隐身化智能化,未来无人机这样进化,但一关键性能比它们更重要
无人机在现代战场上的作用,已经毋庸置疑了,而它未来的发展,已经呈现出三个明显的趋势,首先是隐身化。新型军用无人机采用的隐身技术主要包括以下几种:一是采用隐身的气动外型设计;二是使用能吸收雷达波的材料、能吸收红外光的涂料;三是提高制造工艺,减少表面缝隙;四则是采用低振动低噪声的新型发动机。
隐身是无人机发展的方向,但不是全部
而未来无人机的第二个发展方向,则是智能化,包括采用全权限的FADEC系统(全权限数字化发动机控制系统),实时感知外界环境变化,实现发动机健康状态自调节,实现与飞控的无缝对接等,以及其他更深的内容。
智能无人机虽香,但有点遥遥无期
但是相比之下,目前成本最低、发展得最快的却是无人机的"重油化"。动力系统重油化,能够带来油品归一化、更便捷的后勤保障、更高的飞行安全,同时重油机热效率高、油耗低、续航里程长;按照"相同油量续航时间提高40%"的目标,从汽油发动机更换为重油发动机后,油耗可以实现33%以上的油耗下降,因此无人机的未来发展将呈现更加明显的重油化趋势。
无人机采用柴油发动机,也就是所谓的"重油"
以美军MQ-1无人机为例,它在2019年发展出的MQ-1C"灰鹰",最大的改动在于动力系统由Rotax914F汽油发动机,升级至CD-135柴油发动机,也就是所谓的重油发动机,使得推力进一步增加;油耗进一步下降,最大续航时间的延长,由原型号的15小时提升至30小时;
坠毁的MQ-1C
除美国之外,以色列也是世界上第一梯队的无人机国家,其主要的大型无人机产品是"苍鹭"。2005年1.2吨级的苍鹭1号服役,其功能与MQ-1捕食者无人机非常相似,而2014年又推出升级后的1.45吨级"超级苍鹭"HF无人机,动力系统由原型号的115马力汽油机提升至200马力柴油机,使得推力进一步增加;油耗进一步下降;最大续航时间也进一步延长,由原型号的15小时提升至45小时。
苍鹭无人机
超级苍鹭无人机
基于国内无人机发展的迅猛之势,以及军用装备自主可控的迫切需求,国内也有多家企业进行了自主化的航空发动机研制,并形成了多条发展路径。一条路径是以重庆宗申动力为代表的,逆向测仿-消化吸收汽油机产品,具备原位换装进口航发的特点,能够短平快的实现国产化。
还记得宗申摩托车吗?
另一条路径则以安徽航瑞动力为代表的,完全自主-正向开发的重油机产品。其具备完全的自主产权,重油油品、全权限FADEC系统,更符合无人机平台的高海拔、长航时、油品归一化、自主可控的要求。
莫斯科航展上航瑞动力的站台
以航瑞动力110kW的"云雀"重油机为例,采用了重油压燃、缸内直喷等技术,在面对目前美军MQ-1C"灰鹰"无人机所列装的Rotax914发动机、CD135发动机,以及其升级后的Rotax915发动机、CD155发动机仍然具备极大的优势。特别是在油品方面,更具优势,一方面实现了战场油品归一化,另一方面重油的低油耗长航时优势得以发挥;
云雀重油发动机
云雀和其他重油发动机性能对比
相比CD135/155发动机,110kW"云雀"重油机的特点在于其专门面向航空应用开发,一方面功重比远大于CD135/155,另一方面采用了对置结构其振动、噪音、可靠性都得到了优化,同时其极限海拔达到10000米,更是未来无人机不断提升高海拔应用的竞争优势。
云雀
与此同时,航瑞动力还有一款300kW的"猛雕"重油机,它在"云雀"重油机的基础上采用二级增压技术,将极限海拔进一步提升至12000米,应该说这是目前活塞航发的应用极限了。而同样在面对Lycoming540发动机、CD300发动机更具备进一步的优势,比如功率更大、海拔应用更高,匹配无人机不断增加的动力需求、不断提高的海拔需求;
猛雕重油发动机
"猛雕"重油机实现了军用油品归一化,打破重油禁售,实现自主可控,通过二级增压,实现更高海拔应用,保证6000米功率不衰减,9000米功率衰减≤30%,极限海拔12000米。另外还有低油耗长航时、功率重量比高(可达1.0kW/kg)、广域应用环境等特点,而且还具有100%自主产权、100%自主可控、100%国产化,打破"卡脖子"。
猛雕和其他重油发动机性能对比
这样的一款动力,应用到彩虹5无人机,其最大的特点一是超长续航时间,将支撑彩虹5无人机达成100-120小时的续航时间,领先国外的MQ-9"死神"无人机的长续航。第二则是高海拔应用,将支撑彩虹5无人机达成12000米海拔的高空应用,实现活塞式无人机的最高海拔应用。
国产无人机发动机
从100kW"云雀"动力、到300kW"猛雕"动力,再到600kW"金鹰"动力,不仅实现了匹配从中型无人机到大型无人机的动力支撑,而且还将会推动国产无人机在整体性能上,领先国外的"灰鹰"无人机、"苍鹭"无人机好几个台阶,并在局部性能上达到世界一流的水平。
重油发动机助力国产无人机
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