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中國在軍用無人機領域崛起 可惜發動機問題仍待解決

軍用無人機作為現代空中軍事力量中的一員,具有無人員傷亡、使用限制少、隱蔽性好、效費比高等特點,在現代戰爭中的地位和作用日漸突出。無人機作為未來的作戰戰機已經成為世界各個國家都大力發展的對象,中國在近年來成為全球最大的無人機供應商的同時,在技術上也處於世界前列僅落後於美國、以色列等國家。



中國在軍用無人機領域崛起 可惜發動機問題仍待解決


翼龍無人機


我國從上世紀90年代也開始發展作戰型無人機系統,先後突破了自主飛行、探測與導系統、高速數據鏈等技術難點,研製成功多型具備在偵察-打擊一體系統。這其中以成都飛機公司的「翼龍」最為有名,該機已經成功的出口到阿聯酋等國,實現了我國作戰型無人機出口的零突破,是我國軍用飛機未來出口一個比較有潛力的機型。在性能上,如果將「翼龍」與國外同類型無人機,尤其是MQ-1相比,仍有一定的差距。從相關資料來看「翼龍」的尺寸與MQ-1相近,前者的機長為9米左右,翼展14米,後者為長度為8米,翼展為14-16米,最大起飛重量前者為1200公斤,後者為1050公斤。但是在有效載荷方面,「翼龍」只有350公斤,要低於後者的500公斤。其中「翼龍」的探測器和武器的總重量只有200公斤,在掛載光電吊艙之後,留給機載武器的重量只有100公斤,所以「翼龍」只能配備2枚50公斤級的機載武器,多目標作戰和持續作戰能力較低。


載荷低的缺點同樣制約了「翼龍」在偵察探測系統上的升級提高。雖然現代光電系統已經採用第三代大面積紅外器件陣、高解析度CCD攝像機,大功率激光器件,探測距離有較大的提高,一些先進的光電吊艙的探測距離可以達到50公里,CCD攝像機在白天晴朗氣候條件下,對於直徑30米的物體可以提供100公里的探測距離,大功率激光器件在萬米高空,理想條件下的作用距離則超過40公里。不過由於光電探測系統的工作波長較短,所以在惡劣氣候條件下的作用距離明顯降低,遠程分辨能力仍然不足,所以新一代無人偵察機多採用戰術合成孔徑雷達作為遠程探測系統。像MQ-1就配備有ZPY-1戰術合成孔徑雷達,由此對地面目標探測距離已經達到25公里,分辨能力在1米左右。



中國在軍用無人機領域崛起 可惜發動機問題仍待解決


CH-4無人機


我國也研製出與ZPY-1戰術合成孔徑雷達相近的機載KU波段合成孔徑雷達,並曾在國際電子防務展上展出過。國產的合成孔徑雷達,具備全天候條件下對地進行探測,具備大面積條帶狀普查和聚束目標詳查的能力。在前者模式下,它可以實現30公里的探測距離,成像區域為3*12公里解析度達到3米;在後者模式下,探測距離大約15公里,成像區域為1*1公里,解析度為1米,同時還具備對地面移動目標探測和指示能力,用於探測大範圍內地面運動目標。雷達採用模塊化設計,天線/伺服單元、發射機/低功率射頻單元和綜合信息處理系統組成,重量只有60公斤。具備性能好、體積小、重量輕、功耗低的優點,因此適合於輕型飛機及無人機的使用。但正是「翼龍」無人機由於載荷小,因此無法像MQ-1無人機那樣同時配備光電吊艙和合成孔徑雷達。畢竟「翼龍」的有效載荷只有100公斤,如果再加上一個60公斤的合成孔徑雷達,那麼剩餘下的武器載荷就只有40公斤,而一枚國產藍箭-7機載反坦克導彈的重量都有50公斤左右了。所以「翼龍」最終是向機載武器妥協,採用光電吊艙加機載武器的配置,顯然會影響它的遠程探測能力、作戰效通知和使用靈活性。


CH-4就是針對「翼龍」的載荷地這一弱項而研製的。較於「翼龍」,CH-4主要是增加了機體尺寸,機長增加到10米,翼展18米,翼展加長,展弦比增加,相應的誘導阻力就降低,所以整機升阻比有所增加,飛行速度和航程都有所增加。CH-4的飛行速度提高到300公里/小時,航程可以達到4000公里以上,滯空時間13個小時。特別是,CH-4的最大起飛重量增加到1330公斤,有效載荷增加到350公斤,探測系統可以同時配備光電吊艙和合成孔徑雷達,具備較強的遠程探測能力和複合探測能力。尤其是在惡劣氣候條件下的遠程探測能力,合成孔徑雷達受煙霧、雨雪等天氣影響較小,具備全天候成像的特點。而且外合成孔徑雷達的解析度不隨著距離的增加而降低,因此在較遠距離上仍舊可以對目標進行高分辨成像,可以提高載機的戰場生存能力。由於機載合成孔徑雷達一般都具備地面移動目標指示能力,因此CH-4還可以通過高速數據鏈將所探測的目標實時的傳遞給後方指揮部,引導後方遠程火力進行打擊,這對於打擊機動式防空/彈道導彈發射車這樣的時間敏感性目標尤其有用。



中國在軍用無人機領域崛起 可惜發動機問題仍待解決


MQ-9「死神」無人機


在機載武器方面,CH-4的翼下有四個掛架,其中內側掛架最大掛載能力為100公斤,外側為50公斤,可以掛載2枚FT-5小直徑制導炸彈和2枚AR-1機載反坦克導彈。其中AR-1是專門為無人機研製的機載反坦克導彈,長度1.45米,直徑0.18米,採用激光半主動制導方式,最大射程8公里,破甲深度為1米,固體火箭發動機,飛行速度為374米/秒,最大發射高度5000米。CH-4一次可以掛載4枚AR-1機載反坦克導彈,緊急的情況下可以配備6枚。但航展上的資料顯示,CH-4所採用的活塞發動機與「翼龍」同型,功率上可能也不會有明顯提高,所以依靠氣動設計來「爭取」來載荷能力的CH-4,在性能上較「翼龍」的提高,並不會如MQ-9相對於MQ-1那樣明顯。這反映了航空發動機工業對於整機性能的限制。


雖然在發動機這一弱項上,近些年來已經開始加大突入,但畢竟人力物力優先偏向優先解決的還是大型主戰武器裝備的發動機問題,在中小功率發動機上投入還是相對較小,這樣就造成了我國無人機面臨著無發動機可用的尷尬局面。以無人機常用的活塞發動機為例,「翼龍」和CH-4配備的是奧地利的ROTAX-914F發動機,而國內在此領域只有南方航發及成都航發生產。且在大型無人機所需要的渦槳發動機方面,國內幾乎是空白,目前展出過的渦槳-9發動機,它的功率只有700馬力左右,是無法支持其如MQ-9這樣的級別的無人機。在長航時大型無人機的渦扇發動機方面,國內目前也是只有WS-11一種,性能來說比起當今先進的發動機還是有較大的差距。因此不得不說,對於國產無人機而言,動力上的問題可能還需要一段時間才能得到真正的解決。


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