美国A_160蜂鸟新概念无人机

图 2 美国 A-160蜂鸟无人机结构
2 美国 A-160 蜂鸟无人机结构 特点
A-160无 人机 具有 高效、刚 性、变速旋翼和轻结构、低阻力机 体, 与捕食者 A 无人机有相似的 航时和高度, 能够作为一种连续观 测目标的悬停平台使用。A-160T 采用普惠加拿大公司生产的涡轮 发动机可使无人机的航时超过 24 h, 使旋翼机的燃油、外部条件、有 效载荷和飞行高度达到最优的情 况下运转, 而且噪声也相对减弱, 允许旋翼每分钟转速可在 50 % ~ 100% 之间。
[ 5] K eenan, Jam es A. A pplied aerodynam ics. A erospace Am er ica, 2004( 12)
[ 6] Sw eetm an, B il.l L ong- range endurance UA S targ ets the adversa ry. Jane. s Inte rna tiona l D efense R ev iew, 2006 ( 7)
2007年 6 月 15日, 波音 公 司在加利福尼亚州维克托维尔附 近成功完成了 A-160T 无人旋 翼 机的 首飞。A-160T 是 活塞 发 动 机推进的 A-160直升机的涡轮动 力型。波音公司表示, 该机具有 一 般无人 旋翼机 无可比 拟的 航 程、续 航 性 能、载 荷 能 力 和 高 度。通过 12 m in的悬停飞行验证 了飞 机 和 子 系 统 的 运 行 情 况, A-160T已满足所有试验目标, 并 收集了大量的飞行控制、推进系 统及其子系统的运行数据。这次 飞行试验是 A-160项目进行的第 37 次飞行。波音 公司先 进系 统 部计划为国防高级研究计划局和 美国特种作战司令部制造 10 架 A-160T, 试飞中使用的无人机是 这 10架中的首架。
根据 DARPA 的需求, 蜂鸟 无人机将用于执 行侦察、监 视、 目标搜索、通讯中继、目标截获 ( RSTA ) 以及精确供给及人员救 援等多项任务。除此之外, 由于 蜂鸟无人机具有其独特 的特征, 它还将满足美国武装部队、国土 安全部、国际军事与安全组织现 在、以及将来的任务需求。
( 下转第 60页 )
1 美国 A-160蜂鸟无人机研 发 动态
A-160 蜂 鸟 ( H umm ingb ird) 是 1998 年初由美国五角大楼 下
属的国防高级研究计划局 ( DARPA ) 与圣地亚哥的边界航空公司 ( 2004年 1 月被波音公司收 购 ) 合作开发的一种无铰链刚性长航 时旋 翼无 人机 。200 2年 该机 型进 入试飞论证阶段, 累计地面试验 已超过 1 000 h, 并在超过 40架 次的试飞中 积累了 58. 5个飞行 小时。2001年 12月 7日, A-160 完成了它的首次悬停飞行试验。
图 1 美国 A-160锋鸟无人机
着陆, 结束了此次飞行。由于天 气条件有所恶化, 整个飞行过程 持续了约 20 m in。飞行结束后的 分析表明, 所有的飞行系统, 包 括电子设备、飞行控制设备、动 力装 置、传 动装置、燃料系 统、 电动发电装置、数据链路和遥感 探测设备都运作顺利。
但自从 2003 年两架原 型机 中的一架试飞时落地坠毁事故发 生后, 蜂鸟的飞行试验曾一度中 止, 直到 2004年 10月才再次恢 复试验。
本文 2007-10-22收到, 作者分别系防空 兵指挥学院硕士研究生、讲师、教授、硕士研究生
# 32#
飞航导弹 2008年第 4期
一步, 该无人机将具备许多新的 能力。此次试飞的 A-160采用了 波音公司的专利技术 ) ) ) 转速优 化旋 翼 ( Optim um Speed Rotor) , 可根据飞行高度、起飞质量和巡 航速度的不同对旋翼转速进行优 化, 显著地提高了其在整个包线 内的飞行性能。
无 人机
美国 A-160蜂鸟新概念无人机
任 伟 马海涛 李 勇 霍 磊
摘 要 美国 A-160蜂鸟无人机 是美国国防高级研 究计划 局和美 国波 音公司联合 研制 的新概 念无 人机, 该 机在设计时采用了 无铰链 刚性旋 翼和 新型 发 动 机, 大 大 延 长 了 其 作 战 时 间, 具有较高的作战效能。结合 A-160 蜂鸟的研发 过程, 对 其基本 战术 技术 性能和结构特点进行 简要介绍。
飞航导弹 2008年第 4期
# 33#
图 5 Swp 对 A P /HT PB系 复合推进剂性能的影响
图 6 Sw b 与 Swp 的关系
图 7 D vs 与 Sw p 的关系
与 Swp 类似, 单独调制具有求出 D vs 或者 Swb 值 的 A P 有困难。混合多种 A P 时的 D vs 和 Swb 算出。因此, 如 果有已经测量知道 D vs 或 Swb 值的数种 A P, 将它们 混合, 求出组合后的 D vs或者 Swb, 这样便容易调制。 使用调制 AP 的推进剂的 r< 不限于与要求值一致。 预计有很多情况必须根据燃速测量结果调整组成。
3结 论 用空气透过法测量的比表面积 Swp 在 40 m2 /kg
~ 1 200 m2 / kg范围内, Swp 与 A P 推进剂中可混入 的 A P含有率上限 ( <max )、该 AP <max 时的比冲 Isp< 和燃速 r< 之间有良好的相关性。<max 或 Isp< 与 Sw p 的 关系可分别用一条直线表示。随着 Swp 的增加, <m ax 和 Isp< 变小。
2002年 1月 29日蜂鸟无人 机成 功进行 了首次 水平 直线飞 行。在测试中, 蜂鸟由停机坪自 动升起, 爬升至 离地面 15 m 处 盘旋, 数分 钟后, 收回起 落架, 开始测试机动飞行, 包括向前及 向后的直线飞行, 左右滑行及航 向操作。在盘旋测试之后, 蜂鸟 无人机进入自动控制水平飞行状 态, 无 人 机爬 升 至平 均 海平 面 1 200 m以 上 ( 距 地面 360 m 以 上 ) 。在整 个自动向前水平飞行 的过程中, 无人机基本上达到并 保持了 45 kn的航速, 并飞离地 面控 制 站数 千米 之 外。在飞 行 中, 通过使用专利变速旋翼, 蜂 鸟无人机的旋翼片保持了 80 % 的最大限度转数, 该旋翼的研发 是 DARPA 蜂鸟无人机项目的关 键。最后, 该无人机返回着陆区 域, 在操作人员控制下垂直下降
[ 3] Do rnhe im, M ichae.l A v iation W eek and Space T echno logy. 2004-10-11
# 60#
[ 4] Berger, Thomas K. Boe ing advanced unm anned system s concept exp lo ra tions. 2005, 01, 28
飞航导弹 2008年第 4期
王永寿 苏鑫鑫
( 上接第 33页 ) 参考文献
[ 1] G raham W arw ick. Boeing. s A 160T unm anned helicopter m akes 8h fligh t. h ttp: / /www. F lightg loba.l com, 200709-28
[ 2] 杜木. 战术 无人 机 的几 款任 务 载荷. 现 代 兵器, 2006 ( 2)
r< 和 Sw p 的关系可用凸曲线表示。r< 在 Swp 小于 700 m2 / kg 时, r< 随着 Swp 的增加而变大, 而大于 700 m2 / kg 时, 随 Sw p 的增加而减小。
根据 <max, Isp< 及 r< 的关系, 为制造具有要求性 能的推进剂, 本研究提出了应该采用具有哪种颗粒 特性的 AP 的简易方法。在 AP /HTPB系复合推进剂 设计中可以认为得到了设计准则之一。
科斯基公 司的 UH-60 黑鹰通 用 直升机。设计指标中, 蜂鸟无人 机也可以作为通信中继站使用。
3 结束语 A-16 0无 人机 的 成 功 试 飞 引
起了美国军方的关注。美特种作 战司令部表 示, 希望 利用 A-160 蜂鸟作为其未来侦察或监视直升 机, 同时将 A-160用于一个无人 旋翼 机 先期 概 念 技术 验 证 ( ACTD) 项 目; 而美 陆军计划采 用蜂鸟作为其未来作战系统计划 的一部分, 陆军还 考虑把 DARPA 的机载 通信 系统 装于 A-160 型平台上, 作为信号情报和通信 中继站。
2007年 9月 26 日, A-160T 完成了该机飞行时间最长的一次 试飞, 飞行时间达 到了 8 h。在 此次 飞 行中, 该无 人 机 携 带 450 kg战场补给模拟 载荷, 飞 行 高度达到了 1 524 m。
目前, 波音公司的目标是使 A-160T携 带 135 kg 载 荷 飞 行 18 h。A-160T 使用一台普惠加拿 大公司 的 PW 207 发动 机, 巡 航 速度超 过 260 km / h, 盘旋 高 度 4 572 m, 升 限 可 达 7 620 m ~ 9 144 m。
2005年 11月 30日, 采用最 新布局的 A-160无人机在加利福 尼亚州 维克托 维尔 ( V ictorv ille ) 附 近 完 成 首 飞。 此 次 首 飞 的 A-160用一台 6缸的日本富士重 工斯巴鲁 ( Subaru) 汽车发动机替 换了原来的 4缸的斯巴鲁汽车发 动机。这次首飞是这种创新无人 机向着 概念验 证所迈 出的 重要
在原来的推进剂设计中, 首先假定 Isp, 为实现假 定的 Isp, 容易决定必要的 A P含有率。因为 Isp 是由推 进剂组成, 即 AP 含有率决定的, 不过, 用哪种 AP 才 能制造必要的 AP含有率的推进剂还不明确。而且, 尚 没有根据 Isp 推定 r< 的方法, 因此必须在满足实际给定 条件的 AP含有率范围内, 使用具有满足给定条件的颗 粒特性的 A P, 测量其 r<, 利用该值设计推进剂。用这 样的设计方法需要很多的时间和人力, 而采用本研究 提出的方法, 如图 5所示, 明确了 <max, Isp< 及 r< 与 Swp 的关系, 有助于推进剂的设计。
关键词 美 国 A-160蜂 鸟 无人机 新概念
伴随现代 科学技术的进步, 世 界航空 武器装 备得到 飞速 发 展, 航空兵器已经成为战争的主 要突击力量。在琳琅满目的航空 兵器中, 无人战斗机 ( UCAV ) 更 是频频进入人们的视线。这得益 于无人机得天独厚的无人优势和 打靶、侦 察、攻 击 等 多 面 手 功 能, 使其越来越符合不见面和零 伤亡的现代战争理念, 因此, 世 界各军事强国都纷纷开始研发新 型无人机。作为较早使用无人机 国家之一的美国, 对于无人机的 投入也大幅 增加, A-160蜂鸟 是 美军正在研发的一种新概念无人 机。
蜂鸟装备了一种超高频、可 穿透树叶的实时移动目标指示 / 合成孔径雷达, 在风力平静的气 象条件下, 该雷达的探测距离超 过 30 km。装备上述雷达的蜂鸟 无人机将用于监视敌方车辆和隐 蔽在 有树林 遮掩的 地形 中的部 队, 以及低空飞行的飞机, 如直 升机和超轻型飞机。
在 DARPA 的 另 一 项 计 划 中, A-160无人机也能装载森林 用雷达, 以探测、跟踪植物中的 移动目标, 该雷达目前已用于西