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浅析无人机发展趋势及模块化设计理念

作者:未知

  摘 要 伴随着经济水平的高速发展,全球各国科学技术呈现出迅速发展态势,各国的武器装备和军事战斗能力都在逐步增强,无人化的作战系统必将变成未来战争的主要发展方向。通过分析军用无人机的发展趋势来对其提出模块化功能设计概念,运用开放式架构来满足各类作战需求。
  关键词 无人化;军用无人机;模块化
  经过近70年的发展,我国航空工业从无到有,由弱到强,如今已然成为极具科研水 平与规模生产能力的航空工业体[1]。军用无人机自研制并运用到现代战争以来,一直以灵活度高、隐蔽性强、低伤亡率等优点被广泛应用在现代战争各个领域。
  1 军用无人机
  1.1 军用无人机种类
  就目前所应用于军事上的无人机基本作战功能可概括为以下几类:靶机,这种无人机可以在军事演习中为其他有人机提供指向性目标,帮助人们完成军事训练;侦察无人机,运用无人机的高机动、体积小等优点在战场上进行监视侦察工作;攻击无人机,用于实现对目标进行军事打击的无人机,一般携带有武器装备模块;通信中继无人机,其存在可以保持军事体制内的通信畅通;诱饵无人机,该无人机以自身为诱饵,在战场上模拟我方目标,诱使敌方进行攻击。
  1.2 军用无人机未来发展趋势
  军用无人机在以后的战争中其运用领域将会继续扩大和延伸,各类无人机将分别执行侦察预警、跟踪定位、特种作战、中继通信、精确制导、信息对抗、战场搜救等各类战略和战术任务。因此未来军用无人机将主要有以下几个发展趋势:
  (1)无人机机体动力性能和载荷能力将会得到提升。为了应对未来战争的多变以及長时性,将无人机发展为高空长航时就变得格外重要。随着复合材料的发展,无人机机体、翼、舵等结构件大量采用玻璃纤维、碳纤维、环氧基 等复合材料,典型的无人机如 MQ-1“捕食者”结构用复合材料占比达92%,复合材料的使用有效降低结构重量可达20%-30%[2]。载荷能力的提升将给攻击无人机的攻击能力带来很大变化。
  (2)实现机体隐身化。生存能力是机动武器装备的主要追求目标。隐身技术能够大幅度提高军用无人机战场生存能力。通过减少机体雷达反射截面,使用一体化设计来减少缝隙和棱角,再采用雷达吸波材料和低噪音发动机,以此降低无人机被发现的概率。
  (3)智能化和环境自适应能力。实际作战中会根据战场需要使用适合本次作战的无人机进行任务,但一旦战场情况发生变化,就需要无人机做出适应环境的相关调整,这些变化包括环境因素和人为因素。未来无人机将着重提升自主运行能力,既可以人工对无人机远程控制,也可以自主工作。
  2 军用无人机模块化设计理念
  在无人机智能化设计的前提下模块化技术是这一优化设计中的关键之处。将无人机的平台和机载设备进行整体设计,使无人机不满足于单一作战功能,将装备载荷模块化组合,可以达到同一平台无人机根据具体的作战要求来搭载不同的载荷装备,从而大大提高战场利用率。
  2.1 能源动力模块
  根据不同飞行空域以及速度要求,无人机的发动机种类也很丰富,其中包括有大型靶机的超声速燃烧冲压式,中型侦察机和预警机的涡轮喷气式,小型机的活塞式和转子发动机等。多变的战场环境和复杂的任务类型中,无人机单一的能源动力在某种程度上不能很好地解决一些突发情况。例如当侦察无人机需要长时间滞空以监视战场情况时,其本身所普遍采用的活塞式发动机可能无法满足任务需求,因为侦察机无须大量的武器装备载荷,若是使用模块化设计,在必要时将能源动力进行变化,在满足基本功能的前提下提高续航时间,以此做到无人机与任务的随机应变。
  2.2 控制系统模块
  对于无人机的控制和操作一直是无人机使用技术的重要发展问题。随着微电子技术和智能化技术的蓬勃发展,将无人机的控制系统模块进行数字化和多功能化便成为未来无人机的一项重要发展目标。在未来的无人机的控制系统模块上要实现方便快捷的只能操纵模式和结构的智能化,在实现无人机基本操作和基础功能的前提下还应当根据战场趋势进行自动修复、自动诊断等智能化功能。
  2.3 机载装备模块
  无人机的机载产品是其在战场上能否顺利完成战场任务的核心内容,随着微电子技术的发展和持续微型化的电子元器件,合成孔径雷达、高清摄像机等产品都在朝着轻量化和易用化发展,还包括军事战场上必不可少的战斗载荷,类似于各种制导导弹、制导炸弹和一系列的激光武器,其装载方式也在科学技术的进步下得到发展。当战场情况既需要提供其预警手段和战场监视能力又需要在必要时刻对所侦测目标进行实时打击时,常规侦察无人机无法完成这一任务,但如果其已经采用载荷的模块化设计便可在其基础上运用模块化设计功能,在保证原有侦察能力不变的情况下,便可以根据需要携带相应的战斗载荷,例如空心装药的制导导弹或拦截导弹。
  2.4 通信增幅模块
  无人机在保障自身生存的同时,对于信息获取与输送也需要进行实时调节来应对眼前的任务。通讯中继无人机可以很好地承担在地面通信设备没有搭建完成前的通讯中继任务,但无人机在空中战场进行作业时,多变的自然条件和人为干扰始终是造成通讯质量降低的关键因素,在进行无人机模块化机体设计时预留出用于能够在特定条件下增强无人机与地面控制人员之间的通信质量,保持通信畅通,因为只有保证良好的操作通信条件才能更地的完成作战任务。例如通过侦察所得的信息分析后,作战区域的信号屏蔽能力较强,则需要在无人机起飞之前进行通信增幅工作,由于无人机采用的是模块化设计,便可以将该增幅模块对无人机进行装载,以此应对该类军事任务[3]。
  3 结束语
  无人机这一装备已经成为各国竞相追逐的武器装备,其必将成为21世纪空中作战的主导力量。未来的军用无人机必将在现有的基础上不断创新其功能,满足多变的战场需求。将机载设备和无人机平台整体设计以及模块化组合必将会带来一种全新的作战模式。
  参考文献
  [1] 丁阿维.我国军用无人机发展趋势及现状分析[J].硅谷,2015,(3): 152-152.
  [2] 程文礼.无人机结构复合材料应用进展[J].航空制造技术,2012, (18):88-91.
  [3] 曹志伟.无人机技术研究现状和发展趋势[J].民营科技,2017,(4): 57-57.
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