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华夏捕食者-浅析我国长虹-4侦察-打击一体化无人机  

2013-09-25 20:27:16|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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    华夏捕食者-浅析我国长虹-4侦察-打击一体化无人机 - 小飞猪 - 小飞猪的博客

 国产CH-4侦察打击一体化无人机

     9月25日,第15届北京航展正式开幕同,我国航天科工集团展出了长虹-4型高空长航时无人机,它是继翼龙之后我国又一种高空长航时侦察-打击一体化无人机。

    从航展公开的资料来看,长虹-4的战术技术指标比翼龙又有所进步,特别是它可能同时配备合成孔径雷达和光电探测系统,因此昼夜全天候作战能力更强,总体战术技术指标相当或者好于美国的MQ-1作战型无人机,但是比起最新的MQ-9还是有较大的差距。

MQ-9无人机是MQ-1的放大型,后者是RQ-1的改进型,RQ-1是美国在上世纪90年代研制的无人侦察机系统,主要执行中高空长航时侦察与打击任务,MQ-1与RQ-1相比,主要是增加了使用武器的能力,可以发射AGM-114“海尔法”反坦克导弹,还可以投掷小直径制导炸弹,MQ-1是美国使用最为广泛的作战型无人机,我们经常听到美国用无人机打击恐怖分子的新闻,新闻的主角往往就是MQ-1无人机,它最为显赫的战果就是发现并且协同消灭了基地组织第二号人物。

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 MQ-1是目前美军使用最为广泛的作战型无人机系统


不过在使用中,美国人也发现MQ-1还是存在一些问题,首先是载重较小,难以配备较大的机载武器,根据相关资料:MQ-1的空重大约在513公斤左右,采用一部ROTAX 914F 四冲程活塞发动机,功率只有115马力,最大起飞重量在1050公斤左右,其中燃油大约280公斤最大机内任务载荷大约204公斤,现代一个光电吊舱100公斤左右,而轻型合成孔径雷达的重量为60公斤,这样MQ-1的机翼外挂重量大约为130公斤左右,而一枚AGM-114海尔法导弹的重量就在50公斤左右,加上挂架的重量大约在60公斤,所以MQ-1一般只能挂载2枚AGM-114海尔法导弹执行任务,这样的载弹量委实偏低,难以对付多个目标。

另外一个就是速度较降低,由于发动机功率较小,这样它的速度较低,根据相关资料,MQ-1的最大速度只有217公里/小时,巡航速度为130-165公里/小时,而MQ-1的作战半径达到1000公里以上,这样MQ-1抵达作战半径末端需要近7个小时,特别是MQ-1本身无隐身能力,加上在中高空飞行,容易被对方发现,所以难以执行时间敏感性目标,因此在一定程度上降低了MQ-1的使用范围和作战灵活性。

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MQ-9展现它强悍的载弹能力
 

根据实战获得的经验,美国发展了MQ-1的改进MQ-9无人机,它最大的特点就是用霍尼韦尔TPE-331-10涡桨发动机替代了原来的ROTAX-914F四冲程活塞发动机,功率由115马力提高到900马力,提高近6倍,最大起飞量由原来的1050公斤增加到4760公斤,燃料增加到1800公斤,尺寸也比MQ-1有所增加,长度由后者的8米增加到11米,翼展16米增加到20米,空重虽然由500公斤增加到1600公斤,但是由于最大起飞重量的增加,它的有效载荷仍旧可以达到1800公斤左右,其中机内传感器为385公斤,机翼外挂重量为1300公斤这样MQ-9武器挂载比MQ-1有明显的增加,具备挂载250公斤级机载武器的能力,包括GBU-12铺路-2激光制导炸弹、GBU-38联合直接攻击系统,而AGM-114的挂载能力则达到惊人的14枚。对地面目标的打击能力、多目标交战能力明显增强。

虽然空重和尺寸增加,但是发动机功率的增强,让MQ-9的速度和航程比MQ-1不降反升,根据相关资料,MQ-9最大速度由212公里/小时提高到482公里/小时,巡航速度由130-165公里/小时提高到313公里/小时,作战半径达到1800公里,抵达作战半径边缘时间降低到6个小时,由此可以看见MQ-9的作战能力比MQ-1有较大的提高。

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 MQ-9具备重载能力,图为MQ-9挂载250公斤激光制导炸弹


我国从上世纪90年代也开始发展作战型无人机系统,先后突破了自主飞行、探测与导系统、高速数据链等技术难点,研制成功多型具备侦察-打击一体系统,其中以成都飞机公司的翼龙最为有名,该机已经成功的出口到阿联酋等国,实现了我国作战型无人机出口的零突破,是我国军用飞机未来出口一个比较有潜力的机型。

如果我们把翼龙与国外先进飞机举一个比例,尤其是MQ-1相比,就会发现翼龙与后者相比还是有一定的差距,从相关资料来看翼龙的尺寸与MQ-1相近,前者的机长为9米左右,翼展14米,后者为长度为8米,翼展为14-16米,最大起飞重量前者为1200公斤,后者为1050公斤,但是在有效载荷方面,翼龙只有350公斤,要低于后者的500公斤,其中翼龙的探测器和武器的总重量只有200公斤,而一个现代光电吊舱就有100公斤,因此在挂载光电吊舱之后,留给机载武器的重量只有100公斤,所以翼龙只能配备2枚50公斤级的机载武器,多目标作战和持续作战能力较低。

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 翼龙标志着国产作战型无人机的突破,但是它的性能距离MQ-1还是有差距


载荷低还影响了翼龙飞机探测系统的提高,我们知道虽然现代光电系统已经采用第三代大面积红外器件阵、高分辨率CCD摄像机,大功率激光器件,探测距离有较大的提高,一些先进的光电吊舱的探测距离可以达到50公里,CCD摄像机在白天晴朗气候条件下,对于直径30米的物体可以提供100公里的探测距离,而大功率激光器件在万米高空,理想条件下的作用距离则超过40公里,不过由于光电系统工作波长较短,所以在恶劣气候条件下的作用距离明显降低,远程分辨能力仍然不足,所以新一代无人侦察机多采用战术合成孔径雷达作为远程探测系统,象MQ-1就配备有ZPY-1战术合成孔径雷达。它对地面目标探测距离已经达到25公里,分辨能力在1米左右。

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 珠海航展公开的国产KU波段合成孔径雷达

我国也研制出与ZPY-1战术合成孔径雷达相近的机载KU波段合成孔径雷达,根据珠海航展的消息,它具备全天候条件下对地进行探测,具备大面积条带状普查和聚束目标详查的能力,在前者模式下,它可以实现30公里的探测距离,成像区域为3*12公里分辨率达到3米,在后者模式下,探测距离大约15公里,成像区域为1*1公里,分辨率为1米,同时还具备对地面移动目标探测和指示能力,用于探测大范围内地面运动目标。雷达采用模块化设计,天线/伺服单元、发射机/低功率射频单元和综合信息处理系统组成,重量只有60公斤。具备性能好、体积小、重量轻、功耗低的优点,适合轻型飞机及无人机使用。

 

我国虽然已经研制成功战术级合成孔径雷达,但是翼龙无人机由于载荷小,因此无法象MQ-1无人机那样同时配备光电吊舱和合成孔径雷达,前面说过在挂载光电吊舱之后,翼龙的有效载荷只有100公斤,如果再加上一个60公斤的合成孔径雷达,那么它的载荷就只有40公斤,而一枚国产蓝箭-7机载反坦克导弹的重量都有50公斤左右了,所以翼龙只好向机载武器妥协,采用光电吊舱加机载武器的配置,这样显然会影响它的远程探测能力,从而降低它的作战效通知和使用灵活性。


 从航展的图片和资料来看,CH-4就是针对翼龙的缺点而研制了,与后者相比,CH-4主要是增加了尺寸,如机长增加到10米,翼展18米,翼展加长,展弦比增加,相应的诱导阻力就降低,所以整机升阻比有所增加,所以飞行速度和航程都有所增加,它的飞行速度提高到300公里/小时,航程可以达到4000公里以上,滞空时间13个小时,作战半径2000公里(使用卫星通信 )。

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CH-4任务载荷特写,前面是光电吊舱,后面是合成孔径雷达吊舱


CH-4的最大起飞重量增加到1330公斤,有效载荷增加到350公斤,探测系统可以同时配备光电吊舱和合成孔径雷达,具备较强的远程探测能力和复合探测能力,尤其是恶劣气候条件下的远程探测能力,合成孔径雷达受烟雾、雨雪等天气影响较小,具备全天候成像的特点,如果对信号进行进一步的处理,还具备穿透伪装和土壤的能力,可以探测一定深度的地下目标,另外合成孔径雷达的分辨率不随着距离的增加而降低,因此在较远距离上仍旧可以对目标进行高分辨成像,可以提高载机的战场生存能力。由于机载合成孔径雷达一般都具备地面移动目标指示能力,因此CH-4还可以通过高速数据链将所探测的目标实时的传递给后方指挥部,引导后方远程火力进行打击,这对于打击机动式导弹发射车这样的时间敏感性目标尤其有用。

在机载武器方面,CH-4机翼下有四个挂架,其中内侧挂架最大挂载能力为100公斤,外侧为50公斤,可以挂载2枚FT-5小直径制导炸弹和2枚AR-1机载反坦克导弹,其中AR-1是专门为无人机研制的机载反坦克导弹,长度1.45米,直径0.18米,采用激光半主动制导方式,最大射程8公里,破甲深度为1米,固体火箭发动机,飞行速度为374米/秒,最大发射高度5000米,CH-4一次可以挂载4枚AR-1机载反坦克导弹,紧急的情况下可以配备6枚。

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 CH-4的机载武器特写


笔者注意到它的发动机应该与翼龙相同,应该都是ROTAX914F四冲程活塞发动机,因此从最大起飞重量来看,CH-4比翼龙并没有太大的增加,因此可确定CH-4的发动机功率比翼龙可能没有明显的提高,所以从总体性能来讲,CH-4比翼龙性能的提高,不象MQ-9相对于MQ-1那样明显,这也反映了我国航空发动机工业对于整机性能的限制。

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 翼龙和CH-4都采用奥地利的ROTAX914F活塞发动机


实际上我国三军武器装备受限于发动机的缺点是一个通病,由于国家优先解决大型主战武器装备的发动机问题,所以在中小功率发动机上投入相对较小,这样就造成了我国无人机面临着无发动机可用的尴尬局面,以无人机常用的活塞发动机为例,我国只有南方航发及成都航发生产,且多为前苏联仿制产品,性能比较落后,难以适应新机的要求,翼龙和CH-4配备的是奥地利的ROTAX-914F发动机,。在大型无人机所需要的涡桨发动机方面,国内几乎是空白,国内与TPE-331涡桨发动机相对应的是涡桨-9发动机,它的功率只有700马力左右,比起TPE-331还是有一定的距离,因此它也无法支持MQ-9这样的级别的无人机,在更大型无人机的涡扇发动机方面,国内目前只有WS-11一种,它是在前苏联AI-25TL的基础上仿制的,就性能来说比起当今先进的发动机还是有较大的差距。

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国产500KW级涡桨发动机
 

近年来,我国也相继开展了新一代中小功率航空发动机的研制,在珠海航展上面也曾经展出过HS-133活塞发动机,已经达到80马力,另外新一代中小功率涡桨发动机也已经试装成功,小推力涡扇发动机也开始研制,但是这些发动机成熟、批量生产还需要时日,因此对于国产无人机来说,动力问题可能还需要一段时间才能得到真正的解决。

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参考资料:

1、世界飞机手册

2、世界中小航空发动机手册

3、本文配图来源于网上,权利归原作者所有


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