Q無人駕駛航空器在起降狀態(tài)是最危險(xiǎn)的,搞不好就會發(fā)生墜機(jī)事故。無人機(jī)的起飛方式較多,它們都有些什么特點(diǎn)?哪種起飛方式最簡單、最安全?
A無人駕駛飛行器的起飛方式種類繁多。無人駕駛飛艇的起飛最簡單,也最安全。由于飛艇是輕于空氣的航空器,因此,只要啟動發(fā)動機(jī)并放開系留索,飛艇便能升入空中。有幾類介于無人駕駛飛機(jī)和直升機(jī)之間的飛行器,也能實(shí)現(xiàn)垂直起飛。一種是傾轉(zhuǎn)旋翼無人駕駛飛行器,起飛時(shí),裝在其翼尖上的兩臺發(fā)動機(jī)和螺旋槳向上傾斜,將飛行器拉離地面。達(dá)到一定高度后,發(fā)動機(jī)和螺旋槳轉(zhuǎn)至水平方向,飛行器就可作常規(guī)飛行了。在垂直起飛時(shí),這類無人駕駛飛行器的機(jī)身始終保持水平姿態(tài)。還有一種無人駕駛飛行器在起飛時(shí),機(jī)體是豎直向上的,靠其尾部或頭部的螺旋槳拉寓地面,升空后,再逐漸轉(zhuǎn)為水平狀態(tài)。凡是采用垂直起飛方式的無人駕駛飛行器,其起降場所都很小,但在起飛時(shí)的耗油率偏高,因此,它們的活動半徑和留空時(shí)間均較短。而且,由于控制方式復(fù)雜,對發(fā)動機(jī)的要求高,垂直起飛、懸停,過渡飛行時(shí)的可靠性、安全性較差。
采用普通飛機(jī)外形的固定翼無人駕駛飛行器的起飛方式主要有以下幾種:
(1)空中投放。由大型飛機(jī)(母機(jī))攜帶到空中,在指定空域啟動無人機(jī)的發(fā)動機(jī),然后投放。
(2)滑軌起飛。無人機(jī)上裝有滑橇,發(fā)動機(jī)啟動并達(dá)到最大功率后,放開無人機(jī),使之沿著有一定長度和一定傾斜角度的滑軌離陸。
(3)彈射起飛。將無人機(jī)裝在發(fā)射架上,借助于助推火箭、高壓氣體、牽引索或橡筋繩等彈射裝置,可實(shí)現(xiàn)較短長度(甚至零長度)彈射起飛。英國設(shè)計(jì)的“沙錐鳥”等無人機(jī)采用的就是此種升空方式。
(4)滑跑起飛。在無人機(jī)上裝有起落架,發(fā)動機(jī)啟動后,由地面操縱員通過遙控設(shè)備或由機(jī)上的程序控制設(shè)備自動操縱無人機(jī)在跑道上滑跑,達(dá)到一定速度后,無人機(jī)便能離地升空。以色列研制的“先鋒”、“猛犬”、“偵察兵”等無人機(jī)采用的就是這種起飛方式。
(5)借助起飛車滑跑起飛。無人機(jī)裝在起飛車上,發(fā)動機(jī)啟動后,無人機(jī)通過推力鎖驅(qū)動起飛車向前滑行,當(dāng)達(dá)到起飛速度時(shí),鎖定機(jī)構(gòu)自動開鎖,無人機(jī)離開起飛車,加速爬高。我國研制的“長空-1”號靶機(jī)采用的就是這種起飛方式。在起飛車的設(shè)計(jì)方面,中國的科研人員不但搞得比較早,而且有許多創(chuàng)新性的發(fā)明。
(6)由汽車、火車背負(fù)起飛。將無人機(jī)安裝并鎖定在汽車、軌道車背部的支架上,啟動無人機(jī)的發(fā)動機(jī)后,汽車(或軌道車)在公路(或鐵路)上疾馳前行,當(dāng)車輛的速度達(dá)到無人機(jī)的離地速度后,打開(或切斷)固定鎖,無人機(jī)便可自行離開起飛平臺。
(7)手?jǐn)S起飛。一些小型和微型的無人機(jī)多采用此種最為簡單的方法放飛。此外,某些特殊的無人機(jī)《如機(jī)翼可折疊的無人機(jī),超高速無人機(jī)等》,還可選擇火箭發(fā)射或火炮發(fā)射的方式升到空中。
Q與起飛相比,無人駕駛飛行器的回收似乎更困難、更危險(xiǎn),回收的方式、方法也更多。請你對此作些簡單介紹。
A相比之下,無人駕駛飛艇和無人駕駛直升平臺的回收比較容易。無人飛艇由地面控制人員操縱到預(yù)定高度、預(yù)定地點(diǎn)后,按照指令投下繩索,地面人員收攏繩索,緩緩將其拉近地面。然后,系留好繩索,就算完成回收任務(wù)了。
無人直升平臺在遙控指揮下,抵達(dá)回收點(diǎn)上空后,逐漸減小發(fā)動機(jī)功率。慢慢下降高度,便可降落到指定地點(diǎn)(地面、艦面、回收車平臺等)。
采用普通飛機(jī)外形的無人機(jī)的回收,要比起飛困難得多。即使是有飛行員駕駛的飛機(jī)也是離地容易,著陸難,更何況是無人機(jī)呢?固定翼無人機(jī)的回收方式五花八門,各有優(yōu)缺點(diǎn)。到目前為止,世界各國的航空專家,還在絞盡腦汁地開發(fā)一些更有前途、更為安全的回收方法。據(jù)我所知,固定翼無人機(jī)的著陸方式,大致有傘降回收,空中回收、撞網(wǎng)回收、目視遙控著陸回收,電視遙控著陸回收,自動著陸回收、攔阻回收、全地形回收等幾類。
Q回傘降回收是如何進(jìn)行的?
A無人機(jī)上帶有降落傘,它按照預(yù)定程序或在地面遙控站的指揮下到達(dá)回收區(qū)上空,然后自動開傘或根據(jù)遙控指令開傘,降落在陸地上或水面上。美國的“火蜂”,中國的D-4、DR-5,印度的PTA無人機(jī)均采用這種回收方式。
傘降回收比較安全可靠,但其缺點(diǎn)也很明顯:自帶降落傘,需要占用無人機(jī)機(jī)身內(nèi)有限的空間和載荷;傘降著陸時(shí),飛機(jī)下降速度較快,在著陸瞬間,機(jī)體會受到較強(qiáng)烈的沖擊,造成不同程度的損傷。如果降落在水中,機(jī)載設(shè)備,發(fā)動機(jī)等被水浸泡,會影響其正常工作。因此,無人機(jī)傘降回收后一般都需要經(jīng)過檢查和修理才能再次使用。若無人機(jī)降落在海上,打撈起來是比較困難的,需要為回收船配備一些專用的設(shè)備,否則,就算小艇靠近了浮在水面上的無人機(jī),也會束手無策。如果遇到惡劣海況,就更麻煩了,在風(fēng)大浪高的情形下,將難以實(shí)施打撈工作。
改進(jìn)傘降回收缺點(diǎn)的措施之一是:在機(jī)體前,后位置設(shè)置充氣囊。主傘打開后,氣囊充氣并自動伸出,以吸收著陸沖擊能量。另外一個(gè)方法是:在機(jī)體上加裝減速火箭。無人機(jī)接地前的瞬間,探桿先觸地,接著迅速點(diǎn)燃火箭,產(chǎn)生反作用力。這些措施的減震效果不錯(cuò),但也增加了無人機(jī)系統(tǒng)的重量、成本和復(fù)雜性。至于海上回收,則需為打撈船設(shè)置小型吊掛系統(tǒng)。
Q空中還能對無人機(jī)進(jìn)行回收嗎?
A在空中是可以回收無人機(jī)的,這主要需依靠直升機(jī)。其開始的程序與傘降無人機(jī)回收方式相同,當(dāng)無人機(jī)打開降落傘在空中飄落時(shí),用直升機(jī)等回收母機(jī)在空中將無人機(jī)“撈回”,然后攜帶無人機(jī)返場著陸。采用這種回收方式,無人機(jī)不易受損,但需配備直升機(jī)等回收母機(jī),且回收過程非常復(fù)雜,要求嚴(yán)格,二者的配合必須準(zhǔn)確無誤。
Q撞網(wǎng)回收的過程怎樣?
A無人機(jī)的撞網(wǎng)回收是指無人機(jī)在地面無線電的遙控下,逐漸降低高度,減小速度,然后正對著攔阻網(wǎng)飛去。攔阻網(wǎng)由彈性材料編織而成,網(wǎng)的兩端還連接有能量吸收器。無人機(jī)撞入網(wǎng)中后,速度很快便減為零。以色列的“先鋒”、“偵察兵”等無人機(jī)均可采用這種方式回收。撞網(wǎng)回收應(yīng)做到“輕推入網(wǎng)”。
撞網(wǎng)回收方法的優(yōu)點(diǎn)是:不受場地的限制,布設(shè)方便,在山區(qū),艦船上均可架設(shè)攔阻網(wǎng)。缺點(diǎn)是:網(wǎng)的面積有限,在天氣和海況不好的情況下,通過遙控方式,無人機(jī)不易對準(zhǔn)攔阻網(wǎng)。在中小型軍艦上布設(shè)攔阻網(wǎng),問題更多,由于艦體長度不大,其上方又布滿了雷達(dá)、導(dǎo)彈,通信天線等大量的軍用設(shè)備,能夠用于架網(wǎng)的空間非常有限。加之海上風(fēng)浪大,艦體搖晃嚴(yán)重,用遙控的方式,更不易準(zhǔn)確入網(wǎng)。若一旦出現(xiàn)偏差,將有可能撞到軍艦上,損毀價(jià)格昂貴的設(shè)施和設(shè)備。
Q目視遙控著陸回收是否與操縱航模降落的方法一樣?
A此法多用于輕小型無人機(jī)?;厥諘r(shí),地面操縱人
員一面目視遠(yuǎn)方逐漸下降高度的無人機(jī),一面通過遙控裝置控制無人機(jī)的飛行姿態(tài),直至其接地。
由于輕型無人機(jī)的尺寸一般都比較小,操縱人員在地面用目視的方法控制無人機(jī)著陸,困難較大。而且操縱人員無法立刻感知無人機(jī)飛行狀態(tài)的變化,即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的操縱員也難免失誤。而失誤的后果,無人機(jī)不是毀,就是傷。
重型無人機(jī)的目標(biāo)大,好觀察,用目視遙控著陸的方法回收似乎要容易一些。但無人機(jī)越大就越貴,造價(jià)高達(dá)數(shù)百萬甚至幾千萬,這對地面操縱員構(gòu)成了很大的心理壓力,稍有不慎,便會導(dǎo)致巨額的損失。因此,大型無人機(jī)一般不采取這種方式回收,目視遙控著陸只是作為一種備份方案。只有在無人機(jī)的自動著陸系統(tǒng)出現(xiàn)故障或偏差時(shí),才由地面遙控操縱員接手。
Q電視遙控著陸回收是怎么回事,它是如何實(shí)施的?
A某些無人機(jī)的頭部帶有電視攝像裝置,地面站人員可從熒光屏上觀看到從無人機(jī)上傳回的現(xiàn)場的實(shí)時(shí)圖像,操縱員坐在模擬駕駛艙內(nèi),根據(jù)“實(shí)景圖像”的情況操縱駕駛桿和油門,遙控裝置及時(shí)向無人機(jī)發(fā)送遙控指令,控制無人機(jī)安全著陸。這種操縱方式與有人駕駛飛機(jī)幾乎一樣,準(zhǔn)確、可靠,但它的視景偏小,而且機(jī)載和地面設(shè)備都比較復(fù)雜,造價(jià)較高。由于測高,定位精度不夠,無人機(jī)要想實(shí)現(xiàn)自動著陸,可能很困難,也很危險(xiǎn)。目前的大中型的先進(jìn)無人機(jī)(如RQ-4“全球鷹”等),基本上都能利用機(jī)上和地面控制站配備的計(jì)算機(jī)飛行控制系統(tǒng),GPS/慣性導(dǎo)航定位系統(tǒng)、微波導(dǎo)航/著陸系統(tǒng),精確測高系統(tǒng)等,按照預(yù)定的程序和下滑曲線,自主完成著陸動作。隨著無人機(jī)程控系統(tǒng),導(dǎo)航定位系統(tǒng),自動駕駛儀,測高系統(tǒng)的逐步成熟,目前,低成本的輕小型無人機(jī)也能做到自動起飛和降落。但受氣象,設(shè)備精度等條件的影響,落點(diǎn)不準(zhǔn)、著陸時(shí)滑偏的情況還在所難免。
Q無人機(jī)的攔阻回收是否與艦載機(jī)著艦的方式類似?
A你說的沒錯(cuò)。普通的中小型無人機(jī),為了簡化設(shè)計(jì),減輕重量,降低造價(jià),起落架往往不可收放,且不帶剎車系統(tǒng)。因此,其著陸滑跑距離可能較長。為縮短滑跑距離,有人便提出了在跑道上放置彈性攔阻索的方案。無人機(jī)著陸后,用著陸尾鉤掛住攔阻索,就能很快地減速并停機(jī)。其著陸過程與有人駕駛的航母艦載機(jī)的著艦情況很相似。以色列的“先鋒”、“猛犬”,“偵察兵”等型無人機(jī)采用的就是這種回收方式。這種辦法的好處是:所需的起降場的面積可以大大縮小,有利于無人機(jī)在前線地區(qū)使用。
Q“全地形回收”是什么意思?采用這種方法,是否意味著無人機(jī)在任何地區(qū)都可以降落?
A這是國外近年來新開發(fā)出的一種無人機(jī)回收方式。它的設(shè)施很簡單:在地面上架設(shè)兩根高度較高的桿子,然后在兩根桿子之間拉一條繩子。無人機(jī)返回時(shí),先從翼尖或翼下放出兩根帶有鉤子的短索(鉤子的重量較大,再加上此時(shí)無人機(jī)已降低了飛行速度,因此,短索是向斜下方傾斜拖出的)。隨后,無人機(jī)在地面人員的操縱下,向著兩根高桿之間的橫索上方飛去,利用下垂的鉤子掛住橫索。一旦被鉤上,無人機(jī)被會一頭“扎向地面”。不過,此時(shí)不必?fù)?dān)心無人機(jī)的安全,因?yàn)?,其翼下放出的帶有鉤子的繩子很短,離地面還遠(yuǎn)著呢。這種回收方式不受地形的影響,在山區(qū)、城區(qū)、海區(qū)都能使用,因此被譽(yù)為“全地形回收”。
無人機(jī)的回收方式,還有多種,在此就不一一例舉了。
Q無人駕駛戰(zhàn)斗機(jī)的起降,多采用什么方式?
A目前正在研制的無人駕駛戰(zhàn)斗機(jī)的技術(shù)都比較先進(jìn),大多具備自動起降的功能。無人戰(zhàn)斗機(jī)與無人偵察機(jī)相比,前者一般都帶有導(dǎo)彈,炸彈等武器,這是二者的最大區(qū)別。而起飛和降落過程又是比較危險(xiǎn)的、容易出現(xiàn)事故的階段。如果一旦發(fā)生問題,會對起降場上的人員、裝備等構(gòu)成威脅。因此,無人駕駛戰(zhàn)斗機(jī)必須配備多套能夠保證起降安全的應(yīng)急系統(tǒng)。
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