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航展精品:朱雀C推力矢量尾坐式无人机,独创高效无死重设计!

2018-11-13 07:51 性质:转载 来源:大水
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  2018珠海航展上,展品可谓琳琅满目,其中有几多,比如导弹多,从防空导弹到空地导弹,从几十吨的大家伙,到巴掌大的单兵精确攻击导弹都有;雷达多...

  2018珠海航展上,展品可谓琳琅满目,其中有几多,比如导弹多,从防空导弹到空地导弹,从几十吨的大家伙,到巴掌大的单兵精确攻击导弹都有;雷达多,从机载雷达到地面预警雷达,再到反无人机雷达,无人机多,观众更多,其中导弹展台以兵器和航天为主,几乎除了战略导弹没展出之外,几乎应有尽有。

  其实,从创新创意来说,无人机比导弹有跟更多的设计思路和构想,更能体现设计师的脑洞和水平,这届航展破天荒专门搞了一个无人机馆,各种方案花样百出,美不胜收,虽然有一些低水平跟风之作,但是认真看过,则可以发现一些抢眼的亮点,比如希德防务公司的朱雀C无人机。

  这就是珠海航展出现的新型无人机朱雀

  朱雀无人机

  朱雀无人机的特点很突出:到处能起飞,到处能降,还可以水平飞行,这在无人机家族非常少见,最重要的是,飞机几乎无死重,而且具有超强的运载效率和巡航时间,已经得到多家客户青睐。

  按照设计师的观点来说,常见的垂直起降无人机比如大疆类似无人机,基本都是多旋翼形式,缺点就是全部升力都由螺旋桨提供,耗电量大,导致飞行器续航时间太短。

  大疆无人机类型的四轴,弱点就是运载效率太差,速度太低

  为了解决传统的四轴无人机的低效能问题,不少公司想出了混合式设计,在传统固定机翼无人机上安装垂直起降螺旋桨发动机,这种设计初步解决了多轴无人机的航程载荷能力问题,但是存在的问题也很突出,飞机完成垂直起飞转成水平飞行后,垂直起飞用的螺旋桨和发动机就变成死重丢不掉,而且还带来了更大的迎风面积和阻力。

  这就是腾盾公司的一款新无人机,水平飞行和垂直飞行发动机是两套,死重大

  朱雀C尾坐式飞行器不存在死重,垂直起降和水平高速飞行都采用同一套动力装置,既能垂直起降,又能像固定翼一样高效平飞,使得具有较好的综合性能。

  但是俗话说的好,优点很多,难点也很多,飞机也存在一些难题,比如飞行过程中需要姿态会从垂直转向水平高达90°,对于控制系统而言需要解决两个坐标系切换欧拉角奇异的问题,这一点比四旋翼和混合四旋翼固定翼飞机复杂。

  朱雀无人机的水平飞行想象图,实际飞行已经顺利完成

  而且这种方案垂直降落模式,也存在些难点,比如在降落的时候,由于舵面效率几乎为零或者出现反效,而且还有涡流环等不确定干扰,其控制非常困难,容易坠毁,现在市面上的尾坐飞行器多采用4个螺旋桨,分别布置于机翼和垂尾,起降时相当于四轴无人机,简化了控制问题,进入巡航时再关闭两个发动机以降低耗电量,但也带来重量和阻力的问题。

  这就是朱雀无人机的一个早期方案进行试飞,最早是2发动机分开,后来合并一起,减小阻力

  朱雀-C采用推力矢量与舵面综合控制方式,提高了安全余度,即使在舵面效率为零的时候,飞行器也不会失控,能保证飞行器的良好操控能力。矢量控制系统结构和总体进行了综合设计,使得运动机构重量较小,保证高的任务载荷比重。该推力矢量设计可以让飞行器更从容的面对突风,可以实现快速原地转向、快速倾转、筋斗等机动动作,在山区及海上等复杂气流环境应用前景很广。

  朱雀C后来改成共轴设计,类似卡50直升机,这种设计阻力小,效率高

  朱雀无人机在珠海航展钱,顺利通过了垂直起降、过渡模态、平飞的所有测试,飞行器在全过程中按照预定设计飞行,在地面较大风力情况下,飞行器已然倾斜20°的情况下下降,但依然平稳着陆。

  这种设计从总体上来看,收益比较明显,算是现有方案中最出彩的一个,或许这就是未来的一个方向,据悉客户提出了军舰降落,军用卡车降落等需求,这种飞机可以定点自动起降,不需要人工操纵,非常有优势,而且对于无人机来说,常见的通讯“掉链子”问题,也经过比较严密的考虑,某次飞过鄱阳湖信号丢失,联系中断,结果无人机自己飞回来了。

  这是朱雀无人机的甲板使用设想图

  为了上舰,飞机特别设计了自适应起落架,适合舰载长航时应用,无人机机体尺寸小,能在各类舰船(包含驱逐舰、护卫舰、两栖登陆舰、濒海战斗舰及其他符合条件的舰船)上起降或者无专用机场的陆地,甚至车辆上使用,从而大大增加了部署的灵活性。朱雀具有多种控制模式,操作简便,标准载荷舱可携带多种任务载荷,目前可搭载的载荷有数码相机、激光雷达、双光吊舱等。

  朱雀舰载型号2000kg,续航时间大于12h,非常强悍,航展展出的朱雀50kg级技术验证机参数:最大起飞重量:50kg,最大任务载重:5kg,最大航时:1h(电动)可控距离:20km,未来可以根据客户需求扩大到100-200公里控制距离,起飞重量也可以升级到5吨以上,巡航时间24小时都可以,甚至可以考虑挂载雷达,作为长航程无人预警机使用,为打造一个牢不可破的天网。

  美国50年代的垂直起降方案XFV1,解决不了起降的控制系统问题,飞行事故非常多

  从方案来说,这个飞机不是气动布局首创,这种气动布局在美国上世纪50年代的XFV1上出现过,不过不成功,几十年过去了在无人机发展浪潮中,这种布局又像飞翼一样爆发了青春活力,这就是大家经常说的,螺旋式发展。

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