新型传感技术塑造未来无人机

　　主题的变化

　　传感飞行器计划中最吸引眼球的无疑是连翼布局飞机，外观像是两个从各自底部连接起来的飞去来器。

这被认为是一种具有高度可变性的结构，因为它允许从结构中移除相对于汽油重量而言很大的重量。此外，后掠翼和前掠翼给端射天线阵提供了实实在在的空间。

　　早期的设计研究展示了一种顶端零重叠，有着F-117类似的倾斜尾翼的连翼布局飞机；Perdzock认为那只是用来进行早期概念研究的“代言儿童”。现在正在研究的连翼飞机是由波音公司设计的，看起来更像B-2轰炸机，附带着一个脆弱的三臂结构锚在中部的机身和朝向顶端的两翼。

　　“这是一种非传统的结构，我们就象不理解飞翼一样不理解它”Perdzock说道：“通过小尺寸模型和更大一点的模型，我们象攻击飞翼一样的攻击它。它在风洞中变形，就像真实飞机在空中飞行时变形一样。在它成为一个全面的飞机计划以前，我们还有很多步的研究要做，但我能预见到几年后会有一架展示飞机或“X”飞机出现，让我们可以建立起可信度。”

　　诺斯罗普•格鲁曼公司的传感飞行器设计概念是同B-2战略轰炸机相同模式的飞翼。名义上的翼展为250英尺，最大起飞总重量为125，000磅。总重量达70，000磅的汽油可以提供最大为18，000海里的航程，或在60，000英尺高空进行40个小时的执勤飞行，航程为2，000海里。巡航速度为0.65马赫——同赛斯纳喷气飞机速度一样。没有雷达罩或整流器来破坏飞翼光滑的复合外壳。

　　伴随这项设计的一个“最大的回报”，公司评论道，就是允许不被干扰的层流的机翼——平行的空气层不受扰乱的通过机翼表面——以一个很高的扫描角形。这点加上适形于飞机结构的承载天线，明显的降低了对推动力的要求。

　　智能传感，诺斯罗普•格鲁曼公司的选择可能成为未来战略无人飞机的模式。它的特点是用机翼外侧的超高频（UHF）雷达系统来进行远程空中移动目标探测和跟踪，在近距离，使用叶簇穿透探测和跟踪GMTI（地面移动目标）。此外，专门的UHF合成孔径雷达可以形成树叶下的图像。

　　X波段的雷达系统，其天线位于机翼内侧从头部到尾部的边缘，可以对GMTI和空中目标进行精确的跟踪。对于机身上半球空中目标的追踪，7个光电/红外传感器将设置在机身上部。一个覆盖很宽波段的通讯情报系统用来收集电子和通讯情报。

　　波音的设计，它拒绝谈论的那个，结合了飞翼和连翼布局的优点。它的自动空中监视系统（AASS）翼展比诺斯罗普•格鲁曼的设计要短（165英尺），但稍微重一些。起飞总重量为134，000磅。设计燃料载量为75，000磅，航程为16，000海里或32小时，可以在2，000海里执勤点飞行20小时。

　　臭鼬工厂重装上阵

　　洛克希德•马丁公司位于加利福利亚州帕尔姆达尔基地的先进发展计划项目部，也就是著名的臭鼬工厂，用传统的飞机设计——将天线装再机身的边上——开始了他们的传感飞机器计划。很快他们就发现这种方法对CLAS概念而言是不合适的。

　　“我们考察了LOBSTAR的成果以及对我们设计的影响，”Paul Wieselmann，洛克•马丁的传感飞行器项目经理，说道：“它再某种程度上验证了我们的天线设计是可以实现的；我们很快就觉得我们不需要连翼，而且很快将精力放在飞翼上，因为这种结构有足够的空间，而且我们不再需要背部和尾翼。事实上，尾翼会干涉天线[覆盖]模式。”

　　我们的设计概念是翼展180－200英尺，90，000磅总起飞重量，40小时航程。这真正是最优点，假定10小时往返，28小时在目标上空巡航，距离为3，000[海]里。

　　随着研究的进展，洛克希德正在考虑两种不同推进系统，其推力和燃料消耗各异。一个使用三个罗尔斯•罗伊斯AE3700涡扇发动机，推力范围为7，5000磅到10，000磅（全球鹰使用的就是这种）。第二种设计配置通用电气的F118引擎（在U2上使用的），推力为20，000磅。Weiselmann所这些引擎可以嵌入甚至用吊舱装在飞行器的上面。嵌入式引擎，他说，会带来“一点点性能上的损失。”

　　臭鼬工厂的设计概念中没有什么对速度的特别要求，不过它的确考虑了执勤飞行能到达的高度。“使用两个引擎我们在60，000英尺高空飞行，”Weiselmann说：“我们可以从50，000[英尺]高度进入任务区域，然后上升至57，000英尺。事实上对高度敏捷性并没有什么要求。”

　　如同大多数的飞机设计，最基本的对“性能的评价”就是总起飞重量。这导致洛克希德公司采用一种全复合材料，电传飞控结构来最大化机翼迎角，以最小化推力需求。

　　“是物理学和当今的科技让我们做出了这种设计，”Weiselmann说：“我们寻找让层流达到60％的方法，其中的大多数都是用23度的迎角实现。这并非任意选定的角度——因为雷达模式的几何学，传感器也要求你选择后掠翼。”

　　“CLAS天线可以向前看也可以向后看，它有一个正负70度的视野。为使视野尽可能的居中，30度的迎角是最理想的。23度是我们所能达到的最好结果；这显得有些不对称。”

　　“一旦你坚信要符合空气动力学，你就被自己的假设所限制住了。对我们而言，这是一种机体可以自由抖动的轻翼结构——机翼可以变形——对这种模式的控制可以通过控制表面来进行。我们发现不需要可变形机翼后缘概念，尽管那是AFRL的传感飞行器设计概念之一。”

　　“就相关成果而言，至今为止最大的成果是与机翼空气动力学相关的。如果你能改进百分之五的升阻比，你的净收益就是百分之五.如果你提高引擎效率百分之五，你的净收益却只有百分之二”。

　　来源：美国C4ISR杂志2007年12月刊

　　作者：保罗•里奇菲尔德

　　编译：知远/郭鸿建

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