捕食者无人机的原理和结构

捕食者无人机的原理和结构

MQ-1 捕食者（Predator）是一种无人机，美国空军将其描述为“中海拔、长时程”（MALE）无人机系统。它可以扮演侦察角色，可发射两枚AGM-114地狱火飞弹。它是一种遥控飞行器，机长8.27米，翼展14.87米，最大活动半径3700公里，最大飞行时速240公里，在目标上空滞空时间24小时，最大续航时间60小时。捕食者无人机装有光电/红外侦察设备、GPS导航设备和具有全天候侦察能力的合成孔径雷达，在4000公尺高处分辨率为0.3米，对目标定位精度0.25米。可采用软式着陆或降落伞紧急回收。

军事指挥官们要应用各种战略和战术，力求以最少的资源和战斗人员来给敌人造成最沉重的打击。这正是开发RQ-1和MQ-1型“捕食者”无人机的核心原则。这种高科技飞行器可以由远离战斗危险数公里之外的机组进行控制，并能够在最危险的战场上执行侦察、战斗和支援任务。在最糟糕的情况下，即使有一架“捕食者”飞机在战斗中损失了，那么作战人员也只需派出一架新的无人机，而且在短时间内就可以把它送上天空——整个过程中不会发生常规飞机坠毁所导致的人员伤亡或被俘的惨重损失。

“捕食者”曾经和有人驾驶飞机并肩战斗，也曾为地面部队提供过空中支援，还曾对敌方防空力量尚未被完全压制的地区实施打击。另外，它们还可以代替载人飞机在非常危险的环境中（如远海或受到生化污染的环境）执行任务。而且，即使在装载了MTS系统之后，“捕食者”MQ-1型无人机仍能有效地执行战场侦察任务。

一．捕食者无人机的发展历程.

捕食者远程无人机，是作为“高级概念技术验证”而从1994年1月到1996年6月发展起来的。加利福尼亚州圣地亚哥的通用原子公司得到了第一份合同，首飞于1994年，并于当年具备了实战能力。

2002年6月，美国空军正式将携带“地狱火”的RQ-1B命名为MQ-1B。M表示多用途，反映了“捕食者”从侦察无人机发展为多任务型飞无人机。正式的MQ-1B无人机将装载雷神公司的多频谱瞄准系统，采用一个增强型热成像器、高分辨率彩色电视摄像机、激光照射器和激光测距器。此外还可能装Talon Radiance超频谱成像器，可穿透树叶探测隐蔽的地面目标。同时装有信号情报装置。

1998年5月，“捕食者”系统开始进行Block 1升级计划。改进包括一个用于减轻系统工作的系统，使得侦察信息在系统内部不受损失，提供保密空中交通管制语音中转，Ku波段卫星调谐和空军任务支援系统。

2001年3月“捕食者-B”无人机001号首飞。该项目包括具有不同结构的3架飞机。“捕食者”B001装备一台通用电气公司的TPE-331-10T涡轮螺桨发动机，起飞重量2900公斤，能携带340千克的负载，在15200米的高度以370千米/小时的速度巡航飞行。目前正在制造的“捕食者”B002号机将使用一台威廉姆斯公司的FJ44-2A涡喷发动机，可在约18300米的高度以500千米/小时的速度飞行。其飞行试验于2001年秋进行。“捕食者”B系列的最后机种ALTAIR将用于科学和商业用途，需要具有较大的负载能力和15850米的升限。ALTAIR将装备通用电气公司的涡桨发动机。它能同时执行各种大气研究任务，并且通过卫星将搜集到的数据实时发送出去。

“捕食者”B基型单价在250万美元至450万美元之间。B型能够在5000米高度至10000米高度之间执行任务，约为基型的两倍。飞行速度为基型的三倍。

下一步的计划还包括发射FIM-92“毒刺”近距地空导弹的试验。另外“从无人机向战斗机传送图像”的试验也在进行。。

2004年10月，通用原子航空系统公司宣布，一架由HFE燃料驱动的“捕食者”无人机已成功首飞，为公司专门竞标陆军的增程多用途（ERMP）无人机系统项目而研制的“勇士（Warrior）”无人机打下坚实的基础。该公司打算为陆军提供的“勇士”无人机是一种基于“捕食者”无人机改型的长航时无人作战飞机，其动力装置采用陆军常用的燃料类型。

2011年3月美国空军目前接收了订购的MQ-1“捕食者”无人机中最后一架，这种飞机将逐渐被新型MQ-9“死神”无人机取代。

二．捕食者无人机的结构构成：

机体结构：采用细长近似i卜圆柱形的机身，头部为半球形，机身中部有一对展弦比很大的梯形下单机翼，采用低雷诺数翼型使其具有优越的气动性能，机翼控制面包括后缘外侧副翼和后缘2／3翼展内侧襟翼，机翼下面有武器挂架。整个机翼组件还包括伺服机构、微处理控制器、照明设备、磁力计和空速管。借助两个销钉，机翼很容易装卸。机身尾部有一对带下反角(倒V型)的矩形尾翼，没有上垂尾翼。机身下部有可收起的前三点式起落架。

机身头部内装制导和控制设备、任务负荷，天线在机头下面。机身尾部装有一台带螺桨的推进发动机。机身中部装有电子设备、电池和燃料箱等。为了能适于在冬季使用，机上有除冰装置，主要是将乙二醇防冻液布撒在翼前缘。为了便于装运和维修，机身、机翼、尾翼、螺旋桨、天线以及光．电／红外任务负荷都是可拆卸的。

捕食者B无人机是在捕食者A的基础上改进发展的，其尺寸比捕食者A大，外形基本相同，但尾翼是带上反角的，而且还有下垂尾翼，其外形也改为截尖三角形翼。由于推进发动机改为涡轮螺桨发动机，它需要进气口吸入空气，发动机不是装在机尾内，而是装在机尾的背上。

推进系统：飞机的主轴由一台Rotax 914型发动机驱动。这是一种四缸、四冲程、101马力的发动机，类似的发动机一般多用于雪地车。主轴驱动“捕食者”的可调螺距式双叶螺旋桨推进器。推进器为后置，

为飞机提供推力和升力。负责远程控制的飞行员可以改变螺旋桨的桨距，以提高或降低飞机的飞行高度，并能使飞机达到最快217公里每小时（120节）的速度。此外，翼展为14.8 米的飞机机翼也可以提供部分升力，让“捕食者”的飞行高度能够达到海拔7,620米。细长的机身和倒V字形的尾翼为飞机增加了稳定性，而推进器下面的单个方向舵可以操纵飞机的飞行。

“捕食者”的机身是由碳纤维和石英纤维混合以后，再用“凯夫拉”纤维材料调和而成的。机身的下面使用诺梅克斯、泡沫和木材压制而成的层合板进行保护。在层合板的各层中间夹入了一种高强度织物，以便为内部元件提供绝缘环境。结构中的翼肋部分由碳/玻璃纤维带加上铝质材料制成，传感器外壳和轮子也是铝质的。

机翼的边缘为钛质，并布有微小的渗漏孔，可让乙二醇溶液从内部容器中流出，以除掉飞行过程中在机翼上所结的冰。

“捕食者”无人机所使用的是很普通的机械系统。飞机的电子器件由一台3瓦特的起动发电机或交流发电机来供电，此外还有辅助的电池。首尾两个油箱中含有橡胶油囊，可以通过机身顶部的油孔方便地注油。要启动发动机，操作员可将起动发电机或地面电瓶车的线路连接到位于机身底盘外侧的起动发电机控制接口。要停止发动机时，操作员只需拉下位于飞机侧面一个机翼后方的切断开关即可。

三．捕食者无人机的原理

一个典型的“捕食者”系统包括四架无人机，一个地面控制系统和一个“特洛伊精神II”数据分送系统。无人机本身的续航时间高达40小时，巡航速度126千米/小时。飞机本身装备了UHF和VHF无线电台，以及作用距离270千米的C波段视距内数据链。机上用于监视侦察的有效载荷为204千克。机上的两色DLTV 光学摄影机采用了955mm可变焦镜头。高分辨率的前视红外系统有6个可调焦距，最小为19mm，最大560mm。诺斯罗普•格鲁门公司的合成孔径雷达为“捕食者”提供了全天候监视能力，分辨率达到了0.3米精度。其他可选的载荷可按具体任务调整，包括激光指示和测距装置、电子对抗装置和运动目标指示器。

光电转塔：