歐陸上空的“精靈”

性能優(yōu)異：無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)的新高度

作為歐洲無(wú)人機(jī)研發(fā)的頂尖企業(yè)之一，希伯爾公司最新設(shè)計(jì)的S-100無(wú)人機(jī)以其優(yōu)異的性能、頗具特色的設(shè)計(jì)，代表了歐洲同類無(wú)人機(jī)的最高水平。

機(jī)身設(shè)計(jì) 僅從外形上看，S-100極像一架微縮版常規(guī)布局直升機(jī)，金屬的質(zhì)感、動(dòng)感水滴流線型機(jī)身、粗大的尾翼以及兩片又窄又長(zhǎng)的主旋翼，都讓人毫不懷疑它所具有的非凡性能。該無(wú)人機(jī)主要在中低空飛行，執(zhí)行多重任務(wù)。全機(jī)長(zhǎng)3.11m、寬1.24m、高1.12m，主旋翼直徑3.4m，空機(jī)質(zhì)量約110kg、最大起飛質(zhì)量200kg，包括40kg燃油在內(nèi)其最大負(fù)載可達(dá)90kg，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載34kg(保持6小時(shí)滯空時(shí)長(zhǎng))。機(jī)身中部配備一臺(tái)羅爾斯·羅伊斯公司生產(chǎn)的小型無(wú)人機(jī)專用渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其運(yùn)行時(shí)噪聲較小，標(biāo)準(zhǔn)輸出功率約37千瓦，以102千米／小時(shí)的經(jīng)濟(jì)航速巡航時(shí)可滯空6小時(shí)，升限約5.5km。其航程遠(yuǎn)達(dá)130km，最大時(shí)速可達(dá)222千米／小時(shí)，接近一般大型有人直升機(jī)的水平。

為有效控制機(jī)身質(zhì)量，S-100廣泛采用復(fù)合材料，比如，其機(jī)身外殼采用碳纖維制成，機(jī)體內(nèi)未單獨(dú)設(shè)計(jì)承重框架和梁體，由外殼承擔(dān)機(jī)身受到的全部或大部分壓力，機(jī)體內(nèi)各主要部件則大量采用航空鈦、鋁合金。種種措施使S-100的空機(jī)質(zhì)量在同尺寸直升式無(wú)人平臺(tái)中無(wú)出其右。

S-100的機(jī)體頭部很有特點(diǎn)，由于其機(jī)體和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量都較小，采用大開(kāi)口的進(jìn)氣方式無(wú)法適應(yīng)直升式飛行器多變的飛行狀態(tài)，同時(shí)為提高機(jī)體強(qiáng)度和各種飛行狀態(tài)時(shí)的進(jìn)氣效率，因而將機(jī)身前部進(jìn)氣口設(shè)計(jì)成柵格狀，并且進(jìn)氣口被分別布置在機(jī)體頭部上側(cè)和下側(cè)，上側(cè)主進(jìn)氣口主要用于前飛時(shí)進(jìn)氣，下側(cè)副進(jìn)氣口向后斜切，便于在倒飛時(shí)提高迎風(fēng)氣流的進(jìn)氣量。其機(jī)身后側(cè)排氣口也設(shè)計(jì)成柵格狀，使排出的高溫尾氣在排出過(guò)程中充分散熱，以較好地降低機(jī)體的紅外特征。

S-100只設(shè)置了位于機(jī)腹下方兩側(cè)的兩個(gè)前起落架，且不可收放，為最大限度減輕機(jī)體質(zhì)量，并未設(shè)計(jì)單獨(dú)的后起落架，后部支撐由高大的尾翼兼負(fù)。

機(jī)身傳感器 為適應(yīng)更廣泛的應(yīng)用環(huán)境，S－100的機(jī)身電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)也很有特點(diǎn)。其電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

參照了軍方通用空中平臺(tái)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，系統(tǒng)采用模塊化嵌入結(jié)構(gòu)，通過(guò)數(shù)十個(gè)分布在發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及各主要功能模塊上的傳感器和控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)全系統(tǒng)機(jī)械、電子部件的使用管理與綜合診斷。同時(shí)，該嵌入式系統(tǒng)具有良好的可升級(jí)性和人機(jī)交互性能。據(jù)希伯爾公司介紹，為增強(qiáng)S-100的未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)力，其電子系統(tǒng)還可根據(jù)用戶需要，改為IEEE1394、RSR-232這類常見(jiàn)的商用數(shù)據(jù)接口。

S－100機(jī)身內(nèi)有兩個(gè)負(fù)載艙，除搭載用于飛行控制的一些通用傳感器外，還可為滿足任務(wù)需求加載其他傳感器。機(jī)身的主負(fù)載艙位于旋翼軸下方的機(jī)腹內(nèi)，通常配備一套用于飛行遙控的多光譜攝像頭，該攝像頭裝在萬(wàn)向節(jié)上，不論機(jī)身狀態(tài)如何都能穩(wěn)定指向預(yù)定方向。主負(fù)載艙最大可裝載50kg負(fù)載，如多光譜成像設(shè)備、合成孔徑雷達(dá)以及探地雷達(dá)(GPR)等。輔助負(fù)載艙則位于兩支主起落架前方的機(jī)腹空間內(nèi)，可配備敵我識(shí)別器、ACAS等電子裝置。至于無(wú)人機(jī)與外界的通信聯(lián)系，則主要通過(guò)機(jī)身后側(cè)下方的數(shù)據(jù)天線進(jìn)行。

飛行控制系統(tǒng) S-100的飛行控制系統(tǒng)較之以往直升無(wú)人平臺(tái)也有較大提升。除配備較完善的自動(dòng)駕駛儀外，它還配備有冗余慣性(INS)／31星復(fù)合模式導(dǎo)航系統(tǒng)(冗余是重復(fù)配置系統(tǒng)的一些部件，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)。冗余配置的部件介入并承擔(dān)故障部件的工作——編者注)。在飛行過(guò)程中，飛機(jī)通過(guò)慣性陀螺實(shí)現(xiàn)自主穩(wěn)定，定位則依賴GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，在無(wú)人干預(yù)的情況下，它能依據(jù)設(shè)定的巡航點(diǎn)進(jìn)行自主飛行。其控制平臺(tái)也可靈活配置，一部便攜式電腦、一支搖控手柄，就足以操縱它完成大多數(shù)任務(wù)。

為降低S-100的操作難度，其飛行控制系統(tǒng)具有較高的智能化。比如，由于地表氣流紊亂和復(fù)雜，加之直升式無(wú)人機(jī)質(zhì)量、尺寸都較小，易受地表氣象環(huán)境影響，因此在起飛、降落階段對(duì)操作者的要求較高，這一階段也是事故高發(fā)期。為降低系統(tǒng)的操作難度，其起飛和降落由飛行控制系統(tǒng)自主控制，操作者只須向無(wú)人機(jī)下達(dá)起飛命令或指定降落坐標(biāo)，系統(tǒng)就能根據(jù)實(shí)地氣象和地形環(huán)境，自行調(diào)整動(dòng)力輸出和控制舵面，實(shí)現(xiàn)安全起飛或降落。

在空中，S-100的飛行控制系統(tǒng)則整合慣性陀螺以及全機(jī)使用管理與綜合診斷系統(tǒng)的各種信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)全系統(tǒng)的安全控制。整個(gè)系統(tǒng)在飛行過(guò)程中，持續(xù)分析主要飛行參數(shù)，如空機(jī)質(zhì)量、無(wú)人機(jī)性能、導(dǎo)航、地形、高度、氣流和氣壓等信息，實(shí)時(shí)評(píng)估無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)，如在低空遇有危及飛行安全的強(qiáng)氣流或操作人員做出會(huì)危及飛行安全的動(dòng)作指令時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)強(qiáng)行接管飛行挖制杈直至危險(xiǎn)解除。這套系統(tǒng)具有極高的實(shí)用價(jià)值，由于S－100主要在中低空應(yīng)用，這一空域內(nèi)的地形、氣流環(huán)境復(fù)雜，操作者往往只能依據(jù)操作平臺(tái)上顯示的各項(xiàng)參數(shù)對(duì)無(wú)人機(jī)所處的空中環(huán)境做出判斷，些許疏忽和操作延遲都有可能造成無(wú)人機(jī)墜毀，而S－100的飛行控制系統(tǒng)能最大限度地降低無(wú)人機(jī)的操作難度，極大提高其易用性。

按需定制：靈活多樣的性能

在設(shè)計(jì)之初，S-100就明確定位為用途廣泛的多功能無(wú)人機(jī)，可以說(shuō)，從要配備合適的負(fù)載模塊，其功能幾乎可以無(wú)限拓展。本文僅選取S-100的幾項(xiàng)較為典型的用途，通過(guò)這些便可以對(duì)它的任務(wù)特性有更深入的了解。

火力校射 無(wú)人機(jī)用于火炮校射已有很長(zhǎng)時(shí)間的歷史，但具備網(wǎng)絡(luò)信息功能，能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)識(shí)別與指示、毀傷效果評(píng)估等功能一體化，并且能真正用于信息化條件下遠(yuǎn)程火力作戰(zhàn)校射的空中平臺(tái)卻屈指可數(shù)。在此類作戰(zhàn)環(huán)境中，可垂直起降、能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定懸停的S－100具有自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

希伯爾公司將火力校射所需的各類負(fù)城優(yōu)化、整合成一體化的校射模塊，模塊由可見(jiàn)光／紅外攝像系統(tǒng)和激光測(cè)距雷達(dá)等設(shè)備組成。用作火力校射時(shí)，S－100的操作需兩塊綜合顯示屏，一塊用于飛行控制，一塊用于顯示校射模塊的綜合信息。飛臨戰(zhàn)場(chǎng)上空后，無(wú)人機(jī)先通過(guò)可見(jiàn)光／紅外攝像頭掃描戰(zhàn)場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)后，即將目標(biāo)高分辨率圖像傳回操作顯示屏，并標(biāo)示出來(lái)供操作者鑒別；經(jīng)操作人員確認(rèn)目標(biāo)后，無(wú)人于缺乏人員干預(yù)，發(fā)生誤擊的可能也大為增加。

戰(zhàn)場(chǎng)偵察和監(jiān)視 S－100另一類主要功能則是戰(zhàn)場(chǎng)偵察與監(jiān)視，尤其是用于海上偵察和監(jiān)視。S－100本身機(jī)體較小，雷達(dá)反射截面也小，加之其進(jìn)、排氣口都采用柵格狀設(shè)計(jì)，紅外特征不明顯，特別適合遂行各類超視距、近距偵察、監(jiān)視任務(wù)，而不易為敵方所察覺(jué)。在執(zhí)行此類任務(wù)時(shí)，S－100通常搭載各類被動(dòng)偵測(cè)傳感器，如紅外和電磁信號(hào)接收裝置，在探測(cè)到目標(biāo)信息后，即可將目標(biāo)坐標(biāo)、性質(zhì)等信息通過(guò)數(shù)據(jù)天線傳輸回控制中心；有時(shí)，為進(jìn)一步確認(rèn)目標(biāo)性質(zhì)，S－100也可由低空抵近日標(biāo)作目視偵察。

由于歐洲各國(guó)海軍普遍缺乏類似美軍那樣的全球信息定位系統(tǒng)，其海上作戰(zhàn)也無(wú)法完全依賴天基偵察平臺(tái)，且囿于海面曲率因素，艦載雷達(dá)對(duì)視距外水面目標(biāo)的探測(cè)存在盲區(qū)，以往艦隊(duì)的水面預(yù)警任務(wù)通常由艦載直升機(jī)擔(dān)負(fù)，而S-100的出現(xiàn)，正好能為單艦或艦隊(duì)提供更靈活的選擇。無(wú)論對(duì)于單艦，還是整個(gè)艦隊(duì)，S-100都是名副其實(shí)的“千里眼”與“順風(fēng)耳”。以單艦為例，通常它只能攜帶1～2架艦載直升機(jī)，以其作為中繼預(yù)警平臺(tái)，但無(wú)法保持全向、全時(shí)偵察預(yù)警，而采用S-100無(wú)人機(jī)后，則可大大緩解這種狀況。由于S－100體型較小，即使小型艦只也能攜帶數(shù)架無(wú)人機(jī)，加之S－100堪比大型直升機(jī)的航速、航程以及較長(zhǎng)的滯空時(shí)間，且晝夜都可使用，使指揮官能夠隨時(shí)掌握海區(qū)態(tài)勢(shì)。

除用于偵察外，S－100還可用于海上通信中繼、精確武器中繼制導(dǎo)、海上電子戰(zhàn)等。

其他用途 除軍事用途外，S-100還瞄準(zhǔn)警用和執(zhí)法領(lǐng)域。S－100易于改裝、小型、低成本的特性，使其可在多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)大顯身手。比如，交通警察可將其用于臨時(shí)交通管制和車流量監(jiān)視，邊防警察部隊(duì)可將其用于邊、海防巡邏和偵察，執(zhí)法部門(mén)可利用其執(zhí)行緝毒、追捕和反偷渡等行動(dòng)；此外，工程企業(yè)包可將其用于江河、谷地探測(cè)和海上石油地質(zhì)勘探，國(guó)土安全部門(mén)可將其用于水陸運(yùn)輸和抗洪搶險(xiǎn)以及旅游業(yè)等。

智能化：未來(lái)發(fā)展方向

目前，阿聯(lián)酋陸軍已訂購(gòu)了40架S－100無(wú)人機(jī)，法、德等國(guó)也正在對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，以決定是否引進(jìn)這種新穎的直升式無(wú)人機(jī)。對(duì)此，希伯爾公司正加緊對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，正如其總裁所言，像所有高科技產(chǎn)品一樣，無(wú)人機(jī)的研發(fā)也永無(wú)止境，工程設(shè)計(jì)和功能總在不斷改進(jìn)，并在進(jìn)一步完善，未來(lái)S-100將進(jìn)一步增加有效載荷的功率輸出，擴(kuò)展航程并提高滯空能力，提供更多的外部掛載，更重要的是提高系統(tǒng)的智能化水平，實(shí)現(xiàn)真正的、高質(zhì)量的無(wú)人化操作和使用。

編輯 劉蘭芳