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舰载无人机的N种降落方式
发布时间:2021-07-27 15:58 星期二
来源:解放军报

■张允清 田子齐

图①②:无人机垂直降落;图③④:无人机撞网回收;图⑤⑥:无人机“天钩”回收。资料图片 供图:张允清 于童

随着无人机产业的快速发展,越来越多的无人机被用于军事领域。短短几十年间,无人机从起初功能相对单一,逐步拓展到充当诱饵、反雷达、电子压制、目标校射、战场毁伤评估、通信中继、侦察、作战等多种用途,地位作用日益重要。

当前,随着作战需求拉动及水面舰艇激增,无人机也由传统陆上起降或空中投放使用模式,扩大到在水面舰艇上起降,大大增加了舰艇感知和实施攻击的范围。

那么,作为舰载无人机,如何在舰船上有限的空间里降落呢?请看专家解读。

当前,舰载无人机正处于发展阶段,专用的舰载无人机型号较少,而且相当一部分是由现役装备改装而来。这些舰载无人机大体可以分为以下几类:固定翼无人机、无人直升机、倾转翼无人机和复合翼无人机。

舰载无人机之所以呈现出类型上的种种不同,除了作战需求、研发能力等方面的因素外,一个重要原因就是它所搭载平台有所不同。这种搭载平台上的不同,在相当大程度上决定了舰载无人机降落方式的不同。具体地讲,舰载无人机通常有以下几种降落方式。

拦阻钩降落。这种方式主要用于大型固定翼滑跑起降型无人机的降落。在航母上,一般都设计有拦阻索系统,用于为舰载机降落时较快地减速。它对大型固定翼滑跑起降型无人机同样奏效。在甲板自动起降引导系统导引下,大型固定翼滑跑起降型无人机触舰时,可借助所带尾钩钩住拦阻索来实现快速减速。以前,为应对可能出现的异常情况,比如钩挂拦阻索失败,甲板上还会设立阻拦网。如今,一些航母已取消了阻拦网。

拦阻钩降落方式对无人机的架构强度要求较高,同时对拦阻索系统的灵敏度提出了更高要求。大多数拦阻索采用液压控制旋转多盘摩擦式制动器,拦阻力大小可依据无人机重量及速度进行调节,这就使得被拦阻的不同类型无人机在这一过程中所产生的负荷处于可承受的范围内。

美国诺思罗普·格鲁门公司研发的X-47B无人机是较有代表性的大型固定翼滑跑起降型无人机。作为一种可由电脑操纵的“无尾翼、喷气式无人驾驶飞机”,它曾进行过从航空母舰上起飞并自行回落的试验。但目前,它因性能指标未达到相关要求而被MQ-25 黄貂鱼舰载无人加油机所取代。

垂直降落。这种方式主要适用于无人直升机、倾转翼无人机和复合翼无人机的降落。这些无人机有一个共同特点——可以垂直起降。

这其中,复合翼无人机较为独特。它更像是为一些固定翼无人机赋予了垂直起降功能,即将垂直起降设备和固定翼飞机进行整合,既可充分发挥固定翼飞机的中高空高速飞行性能,又可突破起降场地的限制。

与固定翼无人机相比,可垂直起降的无人机降落难度没有前者大。借助无线电测距设备, 舰载垂直起降无人机就可以自主完成甲板降落。

在航母、两栖攻击舰和巡洋舰上,因为着陆区面积较大,舰载垂直起降无人机降落相对容易。但如果是在驱逐舰或者护卫舰上,由于停机坪区域比较有限,且这类舰船受恶劣海况影响时舰体晃动幅度比较大,所以在降落时就比较困难。如果海风较为强劲,对垂直起降无人机的平稳控制要求会更高。而且,因为旋翼设施占用了部分无人机空间,舰载垂直起降无人机的续航时间和飞行速度相对有限。

撞网回收。这种方式主要适用于中小型固定翼无人机的降落。尤其是在一些中小型军舰如护卫舰上,由于场地有限,这种回收方式优势明显。

撞网回收方式的原理较为简单,即在舰船上架设起绳网将飞回来的舰载无人机兜住,但其实施起来较为复杂。

其核心难点在于如何引导无人机准确地飞向拦阻网,以及触网无人机所具动能如何柔和地被成功吸收,从而实现平稳、安全的降落。

舰船上的撞网回收系统通常由拦阻网装置、吸能缓冲装置和末端引导装置等组成。

拦阻网装置既包括拦阻网体本身,也包括带一定弹性的立网支架。吸能缓冲装置,用于保证无人机动能被恰当吸收,而不会作为弹性势能再次释放出来。比如,涡轮阻尼装置就是一种能满足上述要求的吸能缓冲装置。它能将吸收的能量转换为工作介质的内能而不会形成有破坏性的反弹力。

末端引导装置则用于保证舰载无人机降落时的撞网精度与速度。它引导精度的高低,将直接影响撞网回收系统规格的大小和复杂程度。它的引导方式包括雷达引导、激光引导、全球卫星导航系统定位引导和电视跟踪引导等。最常用的引导设备一般是置于网后的电视摄像机,或是装在拦阻网架上的红外接收机。通过这些设备,操作人员可以监控舰载无人机飞行,修正其航路偏差,使之精准地飞进高于舰尾的拦阻网中。

运用撞网回收方式,虽不需要像大型固定翼无人机拦阻钩降落那样精确保持下降速率,但仍需维持尽可能低的进场速度,以免损毁拦阻网。

撞网回收方式有其优点,其中之一就是无人机无须携带降落伞,可将这部分空间用于携带其他有效载荷或燃油。由于回收大多是在距离海面较远的高度进行,因而可有效避开海水对无人机机体及贵重设备的侵蚀。

“天钩”回收。这种方式同样是用于中小型固定翼无人机的降落。这种降落方式可视为对撞网回收方式的高度简化,即将拦阻网简化为一根绳索,将数个支架简化为一根高强度的支柱。

这种降落方式对引导系统的精度要求更高。在舰载引导设备持续引导下,舰载无人机抵近,逐渐降低飞行高度和速度,通过机翼两端设置的降落拦阻钩,钩挂住空中任意长度的降落拦阻索,使无人机悬吊于空中,然后进行回收。

以回收“扫描鹰”无人机的“天钩”系统为例。2004年,这种“天钩”系统就曾出现在美国海军的有关舰船上,进行回收“扫描鹰”无人机的试验。回收支架设置在舰船的一侧,有点像可以弯折一定角度的起重臂,回收悬索则设置在支架两端之间。在“扫描鹰”无人机两翼上,设计有降落拦阻钩。通过它,“扫描鹰”无人机可抓住空中的降落拦阻索,并安全吊挂在拦阻索上。

这种降落方式,由于在整个降落过程中,无人机无需接触地面,因此具有全地形降落能力。目前,它正成为各国竞相发展的高精度无人机回收方式。

此外,有的舰载无人机还可进行伞降回收。这种降落方式与无人机的陆地伞降方式相仿,不同的是,着陆场由地面换成了海面。伞降回收的过程较为简单,操作人员不需要进行太多的特别训练。但这种降落方式,对无人机的制造与使用来说并不“友好”。它要求舰载无人机所用材质要足够轻,具有一定防水能力。降落伞会占用可贵的机身空间。为适应降落时来自海水的冲击力,对无人机强度的要求也很高。而且,在海面上打捞无人机,需要借助专业海上回收设备。如果遇到恶劣天气,回收舰载无人机就更加困难。

总之,大型固定翼无人机降落主要采用拦阻钩着舰方式;垂直起降无人机降落主要依托舰船上的甲板定点起降;中小型低速固定翼无人机降落通常采用撞网回收和“天钩”回收方式。这些各具特色的降落方式,共同构成了当今舰载无人机的主要降落方式。

责任编辑:廉颖婷
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