無人駕駛直升機:可垂直起降不載人飛行器-中文百科頻道

無人機簡介

無人駕駛直升機是指由無線電地面遙控飛行或/和自主控制飛行的可垂直起降(VTOL)不載人飛行器，在構造形式上屬于旋翼飛行器，在功能上屬于垂直起降飛行器。近十幾年來，随着複合材料、動力系統、傳感器、尤其是飛行控制等技術的研究進展，無人直升機得到了迅速的發展，正日益成為人們關注的焦點。

無人直升機具有獨特的飛行性能及使用價值。與有人直升機相比，無人直升機由于無人員傷亡、體積小、造價低、戰場生存力強等特點，在許多方面具有無法比拟的優越性。與固定翼無人機相比，無人直升機可垂直起降、空中懸停，朝任意方向飛行，其起飛着陸場地小，不必配備象固定翼無人機那樣複雜、大體積的發射回收系統。在軍用方面，無人直升機既能執行各種非殺傷性任務，又能執行各種軟硬殺傷性任務，包括偵察、監視、目标截獲、誘餌、攻擊、通信中繼等。在民用方面，無人直升機在大氣監測、交通監控、資源勘探、電力線路檢測、森林防火等方面具有廣泛的應用前景。

系統組成

無人直升機系統大體上由直升機本體、控制與導航系統、綜合無線電系統和任務載荷設備等組成。

直升機本體包括旋翼、尾槳、機體、操縱系統、動力裝置等。控制與導航系統包括地面控制站、機載姿态傳感器、飛控計算機、定位與導航設備、飛行監控及顯示系統等。這一部分是無人直升機系統的關鍵部分，也是較難實現的部分。綜合無線電系統包括無線電傳輸與通訊設備等，由機載數據終端、地面數據終端、天線、天線控制設備等組成。任務載荷設備包括光電、紅外和雷達偵察設備以及電子對抗設備、通信中繼設備等。

早期

産生原因

不管你的直升機多麼先進，其風險和損失問題總會在一定程度上存在，因此，作為直升機飛行員，要想沖鋒陷陣而不想在安全問題上作出一點犧牲，世界上恐怕沒有這麼便宜的事情，這也正是老百姓經常說的一句俗話：“好将難逃陣頭亡。“因此，最安全、最可靠的辦法，就是機器人上天，那樣即使打了敗仗，人員卻不受損失。于是，在旋翼式無人機方面，便産生了無人駕駛的直升機。

操縱系統

一種無人駕駛直升機操縱系統，根據直升機上飛控計算機的指令進行操縱，包括旋翼操縱機構、航向操縱機構和油門操縱機構，其特征在于：所述的旋翼操縱機構包括自動傾斜器、三套變距舵機和拉杆組件；自動傾斜器安裝在直升機主軸的下方，三套變距舵機分别和自動傾斜器相連安裝在自動傾斜器的周邊下方，拉杆組件的一端與自動傾斜器相連，另一端和直升機的旋翼相連，旋翼操縱機構通過三套變距舵機的協調動作驅動自動傾斜器升降或傾斜，帶動拉杆組件控制旋翼的飛行姿态；所述的航向操縱機構包括航向舵機、推拉鋼索和搖臂，航向舵機安裝在直升機的設備艙内，航向操縱機構通過航向舵機驅動推拉鋼索，推拉鋼索帶動搖臂，驅動尾槳變距機構改變尾槳距角，實現對航向的控制；所述的油門操縱機構包括油門舵機和油門鋼索，油門操縱機構通過油門舵機驅動油門鋼索控制發動機油門的開啟度，實現對發動機的控制。

特點

無人駕駛直升機不需要跑道，機場适應性較強，在飛行中機動靈活，生存力較強。無人駕駛直升機獨特的飛行能力是其它一些飛行器不具備的，它可以執行許多有人駕駛直升機無法完成的任務。因此，國外近些年來加快了無人駕駛直升機的發展速度。共軸式直升機與單旋翼帶尾槳的直升機相比，具有尺寸小，結構緊湊，懸停和中速飛行效率高。由于沒有尾槳，降低了來自尾槳的故障率，對無人駕駛情況下的安全着陸更為有利，尤其适合于起降場地受到較大限制時。因之，共軸式無人駕駛直升機是當前世界各發達國家無人機發展的一個趨勢。美國、加拿大、英國、德國等少數國家已經裝備這類直升機，俄羅斯、以色列等國家尚在研制。它廣泛應用于軍用和民用的各個領域。

超小型無人機

在美國對伊拉克等國家的空中打擊，以及前不久對阿富汗的軍事行動中，無人飛行器發揮了巨大的作用。它能向軍事指揮員和決策者提供實時情報，并利用這些分辨率高、清晰的圖像進行戰果評估。在民用領域，無人飛行器也有巨大的作用，它可以用于森林田野及城市的防火巡視、空中攝影等工作。

無人飛行器的種類繁多，根據機體的特征尺寸，可以分為大、中、小、微等4種。按照機翼類型可以分為固定翼飛行器與旋翼/直升機兩類。超小型無人直升機是指特征尺寸介于小型和微型直升機之間的無人飛行器。其旋翼直徑1m到2m左右，具有體積較小、隐蔽性好、靈活性好、起飛着陸場地小，可方便地在中小艦艇、車頂以及屋頂上起降，并可在空中有限範圍内作懸停飛行等特點，因此具有相當廣泛的用途。

英國

制造商

當然，英國人自己也沒有落後。英國的“斯普賴特”多用途直升機已經開始在其陸軍部隊服役。這種由英國的一個不太出名的飛機公司――穆拉德公司制造的直升機。它具有一般戰場需要的各種作戰功能，能偵察、監視、空中巡視，還能給其他作戰武器指示目标，還可以參加未來戰場上的一種無處不在的對抗活動――電子戰。

技術特點

這種直升機上裝有比較穩定的電視自動攝像機、紅外照相機、微光電視探測器、激光目标照射器、化學傳感器、電子情報和電子對抗設備等。不過，你可别認為裝有這麼多設備的直升機一定很重，恰恰相反，由于這個飛機公司特别注重廣泛運用現代化的微電子材料，使得這種直升機的空機重量僅僅隻有28公斤，即使最大的起飛重量也隻有40公斤左右。

當然，該直升機其他技術指标也是比較有特點的。它采用兩副上下同軸不同向的雙葉槳對轉式旋翼，非常成功地解決了飛行中的直升機無人駕駛的難以平衡問題；葉槳和全機身都是采用現代的複合材料，又結實又輕便，特别适合飛行的需要；更令人感到高明的地方，是設計上的隐身技術的巧妙的運用，即外型像美國的F-117A那種棱角分明，取得了令設計者比較滿意的隐藏自身形狀的能力。直升機動力為兩台4.4千瓦（6馬力）的MLH2/88二沖程活塞發動機，油箱容量8升，内部儲藏有汽油和潤滑油混合液。該直升機用無線電指令制導，由機載的全自動飛行控制系統去實現這種飛行的各種動作。如果，在飛行中這種飛行控制鍊失效時，它也有非常保險安全的處理裝置，它可以按照事先預定好的直升機返回程序，自主地安全返回飛行的起飛基地。由于這種無人直升機是垂直地起飛和降落，自然也就不需要專門的地面站和專門的無人機發射系統了。

外形特征

盡管“斯普賴特”多用途無人直升機旋翼直徑僅為1.6米，有效起飛載重也隻有6公斤，但飛行速度最大卻可以達到130公裡/小時，飛行總時間可達2小時以上。作戰時，其最大升限可達2440米，當然正常的飛行高度隻是在250～500米之間。其作戰半徑可達32公裡以上。

加拿大

外形特征

還有一種無人直升機也頗負名聲，這就是由加拿大航空公司制造的CL-227“哨兵”無人直升機。

CL-227“哨兵”無人直升機的外形像一個大花生，上下各有一個大圓肚子，中間的腰部對接在一起，而最大的直徑也隻有0.64米。直升機發動機裝有消聲安全設備，因此飛行起來噪音十分低。這種無人直升機設計得十分科學，發動機的噴口向上排氣，加上其球形的外部結構，這樣它就具有一定的隐形能力，使戰場上的敵人難以發現。該機的飛行操作和控制也十分方便。你隻須把飛行程序預先設計好，它就會十分靈活地聽從你的指揮了。

奇特性能

“哨兵”無人直升機是一種具備高生存力、可進行實時監視和目标探測的飛行器。它可垂直起落又可平飛和懸停。更為奇特的是，它可以用一根長繩索把它系住了，像風筝那樣拴在你想要拴的地方，讓它在200米的空中給你站崗放哨，此時的探測距離可以達到48公裡；如果你用500米的繩索拴住它，讓它在高高的500米的上空為你站崗，此時的探測距離可以達到80公裡以上。要把它收下來，也十分容易，隻要給它一個指令，它便乖乖地垂直落下來了。如果你覺得随便垂直降落可能不太安全，這時你還有更加安全的辦法，這就是在地面上或稈在軍艦上張開一張大網，讓它舒舒服服地投向你為它準務的懷抱。

産地原型

研制“哨兵”無人直升機的加拿大航空公司，位于加拿大蒙特利爾市。在1952～1976年期間，該公司一直是美國通用動力公司的子公司。直到1976年之後，加拿大的政府才将其收為國有公司，并交給邦巴迪爾公司進行管理。由于邦巴迪爾公司具有雄厚的航空工業制造技術基礎，結果在幾年内便把這個新收回的公司發展成為一個加拿大最大的航空企業。

早在1978年，就完成了第一架“哨兵”原型機。但在當時，這種原型機隻能系留升空，執行對空中目标的警戒，并且主要用于軍艦的防空作戰。研制工作進入第二階段後，主要是進行各種應用性實驗，并分别在1981年12月完成了不系留飛行工作實驗，1982年完成了戰術環境下的戰鬥飛行實驗，1983年又分别向美國和北約進行了正式的推銷性的表演飛行活動，取得了美國和北約的信任。之後，研制工作進入了第三階段。從美國陸軍1987年正式參與這種無人直升機的軍事應用評定工作開始，“哨兵”無人直升機步入了定型和生産階段。先後共生産了10架原型直升機，兩大套地面站和6套作戰任務飛行的載荷設備。這10架無人直升機是用比較高級的複合材料制造的，共分三節組成-――上邊的一節是一個圓滑的球體，專門用于裝置飛行發動機和飛行的燃料；下邊這一節也是一個圓形的球體，主要用于裝置自動操作控制設備和探測傳感系統；中間這一節是上下兩個球體之間的一塊小小的連接部分，但它又是至關重要的，因為它裡面裝置的是無人直升機的靈魂――電子系統，而外邊則是賦予其飛行能力的旋翼槳。這種旋翼分為上下兩層，每層有3片葉槳。

這種三節蟲式的結構，具有非常明顯的優點。在需要維修時，你隻要看準問題出在哪一節，30分鐘之内便可以把它更換修好。但是，它的起落架卻不能操縱，因為它設計成了像個雪橇一樣，隻能把它固定在無人直升機的下部了。

别看CL-227“哨兵”直升機的個頭不是很大，但是它的設備卻十分先進，作用也非同小可。直升機上的裝備幾乎應有俱有，裝有電視攝像機、激光照射器、輻射探測器、假目标欺騙設備等。其中任務設備最大重量為45公斤，燃料的最大的重量為54公斤，但兩項相加不能超過88公斤。它的旋翼直徑2.8米，機高1.6米，最大的起飛重量是190公斤，最大的平飛速度是130公裡/小時，最大的實際戰鬥飛行高度是3000米，作戰半徑是50公裡。但是，它的續航能力是相當好的，在500米的高度上可長達4小時。

目前，CL－227“哨兵”直升機無人直升機已經在加拿大的旅一級作戰部隊使用，一個“哨兵”小隊，編制有4架這樣的無人直升機，有3輛高機動的多用途汽車，專門用作發射、回收、提供動力和地面操作控制之用，由6個人具體操作控制，1個連目前隻有3個小隊。

其他

新西蘭機

新西蘭的TGR直升機公司于日前推出了一款全新的隐形無人駕駛直升機。

TGR公司介紹稱，這種被稱為“蛇鲨”的無人直升機在飛行過程中很難被發現：其機身由凱芙拉材料制成，而且外形上也采用了“隐形”設計，具有很低的雷達波反射率。

此外，設計人員還使用了一系列方法來降低“蛇鲨”的紅外特征和噪音水平。例如，為了降低廢氣溫度，直升機上專門安裝了一套循環處理系統。而為了降低飛行過程中産生的噪聲，槳葉也經過了特殊設計。測試結果顯示：隻要超過225米的距離，地面人員将根本聽不到“蛇鲨”在飛行中産生的噪音。

基本型“蛇鲨”無人直升機的最大飛行速度為280千米/小時，最大有效載荷680千克。該機另外一大特點在于其裝備有一台柴油發動機。據TGR公司介紹，“蛇鲨”是全球唯一一種使用柴油發動機的無人機。

“蛇鲨”的發動機具有很高的工作效率，耗油量非常低：其一款改型可持續滞空24.5小時--這可能也創造了直升機領域的一項世界記錄。而TGR直升機公司發言人表示，他們目前還在對“蛇鲨”進行改進，以便使其有能力在攜帶900千克載荷的情況下持續飛行(無空中加油)30個小時。

“蛇鲨”直升機上裝備有紅外和光學偵察設備，根據任務的不同，也可攜帶若幹空對地導彈。它除了可根據地面發出的指令執行任務外，還可按照事先設定的程序實施自動起降、選擇飛往目标區的路線和返回基地等複雜過程。

美無人機

美國麻省理工學院的一個小組已研制出一種無人駕駛直升機，它的長項是“玩特技”。

這種代号為“X－Cell60”的無人駕駛直升機，在實驗中已經成功地“學會”了第一個高難度動作———副翼橫滾，也就是說，在保持較高飛行速度的情況下，圍繞機頭和機尾組成的縱軸線像陀螺一樣做360度滾動。

此前無論是有人駕駛還是無人駕駛的直升機，都需要技巧高超的飛行員參與，才能進行特技飛行。而該校信息和決策系統實驗室研制出的“X－Cell60”，完全是在無人的狀态下自動完成了副翼橫滾，這在世界上還沒有先例。能進行特技飛行的無人駕駛直升機，有望用于軍事偵察、災區勘測、高空航拍等領域。

國内情況

我國對無人駕駛直升機的研究起步較晚，大部分型号的無人駕駛直升機均處于研制階段。目前，國内無人駕駛直升機研制最成功是由上海雛鷹公司、中國直升機設計研究所和南京航空航天大學合作研制的LE110A，此無人駕駛直升機在2004年底已成功完成超視距自主飛行試驗。

研究投入

正當世界上一些發達國家積極投入無人駕駛直升機研制時，中國的航空工業者也在埋頭苦幹，研制着自己的無人直升機。1993年9月29日，中國第一架共軸式雙旋翼無人駕駛直升機“海鷗”号首飛成功，标志着我國已經攻破了相應的一系列技術難關。據報道，“海鷗”總重量300公斤，發動機功率58.8千瓦。機上有飛控導航系統和遙測系統，可以自主飛行或遙控飛行。這種直升機也可用于軍事，在戰場偵察、探測等方面發揮特殊作用。

2017年11月23日，在軍民深度融合、創新驅動發展的形勢下，位于景德鎮的航空工業直升機所自主研制的三型無人直升機于10月下旬至11月中旬在青藏高原進行試驗試飛，驗證了它們在高原使用的卓越性能。

升空造價

2004年11月4日，國内第一款超輕型單座直升機和無人駕駛型直升機首次面世珠海航展2号展館。

中國直升機設計研究所所長、中國航空工業第602所研究員吳躍今天在珠海航展2号展館向本報記者表示，經過35年的努力，我國已經具備了第三代直升機的設計能力，這次展出的1架超輕型單座直升機和3架75公斤級無人駕駛型直升機是由江西蒼岚輕型直升機有限公司研制開發的，它在直升機的總體優化、系統集成和旋翼技術等方面取得了重大突破，标志着我國直升機研發水平已經跻身世界先進行列。據介紹，他們的超輕型單座直升機和無人駕駛型直升機系列産品可廣泛應用于空中攝影攝像、重大活動和節慶的空中指揮以及農藥噴灑等領域，每架直升機的銷售價在20萬至40萬元人民币之間，具有十分廣闊的市場前景，2003年被批準為國家高科技産業化示範工程。