飛翼無(wú)人機(jī)異軍突起

飛翼無(wú)人機(jī)異軍突起

■張  翚  白海慧  陳  朗

近年來(lái)，飛翼無(wú)人機(jī)快速發(fā)展，不少國(guó)家相繼立項(xiàng)或推出新近研發(fā)的此類無(wú)人機(jī)。其中，土耳其自行研制的飛翼無(wú)人機(jī)安卡-3首飛成功；印度的自主飛翼技術(shù)演示機(jī)完成全狀態(tài)飛行試驗(yàn)；伊朗展示了最新研發(fā)的“見(jiàn)證者”-191等多款飛翼無(wú)人機(jī)；俄羅斯“獵人-B”飛翼無(wú)人機(jī)據(jù)稱已投入實(shí)戰(zhàn)。

可以預(yù)見(jiàn)，如果繼續(xù)保持這種發(fā)展勢(shì)頭，未來(lái)天空中此類無(wú)人機(jī)的身影將會(huì)越來(lái)越多。

那么，飛翼布局的優(yōu)勢(shì)和短板有哪些?飛翼無(wú)人機(jī)當(dāng)前發(fā)展到了哪種程度？請(qǐng)看解讀。

“獵人-B”飛翼無(wú)人機(jī)。

“神經(jīng)元”隱身無(wú)人機(jī)。

令人“愛(ài)恨交織”的飛翼布局

提起飛翼無(wú)人機(jī)，很多人會(huì)立刻想到它那簡(jiǎn)潔、獨(dú)特的外部形狀。

常規(guī)布局飛行器主要由機(jī)身、機(jī)翼、尾翼和發(fā)動(dòng)機(jī)等組成。其中，機(jī)身用于容納乘員及貨物；機(jī)翼和尾翼是主要的氣動(dòng)部件，其上有大量舵面用于飛行姿態(tài)操控；發(fā)動(dòng)機(jī)是動(dòng)力部件。各主要組成部分之間通常界線明顯。飛翼無(wú)人機(jī)所采用的外部設(shè)計(jì)與常規(guī)布局飛行器明顯不同，這種不同的外部設(shè)計(jì)被稱作飛翼布局。飛翼布局的特點(diǎn)是機(jī)身與機(jī)翼融為一體，像是只有一個(gè)翼面。無(wú)尾飛翼布局則更“純粹”一些，直接將發(fā)動(dòng)機(jī)藏入翼身融合體內(nèi)，取消尾翼，整個(gè)飛行器外形進(jìn)一步簡(jiǎn)化。

飛翼布局設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)較多。首先，這種簡(jiǎn)約、平滑的構(gòu)型有效降低了干擾和摩擦阻力，加上翼身融合體可產(chǎn)生更大升力，因此氣動(dòng)效率較高。

其次，飛翼布局的外部結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)潔，內(nèi)部設(shè)施進(jìn)行了優(yōu)化，因此整機(jī)的結(jié)構(gòu)重量相對(duì)較輕。而且，這種布局下，機(jī)身可用于搭載物資的內(nèi)部空間較大，載荷區(qū)的分布比較科學(xué)，因此不僅載荷量較大，而且機(jī)體堅(jiān)固、牢靠。

再次，飛翼布局機(jī)體整體上比較扁平，正向及側(cè)向投影面積小，因此采用這種布局的無(wú)人機(jī)很難被雷達(dá)發(fā)現(xiàn)。再加上其翼身融合體邊緣、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道和尾噴口等位置也采用隱身設(shè)計(jì)，有的地方“外敷”了吸波材料等，雷達(dá)就更不容易發(fā)現(xiàn)它。

既然優(yōu)點(diǎn)這么多，那么為何現(xiàn)役飛行器中只有少數(shù)采用了這種設(shè)計(jì)呢？原因在于它同樣存在短板。

其一，采用這種設(shè)計(jì)后，飛行器的控制舵面基本上只能置于翼身融合體的后緣，保持飛行器的橫向和側(cè)向穩(wěn)定性較難，需要解決很多難題、積累不少經(jīng)驗(yàn)，才能確保其正常飛行。很多國(guó)家不具備這樣的技術(shù)基礎(chǔ)和制造能力。

其二，采用飛翼布局的飛行器很難像常規(guī)布局的戰(zhàn)機(jī)那樣兼顧亞音速、超音速、巡航及高機(jī)動(dòng)飛行等多種能力，往往是通過(guò)在設(shè)計(jì)時(shí)改變后掠角的大小來(lái)獲得相應(yīng)飛行能力。投入較大卻難以滿足飛行器多任務(wù)能力方面的需求，讓一些國(guó)家望而卻步。

其三，采用飛翼布局的飛行器展弦比一般較大，更容易引發(fā)氣動(dòng)彈性問(wèn)題導(dǎo)致翼面震顫等，因而對(duì)設(shè)計(jì)、材料、工藝的要求更高。

以上原因，讓一些研發(fā)國(guó)的研制人員對(duì)飛翼布局“愛(ài)恨交織”，一方面對(duì)其寄予厚望，集中力量突破核心技術(shù)，另一方面，卻因要解決的問(wèn)題太多，大多數(shù)國(guó)家的研制人員仍“不得其門而入”。但總體上看，飛翼布局的優(yōu)點(diǎn)更加突出，其成功運(yùn)用于飛行器的增益可以充分彌補(bǔ)其先天的短板。

安卡-3無(wú)人機(jī)。

RQ-170無(wú)人機(jī)。

從有人機(jī)向無(wú)人機(jī)拓展

對(duì)相關(guān)歷史稍加回顧，就不難發(fā)現(xiàn)，各國(guó)對(duì)飛翼布局的研究與探索長(zhǎng)期以來(lái)一直在繼續(xù)。

美國(guó)諾斯羅普公司的初創(chuàng)者杰克·諾斯羅普，從20世紀(jì)20年代開始就在考慮飛翼布局的應(yīng)用。20世紀(jì)30年代，他與其團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出飛翼驗(yàn)證機(jī)，并于1940年完成首飛。該驗(yàn)證機(jī)的操作穩(wěn)定性當(dāng)時(shí)并未達(dá)標(biāo)，但考慮到飛翼布局的潛力，美軍還是與杰克·諾斯羅普及其團(tuán)隊(duì)簽訂了研發(fā)洲際轟炸機(jī)驗(yàn)證機(jī)的合同。

幾乎在同一時(shí)期，德國(guó)開始研究飛翼布局在滑翔機(jī)上的運(yùn)用。1944年，德國(guó)的霍頓兄弟設(shè)計(jì)生產(chǎn)出人類歷史上第一架無(wú)尾飛翼噴氣式戰(zhàn)斗轟炸機(jī)Go-229，其時(shí)速、載彈量、突破縱深能力方面都有明顯提升。1945年，20架尚未完工的Go-229A及其最新改進(jìn)型“霍頓IX”被美軍繳獲，同時(shí)落入美國(guó)人手中的還有整條生產(chǎn)線、全部技術(shù)資料和一大批研究飛翼戰(zhàn)機(jī)的德國(guó)科學(xué)家。

在此基礎(chǔ)上，美國(guó)經(jīng)過(guò)多年研究，在20世紀(jì)80年代研制成功B-2隱身轟炸機(jī)?？陀^地說(shuō)，B-2隱身轟炸機(jī)不論是外形還是所用控制技術(shù)、隱身技術(shù)等都借鑒了Go-229戰(zhàn)斗轟炸機(jī)，以至于有媒體戲稱Go-229戰(zhàn)斗轟炸機(jī)是B-2隱身轟炸機(jī)的“伯父”。

隨著科技進(jìn)步尤其是無(wú)人機(jī)技術(shù)等新技術(shù)的發(fā)展，飛翼布局開始從有人機(jī)向無(wú)人機(jī)領(lǐng)域拓展，一批飛翼無(wú)人機(jī)先后出現(xiàn)。

美國(guó)在這方面起步較早，并取得一些成果，如RQ-170、X-45和X-47無(wú)人機(jī)等。

從外形上看，RQ-170無(wú)人機(jī)堪稱縮小版的B-2，較高的氣動(dòng)效率讓它擁有不俗航程。但在該機(jī)使用過(guò)程中，無(wú)人機(jī)依賴外部信號(hào)控制的短板暴露了出來(lái)。2011年年底，伊朗軍隊(duì)“誘捕”了一架對(duì)其進(jìn)行偵察的RQ-170無(wú)人機(jī)。相關(guān)技術(shù)的泄露，差一點(diǎn)宣判了RQ-170無(wú)人機(jī)的“死刑”。

X-45無(wú)人機(jī)為了實(shí)現(xiàn)“察打一體”和追求更好的飛行性能，采用了比RQ-170無(wú)人機(jī)更大的后掠角，形似風(fēng)箏，外部線條更加簡(jiǎn)潔。

X-47B無(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)，則體現(xiàn)出“站在前人肩頭”的特點(diǎn)，它將X-45C無(wú)人機(jī)的風(fēng)箏布局加兩片尾翼操縱與B-2的布局特征相融合，試圖借此既擁有風(fēng)箏布局的低阻力特性和較長(zhǎng)的彈倉(cāng)，又獲得較為寬大的內(nèi)部空間。

這些研究與探索，以及已投入使用無(wú)人機(jī)所彰顯出的效能，吸引了不少國(guó)家先后加入研發(fā)飛翼無(wú)人機(jī)的行列。

法國(guó)、希臘、意大利、西班牙、瑞典和瑞士6國(guó)聯(lián)合研發(fā)了“神經(jīng)元”隱身無(wú)人機(jī)，該機(jī)據(jù)稱具備雷達(dá)和紅外雙重隱身能力。

英國(guó)則研發(fā)了“雷神”無(wú)人機(jī)，據(jù)稱其能超遠(yuǎn)距離飛行，具有自動(dòng)防衛(wèi)能力。

俄羅斯先是開發(fā)出外形酷似飛鏢的“電鰩”無(wú)人機(jī)，又在此基礎(chǔ)上研發(fā)了S-70“獵人”無(wú)人機(jī)，后者成為世界上首款投入實(shí)戰(zhàn)的較大型察打一體飛翼無(wú)人機(jī)。

伊朗近年來(lái)動(dòng)作不斷，先后推出一系列“見(jiàn)證者”無(wú)人機(jī)，如“見(jiàn)證者”-141/161/181/191等。

土耳其、韓國(guó)、印度等國(guó)也在積極發(fā)展飛翼無(wú)人機(jī)，試圖在該領(lǐng)域占據(jù)一席之地。

“雷神”無(wú)人機(jī)。

“見(jiàn)證者”-191飛翼無(wú)人機(jī)。

“拓能”“進(jìn)化”之路剛剛開始

和采用飛翼布局的其他有人戰(zhàn)機(jī)一樣，這種設(shè)計(jì)所帶來(lái)的隱身、大升力等特點(diǎn)，使飛翼無(wú)人機(jī)的發(fā)展前景相當(dāng)廣闊?？梢灶A(yù)見(jiàn)的廣闊舞臺(tái)以及巨大的應(yīng)用潛力，反過(guò)來(lái)又推動(dòng)了飛翼無(wú)人機(jī)的發(fā)展。當(dāng)前，飛翼無(wú)人機(jī)正朝實(shí)戰(zhàn)化、易操作、智能化等方向發(fā)展。

更加實(shí)戰(zhàn)化。憑借獨(dú)特的造型，飛翼無(wú)人機(jī)天然地具有一定“穿透性打擊”能力。未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上，在解決了航程、載彈、靈活性等問(wèn)題之后，飛翼無(wú)人機(jī)大概率會(huì)承擔(dān)起當(dāng)前隱身有人戰(zhàn)機(jī)的部分任務(wù)，因此實(shí)戰(zhàn)化是其今后的發(fā)展趨勢(shì)之一。體現(xiàn)在航速上，飛翼無(wú)人機(jī)將飛得更快。這一點(diǎn)，從飛翼無(wú)人機(jī)后掠角的變化上就可以看出一些端倪。早期的RQ-170無(wú)人機(jī)后掠角35°左右，能長(zhǎng)時(shí)間續(xù)航和達(dá)到亞音速；稍后的“神經(jīng)元”隱身無(wú)人機(jī)后掠角55°左右，能跨音速飛行，具有較強(qiáng)機(jī)動(dòng)能力；近年來(lái)追求超音速突防能力的飛翼無(wú)人機(jī)，后掠角大都超過(guò)60°。隱身能力是飛翼無(wú)人機(jī)的看家本領(lǐng)，但隨著反隱身手段的增多，飛翼無(wú)人機(jī)的隱身能力只有繼續(xù)“進(jìn)化”，才能提升戰(zhàn)場(chǎng)生存力。俄羅斯的“獵人-B”機(jī)尾噴口由最初的可收斂噴口改成注重紅外特征控制的扁平噴口，各個(gè)輔助進(jìn)氣口也被歸置成機(jī)尾左右兩個(gè)經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)的進(jìn)氣口，就是為了提高隱身性能。從實(shí)戰(zhàn)化的角度來(lái)分析，未來(lái)飛翼無(wú)人機(jī)的探測(cè)器和天線都可能采用共形設(shè)計(jì)，以進(jìn)一步降低其可探測(cè)性，適應(yīng)實(shí)戰(zhàn)要求。

更易于操作。當(dāng)前，把很多國(guó)家的研發(fā)人員擋在成功研制飛翼無(wú)人機(jī)“門檻”之外的，主要是飛翼無(wú)人機(jī)的飛行難以操控。這是因?yàn)?，影響飛翼無(wú)人機(jī)飛行的因素既復(fù)雜又多變，這種多變反過(guò)來(lái)又使其飛行環(huán)境變得更加復(fù)雜。因此，今后的飛翼無(wú)人機(jī)研發(fā)勢(shì)必會(huì)在這方面用力，一是通過(guò)全面、深入、詳盡地“診斷”，摸清各種因素作用的過(guò)程與后果，通過(guò)有針對(duì)性的設(shè)計(jì)使操控變得更加科學(xué)、合理、到位，讓飛翼無(wú)人機(jī)的飛行更加穩(wěn)定、安全。二是通過(guò)大量的試驗(yàn)與論證，使學(xué)習(xí)操作飛翼無(wú)人機(jī)的程序更加簡(jiǎn)明、動(dòng)作更加簡(jiǎn)單，達(dá)到易學(xué)易用的程度。

更加智能化。當(dāng)前無(wú)人機(jī)的發(fā)展，在經(jīng)歷了人工遙控、自主飛行控制階段后，正漸漸向“自主任務(wù)控制”階段邁進(jìn)。人工智能的發(fā)展，同樣會(huì)惠及飛翼無(wú)人機(jī)。這是因?yàn)?，?dāng)前飛翼無(wú)人機(jī)的定位大都是作戰(zhàn)型無(wú)人機(jī)，有的還被賦予“忠誠(chéng)僚機(jī)”的定位。無(wú)論是充當(dāng)“忠誠(chéng)僚機(jī)”還是更大程度上的自主作戰(zhàn)，都必須讓其先“聰明”起來(lái)。因此，新一代飛翼無(wú)人機(jī)必然會(huì)變得更加智能。未來(lái)，“高智商”的飛翼無(wú)人機(jī)可能會(huì)與低成本消耗型無(wú)人機(jī)、“蜂群”作戰(zhàn)無(wú)人機(jī)等搭配使用，共同構(gòu)成適應(yīng)強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境的無(wú)人機(jī)譜系，在智能化戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮作用。

供  圖：陽(yáng)  明