同为共轴无人直升机 看角鲨和TD450的区别

在今年的阅兵中,俄罗斯首次系统化地公开了自己的无人机,让西方媒体备受关注。近年来在共轴无人直升机取得瞩目进步的当属中国。中航智的一款名为TD450的共轴无人直升机在技术数据上与“角鲨”较为接近。

2018年5月9日,俄罗斯在莫斯科红场举行阅兵式,庆祝第73个胜利日。与以往的阅兵不同,在今年的阅兵中,俄罗斯首次系统化地公开了自己的无人机,让西方媒体备受关注。

俄罗斯虽是传统航空强国,但在无人机领域,其并未享有与之相匹配的声誉和地位。不过,俄罗斯正在追赶,无论是北约大兵压境的现实威胁,还是军用无人机外销市场的广阔前景,都让俄国人觉得无人机是必须发展的装备。某种程度上,靠自己最为擅长的技术作为支撑往往更容易取得成功。俄国人多年来在传统航空领域的技术积累依旧让人艳羡。将久经考验的成熟技术应用到无人机领域,不失为发展无人机的迅速且可靠途径。而在这次阅兵中亮相的“角鲨”无人直升机或许正是这一思路下的产物。

↑↑5月9日,参加俄罗斯胜利日阅兵的“角鲨”共轴无人直升机。

卡莫夫版无人直升机

如果对俄军装备稍有了解,就会觉得“角鲨”似曾相识。没错,经典的可折叠共轴双旋翼和标志性的双垂尾与卡莫夫的卡系列直升机如出一辙。目前还没有关于“角鲨”研制单位的官方说法,但相关媒体进行了揣测:一些媒体直接点出这就是卡莫夫设计局的产品,但也有人认为“角鲨”出自一个名为Rotorfly的俄罗斯民营直升机公司。后者成立于2007年3月29日,毗邻卡莫夫设计局,恰巧公司创始人鲍里斯也来自卡莫夫设计局。Rotorfly公司最核心的技术就是共轴双旋翼直升机,主要产品为R-30轻型直升机。R-30旋翼直径6米,动力为一台100马力(73.55千瓦)的罗泰克斯912发动机,有趣的是这两项配置与“角鲨”公布的资料完全吻合。不过有一点不同的是,R-30为轴外操纵技术,而根据照片“角鲨”所采用的应该是轴内操纵。但无论如何,“角鲨”拥有卡莫夫血统应该没有争议,可以确信这就是一款卡系无人直升机。 

在俄军,尤其是俄海军的卡系列直升机可谓经久不衰,长期占据主力舰载直升机的位置。之所以有如此表现,是因为共轴双旋翼布局有诸多与生俱来的优势。首先,由于两副反向旋转的旋翼可以抵消扭矩,因此这种直升机没有尾桨,也不需要装长的尾梁,机身长度可以大大的缩短。由于两副旋翼产生升力,每副旋翼的直径也可以缩短。根据测算,在桨盘载荷、发动机和相同总重的情况下,共轴双旋翼直升机纵向尺寸仅为常规单旋翼直升机的60%。这也是卡系列直升机深受俄罗斯海军青睐的重要原因,更短的机身意味着更小的机库面积。其次,共轴无人直升机的机体部件可以紧凑地安装在机体重心处,因而减少了无人直升机俯仰和偏航的转动惯量。同为10吨级直升机,共轴双旋翼直升机的俯仰转动惯量只是常规单旋翼直升机的一半,这意味着直升机将有更好的加速性和灵活性。此外,由于共轴直升机取消了尾桨,所以彻底消除了常规单旋翼直升机尾桨的故障和事故隐患,增加了飞行安全性。 

仍是一条幼鲨

毫无疑问,卡莫夫在共轴双旋翼领域有着丰富的经验,但这并不意味着“角鲨”也会像卡系列有人机那样成为经典。除了基本的气动设计以外,所采用的飞控和导航技术更是关键,而这方面目前并没有太多公开资料。从目前俄罗斯公布的数据看,“角鲨”机长3.7米,旋翼直径6米,最大起飞重量490千克,任务载荷120千克。这一级别的无人直升机可以应用的范围非常广泛。比如,对特定目标的侦察监视和电子干扰,或者在空中对一定区域进行光学和红外监控。此外,“角鲨”也可以作为舰载无人机部署在航母或者其他大型舰艇上。总而言之,无人直升机本身仅仅是平台,其执行的任务取决于搭载的任务载荷。载重量越大的无人直升机,可搭载的任务载荷种类越多,性能越好,可执行的任务也就越多。从阅兵照片看,“角鲨”无人直升机机身可能采用了新式复合材料,与传统金属材料相比,这类复合材料更坚固,重量更轻,可增加无人直升机的有效载荷。但阅兵亮相的“角鲨”一无电子设备、二无任务载荷,因此可以推断这条“角鲨”是一条仍处于研制阶段的“幼鲨”,真正长成尚需时日。 

中国的大鲨鱼

基于共轴无人直升机与生俱来的优异性能,很多国家都在研制。其中较早服役的是美国旋翼机公司(Gyrodyne Company of America)研发的QH-50 共轴无人直升机。该机旋翼直径6.1米,最大起飞重量1036千克,升限5000米。在1962~1969年间,美国旋翼机公司一共生产了755架QH-50,拥有12个改型,分别在美国陆军、美国海军和日本海上自卫队服役。 

而近年来在共轴无人直升机取得瞩目进步的当属中国。北京中航智科技有限公司(简称中航智)的一款名为TD450的共轴无人直升机在技术数据上与“角鲨”较为接近。该机机身长4米,旋翼直径6米,最大起飞重量500千克,任务载荷达到140千克,这意味着该机可以搭载更大的任务载荷进行作业。 

↑↑中航智TD450共轴无人直升机。相较俄罗斯的“角鲨”,该机的技术更为先进和成熟。

↑↑中航智TD220共轴无人直升机是中航智研发的第一款无人机,已在电力、海关等多个领域广泛应用。

TD450采用的飞行控制技术、旋翼技术、操纵技术和综合航电系统等均具有国际领先水平。全自主研发的HeliAP飞行控制系统可实现无人直升机航向、速度、高度等飞行姿态稳定控制,具有航路自主飞行和自主起降等功能。该机是国内首次应用无轴承旋翼和复合材料桨叶的无人直升机,依靠桨叶柔性梁的弹性变形实现挥动、摆振和变距运动,控制精度高、性能稳定。电控共轴操纵系统则是TD450的另一大优势,该系统同样由中航智自主研发,已在中国、俄罗斯、美国和日本等十几个国家获得专利。区别于传统机械操纵,电控共轴操纵系统使用电气控制,优化了机械结构,提升了操作灵敏度,系统的零部件减少了50%,重量减轻了40%,具有结构简单、操纵方便、稳定可靠等特点。模块化设计是未来无人直升机发展的重要方向,中航智则较早的在这一领域进行了探索和尝试。TD450无人直升机的综合航电系统依照模块化设计理念,将飞控计算机、航电计算机、电源管理计算机等优化为功能性板卡,高度集成,具有电磁兼容性好、重量轻、体积小等特点,可靠性和维修性等性能获得很大提升。

融合了众多先进技术,让TD450性能不俗,在飞行条件恶劣的高原试飞和海上6 级强风试飞中,TD450都表现出可靠的飞行性能和强大的任务能力。如果说俄罗斯的“角鲨”仍是一条“幼鲨”,那么TD450应该算得上是长成的“大鲨鱼”了。据了解,TD450已经获得了世界500强某公司2000架的农业植保无人直升机订单,并将在未来两年内出口到北美、南美、欧洲等农业大国。

↑↑中航智TD450试飞视频


 

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