在信息技術的推動下,無人機已經(jīng)成為發(fā)展速度最快的機種,作為無人機體系中的重要分支——無人直升機,因其結構緊湊、轉場靈活、空中懸停、垂直起降、低空低速性能、機動性和安全性高等特點,已經(jīng)形成了覆蓋靶標、情報偵察、戰(zhàn)場監(jiān)視、通信中繼、目標指示、引導與摧毀、電子干擾與對抗、災害災情調查、氣象探測、國土資源調查、地理信息測繪、電力巡線和輸油管線巡線等軍、民用任務領域的產品體系。但是,由于其特有的一些關鍵技術尚未完全突破,所以相對于無人機體系中的另一個分支——固定翼無人機,無人直升機的發(fā)展則比較滯后。
無人直升機的發(fā)展經(jīng)歷了一個較長的、持續(xù)改進與提高的過程。從20 世紀50 年代起美國就開始研究無人直升機,到目前已有包括美國、以色列、俄羅斯、英國等十多個國家在研究和生產無人直升機。根據(jù)發(fā)展途徑可以分為三類:
(1)無線電遙控模型直升機飛行自主化,即在遙控航模直升機基礎上增加自動導航功能,該類無人直升機起飛時重量較小,有效載荷不大;
(2)有人直升機無人化,即直接將有人直升機改為無人直升機,或沿用有人直升機構型研制無人直升機;
(3)擺脫常規(guī)直升機構型設計,充分發(fā)揮無人飛行器不受載人條件限制的技術優(yōu)勢,最大限度地提升飛行性能和對不同任務的適應能力。
總體構型與氣動布局設計技術
總體構型與氣動布局設計是無人直升機總體設計的主要內容,要依據(jù)技術要求選擇恰當?shù)男褪剑侠聿贾酶鳉鈩硬考奈恢眉靶螤?,從而提出總體布局方案??傮w構型與氣動布局設計技術涉及型式、參數(shù)和外形的設計,融合了空氣動力學、飛行力學、航空材料與工藝學、結構強度和動力學等多個方面的專業(yè)技術,是一項決定無人直升機飛行性能的關鍵技術。
不同型式的直升機,相關的設計問題差異很大,其中構型設計是影響全局的重要決策。目前,根據(jù)構型的不同,無人直升機大致可分成四大類:
單旋翼帶尾槳式
如美國的MQ-8、奧地利的Camcopter S-100、日本的RMAX 和中國的WZ-1 等無人直升機。此類型無人直升機采用常規(guī)的單旋翼帶尾槳式,可充分借鑒技術相對成熟的有人直升機的設計經(jīng)驗和構造結構、從而實現(xiàn)操縱較為簡單目的;缺點是占地空間大、安全性低、效率偏低。MQ-8“火力偵察兵”(Fire Scout)是戰(zhàn)術無人直升機典型代表,已在美國海軍部隊列裝。
共軸雙旋翼式
如加拿大的CL-327、俄羅斯的Ka-37、美國的QH-50、英國的Sprite、中國的“海鷗”等都是此類無人直升機。其優(yōu)點是氣動效率和操縱效率高、結構較為緊湊、縱向尺寸??;缺點是高度較高、傳動及操縱機構較為復雜。