无人机重要发展方向之一是从低空、短航时向高空、长航时发展。
情报信息在现代战争中至关重要,无人机作为重要的信息收集手段,若要想侦察监视更广阔的地域并获得尽可能完整的情报信息,就必须进一步提升飞行高度、延长续航时间。因此,目前世界军事强国均在积极开展新型高空长航时大型无人机的研究。
这类无人机大多采用大展弦比机翼,以获取更大升力,从而提升载荷、延长滞空时间、提升航程。“全球鹰”无人机是现役长航时无人机中的代表,其高空长航时的特点能够使其滞空20小时以上,从而实现远距离、长时间、持续监测。
而超长航时无人机概念的提出,将空中停留时间的单位由现在的小时提升为天、周甚至是月。
超长航时无人机与现役长航时无人机(全球鹰等)最突出的区别在于飞行高度和驱动方式2个方面。飞行高度上,超长航时无人机其往往可以达到临近空间,临近空间是指处于现有飞机最高飞行高度和卫星最低轨道高度之间的空域(通常距地表约20~100km),它作为航天与航空的空间接合部。
临近空间无人机相对于传统长航时无人机具有生存力高、续航时间长、载荷能力强的特点,而其使用费用相对于卫星将大幅降低。
在驱动方式上,超长航时无人机往往采用太阳能作为动力源,并配以超大展弦比机翼或以飞艇、浮空气球的形式提供升力,这使得超长航时无人机能够获得充足动力源的同时,实现长时间滞空,并保持一定的机动性。
2011年,美国《航空周刊》网站披露了一种能连续飞5年的太阳能飞机,“秃鹰无人机”,并打算把它作为太空卫星失效时向航母攻击群提供通信的重要手段。“秃鹰”将在白天使用机翼和尾翼上的太阳能帆板收集能量,然后储存在可重复使用的燃料电池中。
等到夜间,燃料电池将为电力驱动系统提供电能,保证夜间飞行时无人机不会失去动力。英国也有类似的计划,其“西风”无人机与美国的“秃鹰”无人机一样都是太阳能无人机,其采用超轻型碳纤维制造机身,最终翼展超过18米,重量仅为30千克。
机翼上表面覆盖有太阳能电池板,在白天可以满足“西风”两翼上的2台电动螺旋桨引擎的电力需求,维持在18000米以上高空飞行;夜间飞行时“西风”的飞行高度会降低到16000米以下。
据报道,由中国航天科技集团研制的“彩虹”太阳能无人机近日开展了高空飞行验证,在临近空间高度成功试飞。这标志着我国成为继美、英之后第三个掌握临近空间太阳能无人机技术的国家。
长航时无人机一般都朝着大型化发展,而无人机的另一种发展方向则是微小型化。
参考中国报告网发布《2018-2023年中国无人机市场竞争现状分析与投资前景预测报告》
微型无人机目前国际上并没有一个严格的定义,欧洲国际无人机系统协会在2003年将其定义为航程小于10公里,高度250米,航时1小时,起飞重量小于5kg的无人机设备。其主要特点有:重量轻,体积小,隐蔽性好;起降灵活,携带操作易;机动性强,侦察效果好;成本低廉,作战伤亡小。
微型无人机当前主要的使用目的是打赢信息化条件下的局部战争,因此多用于普通侦察机探测不到的死角,非常适合城市、丛林、山地等复杂环境以及特殊条件下的特种部队和小分队作战。目前世界各主要国家均在大力研制各种微小型无人机。
美国不仅推出了“微星”、“龙眼”和“黑寡妇”等众多型号,甚至还在研究将甲虫等昆虫直接改造成微型“无人机”。
根据《军用微型无人机的发展现状及趋势》,自1997年起美国已在军用微型无人机研发上投入超过20亿美元,并且预计在2017年投入9亿美元用作军用无人机研发。其中具有代表性的主要有桑德斯公司生产的“微星”无人机,其体积只有人的手掌大小,总重不足100g,功耗15W,航程5公里,续航时间半小时,最大速度可达56公里/小时。
该无人机采用手抛式发射,程控飞行,可停留在窗口完成拍摄任务,通过无线电实时将数据传回计算机端。
“龙眼”无人机作为美军海军陆战队的装备被用于伊拉克战争中并取得了良好的效果,“龙眼”具有1.143米的翼展,重约2.3公斤,航程达10公里,续航时间长达1小时,同样采用手抛式发射,程控飞行,但却可以在飞行过程中重新编程,有效加强了其灵活性。未来微小型无人机将继续朝着:增强续航时间,扩大巡航范围,缩小机体体积,降低飞行噪声等方向发展。
由于微小型无人机体积小,隐蔽性好,常规的武器很难发现并将其摧毁,这也迫使各国开始研制专门针对微小型无人机的防御武器。
据中国报告网军事报道,“天网一号”是中国航天科工二院206所为应对低空、慢速、小目标而研发的低空防御拦截系统,最早在2011年投入使用。
它的外形和普通四联装防空导弹颇为相似,其导弹采用基本无声的火药发射技术,初速100米/秒左右,在飞临目标附近时,释放一张直径3米的大网缠住目标,并利用降落伞保证平稳落地。
除了捕获微小型无人机外,还可以使用直接损毁的方式进行防御。
据报道,由中国工程物理研究院等单位研发的“低空卫士”激光安防系统使用不可见的激光摧毁目标,仅需5秒内就可击毁目标。该系统进行过多次成功的试验和演示,先后击落固定翼、多旋翼、直升机等典型小型航空器30余架次,成功率100%。这一系统的拦截距离不小于2公里,单套系统防卫面积达12平方公里。
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