《科技创新与品牌》杂志社中国好设计 China good design

“翼”飞冲天

“中国好设计”金奖——翼龙 无人机

翼龙II无人机侧影.JPG

翼龙II无人机侧影


“中国好设计”奖是由中国工程院指导,中国创新设计产业战略联盟主办的权威设计奖项。以中国工程院为依托,汇聚国内众多创新设计领域权威知名专家,推选国内具有创新设计典范的产品与系统、工艺与流程、商业与服务模式典型案例,打造创新设计领域国内顶级设计大奖,促进创新驱动发展,实现产业转型升级,助推“中国制造”向“中国创造”转变。

2017年11月24日,“2017年中国好设计”颁奖仪式在深圳举行,由中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所完成的翼龙II无人机荣获“2017年中国好设计”金奖。

2017年是翼龙II无人机取得重大进展的关键年,继年初成功实现翼龙II无人机交付状态首飞,快速安全完成全部试飞科目,并行完成批产飞机制造,于年底交付用户首批无人机系统。同时,翼龙II无人机也代表中国无人机最新成果亮相2017年的墨西哥、法国巴黎等国际航展,引发了国际关注。获得“2017年中国好设计”金奖,既是对项目所取得成绩的肯定,也是业界对翼龙II无人机设计研发创新性的认可。

中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所副总师、翼龙无人机总设计师李屹东.JPG

中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所副总师、翼龙无人机总设计师李屹东


察打一体无人机创新了现代战争的战法

察打一体无人机是美国在侦察型无人机基础上通过加装武器形成的,其最典型代表是第一代MQ-1“捕食者”和第二代MQ-9“死神”。MQ-1最先在2001年的阿富汗战争中投入实战应用。在实战中,它独特的战场持续监视和时敏目标打击作战能力得到了全世界的广泛关注。

现代战争中,战场环境错综复杂,尤其是空对地作战,地面目标采取藏、躲、跑、骗等各种手段躲避空中打击。在敌、我、友交错态势下,也很难确定目标的属性,为打击决策带来极大困难。例如,对地面人员很难通过外观判别敌我,只能通过其行为和意图来判断其属性。察打一体无人机的长时间留空性能和使用传感器持续观察能力,为用户提供了独特的持续监视、观察和判别目标意图、属性的能力,这是察打一体无人机普遍受到欢迎的原因之一。

另一方面,战场态势瞬息万变,威胁可能在极短时间内出现,时间敏感目标(时敏目标)打击任务成为重要和迫切的需求。察打一体无人机由于可以在现场长期停留,具有及时处置临时出现目标和情况的能力,可以为用户提供独特的时敏目标打击能力。

由于察打一体无人机可以提供上述的独特战力,加上具备无人员伤亡顾虑、远程遥控作战、融入作战情报体系等能力,为现代战场创新了战法。


集成创新,追赶世界无人机潮流

进入新世纪,航空科技迅猛发展,世界无人机研究也迎来了大发展。数字电传飞控、综合航空电子、精确制导武器、卫星导航与惯性导航、数据链等最新航空技术是现代无人机大发展的技术基础。

航空工业成都飞机设计研究所(成都所)通过第三代战斗机的成功研制,完全掌握了最新的航空技术,并形成了系统的集成能力。在跟踪世界无人机发展趋势基础上,敏锐地抓住这一新趋势,结合在先进有人机研制中突破的总体气动、机体结构、数字电传飞行控制、综合航空电子等关键技术,协同电子、兵器、航空等行业,从2005年起自行投入,开始研制翼龙系列察打一体无人机系统。在经历了翼龙无人机原型机的研制后,突破了无人机自主起降和飞行、目标快速捕获与自动跟踪自动攻击等察打一体无人机的关键技术,推出了第一代的察打一体无人机——翼龙I无人机。

翼龙I无人机推出后吸引了多个用户的关注,在经历了用户严酷的飞行演示与考核后,很快获得了订单,于2010年向首个用户交付首套系统。其后,又经历了用户状态优化、多批产品交付和售后服务等多道难关,翼龙I无人机已经逐渐成熟、可靠,成功装备多个用户,并多次投入实战。在实战中,翼龙I无人机的表现超出了多个用户的预想,不但创造了不俗的战绩,还创新了用户的作战概念,初步建立了用户的无人作战系统,也改变了用户对中国航空产品的认识,树立了中国无人机的一张名片。


追求卓越,再创新高

翼龙I无人机在用户实际使用中获得了良好效果体验,同时也激发出用户更高的需求,主要有:

更好的平台性能,包括更高的飞行高度,更快到达战场,更好的规避机动能力,更好的抗风能力等;

更大的任务载荷和武器承载能力,包括同时配置多种任务载荷和大型任务载荷能力,更多的武器数量和类型;

更先进的任务载荷能力,大幅度提高传感器的探测性能;

大容量的数据传输能力,支持先进传感器的使用;

更好的人机工效,更加方便、简洁、高效的人机界面,更加智能化的处理和操作,降低操作人员要求和负担等。

针对用户的更高要求,同时为跟上世界先进水平,成都所从2012年开始开展了新一代察打一体无人机翼龙II的研制工作。

翼龙II无人机系统具有全自主水平轮式起降和巡航飞行能力、空地协同能力、地面接力控制能力。相对翼龙I无人机系统,翼龙II无人机系统优化了无人机气动布局、机体结构和机载系统,选装大功率涡轮螺旋桨发动机,大幅度提高了平台飞行性能、载荷装载能力、多传感器综合能力、武器挂载能力和数据传输与控制能力,可适应复杂使用环境下的多种任务需求。

翼龙II无人机标准配置装载光电监视/瞄准装置、合成孔径雷达(SAR)、雷达告警设备、激光制导导弹和激光制导炸弹GPS制导炸弹,也可根据用户需求选装电子侦察、雷达干扰、通信侦察、情报收集、侦察相机、通信中继、搜索救援等设备,以及其他先进的任务载荷设备、数据链和机载武器等。

为满足用户要求,翼龙II无人机系统大量采用了先进技术,在以下方面取得了显著进步。

(1)更高性能的飞行平台

翼龙II无人机保持了翼龙I无人机大展弦比平直翼、v形双垂尾和尾部螺旋桨动力的成熟气动布局形式,但对气动外形进行了优化,机身长细比、外形和机翼展弦比等进行了调整,加装了翼尖小翼,使无人机的气动性能有了大幅度的提升,为翼龙II的高性能打下基础。

为提高无人机的机动性和抗复杂气象能力,翼龙II无人机选择了国产涡桨发动机及其配套螺旋桨为动力。这是国产无人机第一次采用涡桨动力。涡桨发动机的大功率、高推重比、低油耗、高可靠性,为实现长航时、大升限、快速和大承载、抗风等提供了保证。

翼龙II无人机机体上还大范围采用先进复合材料、整体结构油箱等先进技术,保证了翼龙II机体的轻重量和长寿命。在系统配置方面,翼龙II无人机更加强调了系统的可靠性、安全性,全面采用余度设计。例如,翼龙II专门配置了辅助发电系统,以避免美国MQ-9“死神”无人机发生过的远航时因发电机故障引起无法返回而坠毁的事故。

(2)更先进的任务载荷

任务载荷是保障察打任务完成的关键设备,其性能高低直接决定了无人机的任务能力。翼龙II无人机把先进的光电侦察吊舱(EO)和合成孔径雷达(SAR)作为了标准配置构型,并且实现了多种侦察设备的联合协同运用。

翼龙II无人机可以搭载和支持目前国际上最先进的光电侦察吊舱。这样的EO可以包括高清彩色/黑白电视、红外摄像机、微光/近红外电视、相机、激光测距/照射器等,而且采用高清数字视频体制,支持多种使用模式,以适应复杂战场环境下对小目标的搜索、识别、跟踪和指示等任务,具有更高效的人机操作性能。

翼龙II无人机机头下方的机头罩内安装一部多功能的合成孔径雷达。合成孔径雷达的常态化使用使得翼龙II无人机具备在复杂气象条件下大范围远距离搜索、定位各种目标的能力。同时,翼龙II无人机的任务还具备协同SAR雷达引导EO发现、跟踪目标的功能,大大提高了目标搜索的效率,提高了复杂战场条件的作战效能。

翼龙II无人机的系统设计还特别强调了根据任务需求和特点,自动或辅助人工的目标提示、跟踪、多传感器协同、航路规划、攻击规划等功能,提高系统自动化水平,减少对操作员的依赖。

无人机机身下部还预留了一个任务载荷舱,可以安装如CCD像机、电子侦察设备等其它任务载荷。加上翼龙II的多个外挂点,使得翼龙II无人机具备了很好的任务扩展能力。

(3)更大的承载能力和更多的武器配置

察打一体无人机主要面对战场上的小型目标,这类目标众多且类型复杂。察打一体无人机在武器配置上最大的挑战是:不可能在起飞前准确预计到需要打击的目标类型,并对挂载武器进行相应准备。因此,更大的挂载能力、更多的挂点、更丰富的武器类型对于察打一体无人机有特别的意义。

翼龙II无人机由此大幅度提升了武器承载能力,挂点数量达到6个,挂载能力达到480千克,所配置的武器包括各种精确制导和非制导的导弹、炸弹、火箭等,规格从十几千克到100千克级别,挂载方式包括单挂和多联装,可以多种武器混合挂载,对复杂任务有最大程度的适应能力。翼龙II无人机的武器系统还采用了国际通用的标准武器接口,只要是符合接口标准的武器就可以非常方便地集成到无人机系统中,具有很好的扩展能力。

(4)更好的数据传输能力

无人机的使用很大程度上受到数据传输能力的限制。为适应飞行、侦察、打击能力的提升,翼龙II无人机对数据链系统也进行了升级。在数据链配置上,翼龙II无人机包括了视距链路、中继链路和可扩展的超视距链路。所有的链路均可增加加密设备等安全措施,也有时间延迟的补偿措施。

视距链路是无人机的基本数据传输手段。翼龙II无人机采用了主备链路配置,同时提升了链路的传输、抗干扰性能。超视距链路可配置用户提供或指定的卫星中继链路设备,相比翼龙I,翼龙II可以安装更大尺寸的机载卫通天线,在适配卫星、适用区域、数据传输能力等方面有更多的能力选择。翼龙II无人机还提供了一种数据中继设备,可以灵活支持与地面部队的战术协同。

(5)更高效的人机控制

无人机的地面控制站直接决定着系统完成任务的能力。翼龙II无人机的地面站更加关注控制能力和人机功效。

翼龙II无人机的地面站首次实现了一套地面站控制两架无人机,使得系统控制能力大幅度提升,可以支持双机协同作战。为此,翼龙II的地面控制舱采用了6席位布置。另外还支持固定式控制中心的方式,可以控制管理更大规模的无人机集群,并且可融入其他作战指挥体系。

翼龙II无人机可根据用户要求配置单兵携带的任务单元,实现与地面部队的信息、情报共享,以及协同指挥控制,大大丰富了无人机的作战使用模式。

翼龙II无人机系统还对综合保障系统进行了升级,保障能力得到改进,更加适合国际用户的使用需求。

中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所完成的翼龙II无人机荣获“2017年中国好设计”金奖.JPG

第十届、十一届全国人大常委会副委员长,“中国好设计奖”发起人路甬祥院士(右一),“中国好设计奖”专家委员会主任潘云鹤院士(左一)向荣获“2017中国好设计”金奖代表颁奖。(右四)为航空工业成都飞机设计研究所代表李屹东


翼龙II无人机的展望

翼龙II无人机虽然在一些指标上还没有达到美国大量装备的察打一体无人机MQ-9“死神”的水平,但在作战能力上已经与之相当,而且具有较大的扩展空间。未来,翼龙II无人机将在以下方面进行发展。

(1)任务能力的拓展

大的承载能力、数量充足的外挂点、预留的载荷舱和供电能力,使翼龙II无人机具有很大的任务扩展能力,可以根据用户的需求装载不同的侦察载荷和武器,执行不同的任务。例如装载电子侦察、电子干扰、通信侦察等设备,执行电子作战任务;装载广域光电侦察设备,执行广域搜索任务等等。武器方面可以根据需要打击的目标性质,选择最适合的标准接口武器进行综合集成。

(2)平台性能提升

翼龙II无人机在总体、气动参数设计时同样留有提升空间,可以通过机体结构材料优化、机载系统优化和换装更大功率涡桨发动机等,进一步提高无人飞行平台的性能。

(3)智能化改进

目前无人机的智能化控制技术发展非常迅速,新的控制概念、方法和系统层出不穷。翼龙II无人机系统设计时从系统构架到设备能力都留有空间,可以将更新的智能控制方法集成到无人机系统中,使翼龙II无人机可以更智能地在更复杂的环境中运用自如。

随着批量交付,翼龙II无人机已经进入了实际使用阶段,大强度的使用、严酷的环境、用户更多的需求挑战着全系统和团队。以翼龙系列无人机的成熟使用经验和翼龙II更加先进的技术为基础,相信翼龙II无人机会在未来战场中取得更大的战果,同时也会拥有更加美好的前景。

责编/彭砚淼