guó)無人直升機(jī)類靶機(jī)技術(shù)較先進(jìn)。美國(guó)于20世紀(jì)60年代成功試飛QH-50A遙控式反潛無人直升機(jī)；在越南戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)陸軍使用QH-50D無人直升機(jī)執(zhí)行偵察、監(jiān)視、炮兵目標(biāo)監(jiān)視等任務(wù)。

國(guó)內(nèi)外無人直升機(jī)類靶機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)可獲取的文獻(xiàn)分析，國(guó)外大多數(shù)無人直升機(jī)類靶機(jī)型號(hào)由美國(guó)研發(fā)，主要供美國(guó)及其盟國(guó)使用。美國(guó)西科斯基公司生產(chǎn)的S-55直升機(jī)和貝爾公司生產(chǎn)的UH-1直升機(jī)，在退役后分別被改裝成全尺寸無人直升機(jī)類靶機(jī)QS-55和QUH-1。該兩型無人直升機(jī)類靶機(jī)作為旋翼類靶機(jī)，在美國(guó)白沙導(dǎo)彈靶場(chǎng)多次保障導(dǎo)彈武器系統(tǒng)試驗(yàn)任務(wù)。根據(jù)文獻(xiàn)記錄，1983年美國(guó)陸軍國(guó)家訓(xùn)練中心開始提供RPV縮比靶機(jī)，其中已有旋翼類靶機(jī)，主要是以“米”-24為原型機(jī)，按1:5、1:7、1:9縮比尺寸為部隊(duì)訓(xùn)練提供靶機(jī)，這類靶機(jī)得到廣泛使用。1995年，美國(guó)和加拿大以AH-1S為基礎(chǔ)，開展全尺寸靶機(jī)研制，在AH-1S原型機(jī)上加裝自主控制系統(tǒng)，在保持原飛行特性前提下，改進(jìn)機(jī)頭外形和航電系統(tǒng)，模擬“卡”-50直升機(jī)目標(biāo)特性，用于武器試驗(yàn)和實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練。1999年QAH-1S和“噱頭”-X無人直升機(jī)類靶機(jī)研制成功。表1列出了這幾型靶機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。

表1 美國(guó)主要無人直升機(jī)類靶機(jī)技術(shù)參數(shù)。

圖1 QS-55全尺寸無人直升機(jī)類靶機(jī)。

圖2 QUH-1全尺寸無人直升機(jī)類靶機(jī)。

國(guó)內(nèi)無人直升機(jī)技術(shù)研究起步較晚，但發(fā)展比較迅速。國(guó)內(nèi)很多單位在理論、工程應(yīng)用等方面都開展了相關(guān)研究，取得了一定成果，并對(duì)無人直升機(jī)類靶機(jī)技術(shù)開展了相關(guān)理論研究和方案驗(yàn)證，解決了有無的問題，但型號(hào)發(fā)展任重而道遠(yuǎn)。中國(guó)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所、第六十研究所等單位已有無人直升機(jī)成熟型號(hào)，也可以作為無人直升機(jī)類靶機(jī)，但在模擬強(qiáng)敵有人直升機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性、旋翼特性等方面仍存在差距。

圖3 QAH-1S全尺寸無人直升機(jī)類靶機(jī)。

無人直升機(jī)類靶標(biāo)關(guān)鍵技術(shù)分析

根據(jù)國(guó)內(nèi)無人直升機(jī)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，無人直升機(jī)類靶機(jī)研制須解決以下幾方面重難點(diǎn)。

無人直升機(jī)類靶機(jī)研制的總體思路

無人直升機(jī)類靶機(jī)研制須提前考慮總體功能、戰(zhàn)技指標(biāo)、實(shí)現(xiàn)途徑、應(yīng)用模式等。國(guó)內(nèi)無人直升機(jī)類靶機(jī)的研制亟需解決自主控制、目標(biāo)特性模擬等關(guān)鍵技術(shù)。

自主控制技術(shù)開發(fā)

無人直升機(jī)作為靶機(jī)使用時(shí)，考慮到安全因素，必須采用全自主飛行模式，并且應(yīng)具備自動(dòng)應(yīng)急返航和自動(dòng)應(yīng)急降落功能。因此，無人直升機(jī)類靶機(jī)研制必須解決無人直升機(jī)自主控制技術(shù)，并具有自主安全控制功能。

飛行特性實(shí)現(xiàn)

無人直升機(jī)飛行特性包括旋翼氣動(dòng)特性、飛行動(dòng)力學(xué)特性等。無人直升機(jī)類靶機(jī)應(yīng)自主完成垂直起飛和下降、懸停、平飛、盤旋、爬升等典型、常規(guī)飛行動(dòng)作，并能準(zhǔn)確模擬強(qiáng)敵有人直升機(jī)的飛行特性。這對(duì)無人直升機(jī)類靶機(jī)氣動(dòng)外形、結(jié)構(gòu)、動(dòng)力裝置，以及發(fā)動(dòng)機(jī)與無人直升機(jī)的適配性等提出了苛刻要求。如何在降低成本的情況下，最大限度模擬目標(biāo)直升機(jī)的飛行特性，也是研究難點(diǎn)之一。

目標(biāo)特性模擬技術(shù)

無人直升機(jī)作為靶機(jī)使用時(shí)，必須能夠準(zhǔn)確模擬目標(biāo)直升機(jī)的雷達(dá)散射特性、紅外特性。考慮到使用成本，應(yīng)盡量做到通用化，根據(jù)不同目標(biāo)的需求，加載不同模塊或者設(shè)定不同參數(shù)，實(shí)現(xiàn)不同目標(biāo)特性的模擬。國(guó)內(nèi)在此方面研究較少，尚無公開文獻(xiàn)可參考。如何有效模擬目標(biāo)直升機(jī)的目標(biāo)特性，是無人直升機(jī)類靶機(jī)研制須要解決的關(guān)鍵技術(shù)。

無人直升機(jī)類靶機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

盡管現(xiàn)在無人直升機(jī)類靶機(jī)技術(shù)還不夠成熟，但其前景看好，未來無人直升機(jī)類靶機(jī)發(fā)展趨勢(shì)包括如下四個(gè)方向。

（1）系統(tǒng)高度集成

計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)飛速發(fā)展，為無人直升機(jī)航電系統(tǒng)的高度集成提供了可能。未來無人直升機(jī)類靶機(jī)航電系統(tǒng)的特點(diǎn)是體積小、重量輕、功耗低、功能強(qiáng)勁，其發(fā)展趨勢(shì)是將飛行控制功能、各子系統(tǒng)控制功能、通信功能和數(shù)據(jù)處理功能集成到一個(gè)模塊內(nèi)。

（2）高度智能化

主要表現(xiàn)在自主起降、自主飛行、自動(dòng)資源管理與分配、自動(dòng)故障檢測(cè)與處理、自動(dòng)航跡規(guī)劃等方面。

（3）長(zhǎng)航時(shí)、重載荷

無人直升機(jī)類靶機(jī)須攜帶目標(biāo)特性模擬器、紅外增強(qiáng)器、有源/無源干擾裝置等任務(wù)設(shè)備，需要長(zhǎng)時(shí)間飛行以及更重的任務(wù)載荷。

（4）復(fù)合材料大量應(yīng)用

為最大限度滿足長(zhǎng)航時(shí)、重載荷要求，無人直升機(jī)類靶機(jī)機(jī)體應(yīng)大量使用復(fù)合材料以減輕重量。復(fù)合材料大量使用還可大幅度降低制造成本。

無人直升機(jī)類靶機(jī)的開發(fā)途徑

無人直升機(jī)類靶標(biāo)開發(fā)可采用四種途徑：新研制無人直升機(jī)類靶機(jī)、用現(xiàn)有無人直升機(jī)改裝、用即將退役的直升機(jī)改裝、引進(jìn)國(guó)外民用輕型直升機(jī)進(jìn)行改裝。

新研制無人直升機(jī)類靶機(jī)

根據(jù)需求，設(shè)計(jì)和制造全新的無人直升機(jī)類靶機(jī)。優(yōu)點(diǎn)是按任務(wù)要求自由設(shè)計(jì)，其性能、氣動(dòng)布局、結(jié)構(gòu)、目標(biāo)特性等可以符合使用要求；缺點(diǎn)是研制經(jīng)費(fèi)較高、周期較長(zhǎng)，直升機(jī)平臺(tái)、飛行控制系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)、目標(biāo)特性等方面可能會(huì)出現(xiàn)問題并交聯(lián)在一起，解決這些問題和飛行驗(yàn)證非常困難。

用現(xiàn)有無人直升機(jī)改裝

從國(guó)內(nèi)選擇一種與強(qiáng)敵有人直升機(jī)比較接近的無人直升機(jī)，通過技術(shù)改造使其目標(biāo)特性、飛行特性盡量接近導(dǎo)彈武器系統(tǒng)對(duì)無人直升機(jī)類靶機(jī)的需求。優(yōu)點(diǎn)是無人直升機(jī)平臺(tái)成熟，只須對(duì)局部進(jìn)行改裝；缺點(diǎn)是須要先確定旋翼特性要求，才能進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)，以及解決目標(biāo)特性模擬技術(shù)。

用即將退役的直升機(jī)改裝

從國(guó)內(nèi)機(jī)型中選擇一種具備典型直升機(jī)目標(biāo)特性且即將退役的武裝直升機(jī)，將其改裝成無人直升機(jī)，以滿足導(dǎo)彈武器系統(tǒng)對(duì)無人直升機(jī)類靶機(jī)的需求。優(yōu)點(diǎn)在于直升機(jī)平臺(tái)不須要進(jìn)行重點(diǎn)改裝，目標(biāo)特性根據(jù)需要可做適當(dāng)調(diào)整；缺點(diǎn)在于國(guó)內(nèi)尚無大型有人直升機(jī)改裝為無人直升機(jī)的先例，存在一定技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，而且直升機(jī)退役申請(qǐng)較困難。

引進(jìn)民用輕型有人直升機(jī)進(jìn)行改裝

與無人直升機(jī)改裝類似，只是從國(guó)外選擇一型機(jī)身和旋翼氣動(dòng)特性接近需求的民用輕型有人直升機(jī)，將其改裝成無人直升機(jī)，再通過技術(shù)手段使其目標(biāo)特性接近需要。優(yōu)點(diǎn)在于直升機(jī)平臺(tái)與國(guó)外部分艦載型直升機(jī)比較接近，須要改裝的項(xiàng)目可能比較少；缺點(diǎn)是須要解決直升機(jī)的引進(jìn)途徑、目標(biāo)特性實(shí)現(xiàn)等問題，并且后續(xù)服務(wù)保障很困難。

綜合上述分析可知，目前采取現(xiàn)有無人直升機(jī)改裝這一途徑較為可行。通過對(duì)現(xiàn)有無人直升機(jī)進(jìn)行改裝，可以快速完成靶機(jī)開發(fā)，且消耗經(jīng)費(fèi)少。同時(shí)，通過加裝目標(biāo)特性模擬器，可以逼真地模擬強(qiáng)敵有人直升機(jī)的各種特性。

結(jié)論

目前，無人直升機(jī)總體設(shè)計(jì)、飛行控制等技術(shù)已有較大突破，其基本技術(shù)原理、工程實(shí)現(xiàn)方法已取得一些進(jìn)展，但目標(biāo)特性模擬、艦載起降等關(guān)鍵技術(shù)仍在探索中。國(guó)內(nèi)多家科研院所、工業(yè)單位都在開展無人直升機(jī)相關(guān)技術(shù)研究，較為成熟的無人直升機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈已形成，市場(chǎng)有較多產(chǎn)品可供選擇。以外形、重量等作為選擇指標(biāo)，挑選滿足要求的無人直升機(jī)機(jī)型，并進(jìn)行適應(yīng)性改裝和加裝目標(biāo)特性模擬器，逼真地模擬強(qiáng)敵有人直升機(jī)的基本特性，是當(dāng)前無人直升機(jī)類靶機(jī)開發(fā)的最佳途徑。