中國無人機(jī)技術(shù)型號種類介紹

　　無人機(jī)即無人駕駛飛機(jī)，是機(jī)上沒有駕駛員，*程序控制自動飛行或者由人在地面或母機(jī)上進(jìn)行遙控的飛機(jī)。它裝有自動駕駛儀、程序控制系統(tǒng)、遙控與遙測系統(tǒng)、自動導(dǎo)航系統(tǒng)、自動著陸系統(tǒng)等，通過這些系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制飛行。無人機(jī)與有人駕駛的飛機(jī)相比，重量輕、體積小、造價低、隱蔽性好，特別宜于執(zhí)行危險性大的任務(wù)。

　　自30 年代國外首次采用無線電操縱的模型飛機(jī)作為靶機(jī)以后，無人機(jī)的發(fā)展十分迅速。40年代，低空低速的小型活塞式靶機(jī)投入實(shí)用。50年代出現(xiàn)了高亞音速和超音速高性能的靶機(jī)。60年代以后，隨著微電子技術(shù)、導(dǎo)航與控制技術(shù)的發(fā)展，一些國家研制了無人駕駛偵察機(jī)。無人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大：在軍事上用于偵察、通信、反潛、電子對抗和對地攻擊；在民用上用于大地測量、資源勘探、氣象觀測、森林防火和人工降雨；在科研上用于大氣取樣、新技術(shù)研究驗(yàn)證等。

　　中國無人機(jī)的研究始于50年代后期，1959年已基本摸索出安-2和伊爾-28兩種飛機(jī)的自動起降規(guī)律。60年代中后期投入無人機(jī)研制，形成了“長空”1靶機(jī)、無偵5高空照相偵察機(jī)和D4小型遙控飛機(jī)等系列，并以高等學(xué)校為依托建立了無人機(jī)設(shè)計研究機(jī)構(gòu)，具有自行設(shè)計與小批生產(chǎn)能力。中國生產(chǎn)的各種型別的無人機(jī)，基本上滿足了國內(nèi)軍需民用，并且逐步走向國際市場。

　　一、“長空”1靶機(jī)系列

　　靶機(jī)是供防空導(dǎo)彈、航空機(jī)炮、高射炮試驗(yàn)和打靶用的無人駕駛飛機(jī)。50年代采用靶機(jī)主要是前蘇聯(lián)制造的拉-17。1968年，國家正式下達(dá)任務(wù)，要求南京航空學(xué)院研制“長空”1中高空靶機(jī)。1976年和1977年該院相繼研制成功“長空”1中高空靶機(jī)和1015B型雷達(dá)傘靶。1977年成立無人機(jī)研究室， 1979年又?jǐn)U充成為無人機(jī)研究所。研究所設(shè)總體、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與系統(tǒng)、無線電和電氣、發(fā)動機(jī)四個研究室和兩個生產(chǎn)車間。飛行控制系統(tǒng)研究室和特設(shè)車間設(shè)在自動控制工程系內(nèi)。1977年以后，南京航空學(xué)院又相繼研制出“長空”1核試驗(yàn)取樣機(jī)、“長空”1低空型和大機(jī)動型靶機(jī)。基本滿足了國產(chǎn)多種防空導(dǎo)彈打靶需要，成功地完成了核試驗(yàn)穿云取樣任務(wù)。

　?。ㄒ唬伴L空”1中高空型靶機(jī)（CK1）

　　1960年代，由于蘇聯(lián)援助的取消、專家的撤離，解放軍空軍試驗(yàn)用的拉-17無人靶機(jī)嚴(yán)重缺失，國家下決心搞自己的無人靶機(jī)，從而促生了長空一號。長空一號（CK-1）高速無人機(jī)由位于巴丹吉林沙漠的空軍某試驗(yàn)訓(xùn)練基地二站在1965年～1967年成功定型，主要負(fù)責(zé)人是被譽(yù)為“中國無人機(jī)之父”的中國工程院院士趙煦將軍。1966年12月6 日，長空一號首飛成功。實(shí)際上長空一號就是仿制拉-17的產(chǎn)品，從開始仿制到總體設(shè)計成功用了三個月。后轉(zhuǎn)由南京航空學(xué)院具體負(fù)責(zé)。在南航，該機(jī)型于 1976年底設(shè)計定型，總設(shè)計師為該校的郭榮偉。早在60年代末，該所開始了無人機(jī)的研制。長空一號研制成功后，在我國空空武器等試驗(yàn)中發(fā)揮了重要作用。長空一號是一架大型噴氣式無線電遙控高亞音速飛機(jī)，可供導(dǎo)彈打靶或防空部隊(duì)訓(xùn)練。長空一號經(jīng)過適當(dāng)改裝可執(zhí)行大氣污染監(jiān)控、地形與礦區(qū)勘察等任務(wù)。該機(jī)采用典型高亞音速布局，機(jī)身細(xì)長流線，機(jī)翼平直，展弦比大。水平尾翼呈矩形，安裝在垂直尾翼中部。機(jī)身前、后段為鋁合金半硬殼式結(jié)構(gòu)。發(fā)動機(jī)及其進(jìn)氣道裝在機(jī)身下部的吊艙內(nèi)。翼尖短艙、尾翼翼尖、進(jìn)氣道唇口、機(jī)頭與機(jī)尾罩均用玻璃鋼制造。中單翼結(jié)構(gòu)的矩形機(jī)翼采用不對稱翼剖面，有2度的下反角，機(jī)翼安裝角為 0°45‘。機(jī)翼翼尖處吊有兩個翼尖短艙。水平尾翼安裝在垂直尾翼中部，平尾和垂尾均采用對稱翼剖面的矩形翼面。機(jī)翼和尾翼均為鋁合金單梁式薄壁結(jié)構(gòu)。機(jī)載設(shè)備、自動駕駛儀分別裝在前后段，機(jī)身中段為壓力供油式油箱。設(shè)計中直接利用機(jī)身外殼s作為油箱壁，節(jié)省了重量。改進(jìn)型號的機(jī)翼下有兩個小型副油箱。

　　長空一號的起飛非常有特色，采用一架可回收的發(fā)射車進(jìn)行助推起飛。在一張澳大利亞“金迪維克”小車圖片的啟示下，趙煦找到了地面起飛車的靈感。飛機(jī)固定在發(fā)射車的三條短滑軌上，發(fā)動機(jī)艙底部有一推力銷，用于固定。起飛時飛機(jī)發(fā)動機(jī)啟動，帶動發(fā)射車開始滑跑。當(dāng)滑跑速度達(dá)到275千米/時，飛機(jī)已經(jīng)得到足夠的升力可以升空。這時推力銷在發(fā)射車上的冷氣作動筒作用下拔開，飛機(jī)脫離發(fā)射車，開始爬高。發(fā)射車因無動力而減速，隨后地面人員發(fā)出無線電指令，拋出制動傘，并控制剎車使發(fā)射車停住。發(fā)射車可重復(fù)使用。發(fā)射車內(nèi)裝有航向自動糾偏系統(tǒng)，確保在1000米滑跑距離內(nèi)航向偏離維持在30米內(nèi)。發(fā)射車助推起飛固然減小了無人機(jī)本身的復(fù)雜程度，但與空投或火箭助推起飛方式相比，較為復(fù)雜和麻煩，當(dāng)然好處是省卻了調(diào)用有人飛機(jī)作為母機(jī)。拉-17靶機(jī)使用空投方式放飛。

　　長空一號起飛85秒后，開始轉(zhuǎn)入機(jī)上程序機(jī)構(gòu)控制飛行，之后由地面站通過雷達(dá)信息和其他手段，發(fā)出適當(dāng)?shù)臒o線電指令進(jìn)行遙控。長空一號C型能進(jìn)入地面武器射擊區(qū)域2到8次，提供射擊機(jī)會。

　　拉- 17使用的是推力較小的發(fā)動機(jī)，長空一號后來改用一臺改進(jìn)的WP-6渦噴發(fā)動機(jī)，尾噴口改裝成固定式，可通過改變發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)推力，海平面額定靜推力 21.1千牛，最大靜推力24.5千牛。該發(fā)動機(jī)原為殲-6所采用。整體油箱的容量為820升，燃油質(zhì)量600千克，B、C型加副油箱后，燃油質(zhì)量達(dá) 840千克。由于WP-6發(fā)動機(jī)推力比原來的發(fā)動機(jī)大7倍，而長空一號外型不變，使得起飛過程中不可避免地產(chǎn)生了過早升力矩，致使靶機(jī)起飛試驗(yàn)一直有問題。后來采取了與一般飛機(jī)起飛時減小低頭力矩、增強(qiáng)升力相反的方法，在長空一號起飛時加大其低頭力矩解決了這一問題。

　　長空一號的降落和世界其他無人機(jī)相比略顯笨拙，實(shí)際上是一種硬著陸。當(dāng)其在無線電指令指引下進(jìn)入預(yù)定著陸場地時，在500米高度自動拉起，然后進(jìn)入無動力下滑。接地時保持較大的攻角，尾部首先著地，*發(fā)動機(jī)吊艙和尾噴口吸收部分撞擊能量，實(shí)現(xiàn)主體部分回收。機(jī)體經(jīng)修復(fù)后即可再次使用。這種不完全的重復(fù)使用，對使用費(fèi)用、維護(hù)難度上有較負(fù)面的作用。

　?。ǘ伴L空”1核試驗(yàn)取樣機(jī)（CK1A）

　　國家于1977年3月下達(dá)了把“長空”1靶機(jī)改裝為核試驗(yàn)取樣機(jī)的任務(wù)。

　　核試驗(yàn)穿云取樣，是核武器研制工作的一個重要環(huán)節(jié)。過去用有人機(jī)取樣，不僅有可能損害飛行中央氣象臺健康，而且由于穿云時間安排較晚，取得樣品不夠新鮮，影響對試驗(yàn)的鑒定、分析。南京航空學(xué)院科研人員懷著為國防建設(shè)服務(wù)，對飛行員的人身健康高度負(fù)責(zé)的責(zé)任感開展了研制工作。他們在短短的半年時間里就研制出三架取樣機(jī)并進(jìn)行了多種試驗(yàn)，在正式試用前又做了有殲6飛機(jī)跟蹤的模擬試飛。試驗(yàn)與試飛表明，取樣機(jī)的研制是成功的。1977年9月17日，一架“長空”1 取樣機(jī)參加了中國一次核試驗(yàn)的穿云取樣飛行。爆炸時，取樣機(jī)距爆炸中心150公里，飛機(jī)按照預(yù)定的航線飛行，打開取樣器門后兩次穿過煙云，十幾分鐘后在預(yù)定地點(diǎn)著陸。飛機(jī)基本完成，取樣器無損傷，取到了“新鮮”的樣品。

　　南京航空學(xué)院為核試驗(yàn)工程提供了多架取樣機(jī)，先后參加四次核試驗(yàn)，取到足夠劑量的樣品，圓滿地完成了預(yù)定任務(wù)。1980年，完全取代了有人機(jī)取樣的落后方式。

　　（三）“長空”1低空型靶機(jī)（CK1B）

　　為了滿足低空防空導(dǎo)彈試驗(yàn)鑒定打靶需要，南京航空學(xué)院1980年2月開始研制“長空”1低空型靶機(jī)。該機(jī)是在中高空型靶機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)改型而成的，主要改進(jìn)是：發(fā)動機(jī)為適應(yīng)低空飛行需要，采用了小推力的“低空巡航狀態(tài)”，相當(dāng)于渦噴6發(fā)動機(jī)額定靜推力的40%；在兩機(jī)翼下各掛一只160升的副油箱，以加大航程；調(diào)整了飛行控制系統(tǒng)。

　　1982年5月18日，低空型靶機(jī)首次放飛，飛行48分鐘后安全著陸，首飛一次成功。1983年2月，被批準(zhǔn)設(shè)計定型投入小批生產(chǎn)。以后陸續(xù)提供給國產(chǎn)低空導(dǎo)彈進(jìn)行打靶試驗(yàn)，滿足了使用需要。

　　（四）“長空”1大機(jī)動型靶機(jī)（CK1C）

　　為了加強(qiáng)國防力量，對一批高性能導(dǎo)彈進(jìn)行鑒定試驗(yàn)，急需一種能在低空和中空做高速水平急轉(zhuǎn)彎飛行的大機(jī)動型靶機(jī)。這種靶機(jī)在中國尚屬空白，世界上也只有少數(shù)幾個國家能夠生產(chǎn)。

　　國家下達(dá)任務(wù)，軍方需要一種能作坡度為70～77度的高速水平大機(jī)動飛行的無人機(jī)，要求南京航空學(xué)院從1983年初開始，在一年半之內(nèi)，研制出高性能的大機(jī)動靶機(jī)，并且隨后制造一批提供導(dǎo)彈打靶使用。任務(wù)艱巨，技術(shù)復(fù)雜，周期短促。這就要求在總體方案上不能有失誤，在試制生產(chǎn)上不能有返工，每項(xiàng)工作都要做得又快又好，有條不紊。接受任務(wù)后，南京航空學(xué)院急國家之所急，作出了全力以赴完成任務(wù)的決定，成立了以院長為首的研制領(lǐng)導(dǎo)小組，建立了總設(shè)計師系統(tǒng)和行政指揮系統(tǒng)，應(yīng)用系統(tǒng)工程的管理辦法，試行承包責(zé)任制，使研制工作很快在全院鋪開。

　　總設(shè)計師呂慶風(fēng)、副總設(shè)計師羅鋒主持確定了以長空1低空靶機(jī)為原準(zhǔn)機(jī)的設(shè)計方案。面臨的技術(shù)關(guān)鍵是推力、結(jié)構(gòu)、飛行控制、供油、電磁兼容、電網(wǎng)絡(luò)和飛行軌跡方面的改進(jìn)設(shè)計。其中難度最大也最關(guān)鍵的首推飛行控制系統(tǒng)和供油系統(tǒng)。

　　C 型采用了適合大坡度轉(zhuǎn)彎飛行的供油系統(tǒng)。C型在中段機(jī)身前端加裝了一個全封閉油室，在飛行過程中保持充滿燃油的狀態(tài)，確保在所有的飛行姿態(tài)下都能連續(xù)供油。C型換裝了適合大坡度機(jī)動飛行的自動控制系統(tǒng)。其主要改進(jìn)包括在副翼通道中引入滾轉(zhuǎn)角積分信號，提高對滾轉(zhuǎn)角的控制精度，保證左右兩邊建立坡度對稱；在升降舵通道中引入高度和高度變化率信號，改善了高度保持系統(tǒng)的動態(tài)性能，提高了平飛時高度的穩(wěn)定性；在三個通道中加入軟化電路，在不影響原閉環(huán)回路的前提下，達(dá)到了控制平衡，及良好補(bǔ)償?shù)男Ч?。為避免過載超過規(guī)定值，采取了階躍改變減小升降舵通道中的控制量的措施。為防止嚴(yán)重排高，系統(tǒng)能及時退出轉(zhuǎn)彎，改為平飛或小過載飛行。C型的轉(zhuǎn)彎坡度分三擋，35度、60度和75.5度，分別表示一般機(jī)動、中機(jī)動和大機(jī)動飛行。

　　新的飛行控制系統(tǒng)要能保證按照合理的規(guī)律控制發(fā)動機(jī)推力和飛機(jī)的三個舵面，以實(shí)現(xiàn)飛行速度和飛行高度都比較穩(wěn)定的急轉(zhuǎn)彎飛行。設(shè)計人員改進(jìn)設(shè)計了自動駕駛儀的部件，進(jìn)行地面離心轉(zhuǎn)臺試驗(yàn)、全系統(tǒng)的數(shù)模混合試驗(yàn)和實(shí)物動態(tài)模擬試驗(yàn)，終于達(dá)到了技術(shù)要求。為實(shí)現(xiàn)大機(jī)動轉(zhuǎn)彎時的協(xié)調(diào)控制，美國采用高精度過載傳感器來調(diào)整坡度，保持過載。在國內(nèi)還有沒有這種傳感器的情況下，設(shè)計人員創(chuàng)造性地采用國產(chǎn)其它設(shè)備來協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎，達(dá)到定高飛行，同樣實(shí)現(xiàn)了機(jī)動過載。

　　為確保在機(jī)動飛行的正常供油，他們采取利用發(fā)動機(jī)壓縮空氣增壓供油的方案，設(shè)計出獨(dú)特的供油系統(tǒng)，突破了無人機(jī)研制中的又一技術(shù)關(guān)鍵。

　　1984年7月，兩架試飛樣機(jī)制造完成，9月在試驗(yàn)基地試飛，一舉成功。水平轉(zhuǎn)彎的機(jī)動過載達(dá)到4G。到1984年底，南京航空學(xué)院又試制出8架大機(jī)動型靶機(jī)。在1985年2月至3月進(jìn)行一種高性能導(dǎo)彈的鑒定試驗(yàn)中，用4架靶機(jī)就完成5次導(dǎo)彈有效發(fā)射的供靶任務(wù)。

　　“長空”1大機(jī)動型靶機(jī)，具有滿足不同類型導(dǎo)彈靶試要求的優(yōu)良性能。“長空”1靶機(jī)系列在研制過程中，除中高空型機(jī)有5次試飛失敗外，后面3個改進(jìn)型都是首次試飛即告成功。迄今各種類型靶機(jī)已放飛許多架，無一飛行事故。