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    水空無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)

    2014-04-29 11:13:28閆曉坤
    中國(guó)電子商情 2014年5期
    關(guān)鍵詞:戰(zhàn)斗群爆震敵方

    閆曉坤

    引言:“躍鯊”水空無(wú)人飛行器填補(bǔ)了目前水空兩用飛行器的空缺,是無(wú)人潛艇和無(wú)人戰(zhàn)機(jī)的結(jié)合與升華?!败S鯊”突破了無(wú)人飛行器陸路起飛的局限性,采用水中潛艇發(fā)射的方式并結(jié)合渦扇—脈沖爆震組合發(fā)動(dòng)機(jī)、超空泡技術(shù)、氫能源的利用等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行了綜合優(yōu)化。其在注重科技力的現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中,必將成為主力軍。

    一、任務(wù)描述

    (一)戰(zhàn)斗任務(wù)與目標(biāo)

    隨著海洋領(lǐng)域戰(zhàn)略地位的提高,攻破由航母組成的戰(zhàn)斗群成為戰(zhàn)爭(zhēng)中取勝的一個(gè)重要戰(zhàn)略節(jié)點(diǎn)?!败S鯊”水空無(wú)人戰(zhàn)斗飛行器的主要作戰(zhàn)任務(wù)即定位于敵方航母及其強(qiáng)大的作戰(zhàn)群與保護(hù)群。利用“躍鯊”水空兩棲的作戰(zhàn),水下高機(jī)動(dòng)性的特點(diǎn),可突破航母作戰(zhàn)群機(jī)動(dòng)能力較薄弱和單一的作戰(zhàn)防御模式,對(duì)其發(fā)起致命攻擊,從而攻破敵方的??辗谰€。

    (二)戰(zhàn)斗過(guò)程

    圖1戰(zhàn)斗過(guò)程模擬圖

    1、發(fā)射階段

    “躍鯊”由潛艇吊艙攜帶進(jìn)入作戰(zhàn)海域。在潛艇部署完畢后,經(jīng)雷達(dá)掃描發(fā)現(xiàn)敵方艦隊(duì),通過(guò)計(jì)算作出決策,并確認(rèn)攻擊。吊艙打開(kāi),釋放“躍鯊”。此時(shí)“躍鯊”由渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)低速推進(jìn),離開(kāi)潛艇。

    2、突防階段

    (1)針對(duì)航母戰(zhàn)斗群?!败S鯊”將攜帶兩枚超高速反艦導(dǎo)彈,渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)為其提供潛行動(dòng)力,不斷接近對(duì)方戰(zhàn)艦,當(dāng)對(duì)方戰(zhàn)斗群發(fā)現(xiàn)“躍鯊”后,可根據(jù)以下兩種不同情況進(jìn)行攻擊:1)若敵方采用干擾技術(shù)。誤判其為“魚(yú)雷”,則可直接水下接近艦隊(duì),改由脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn),此時(shí)利用超空泡技術(shù)使飛行器全面提速,使其在短時(shí)間內(nèi)將速度提至300節(jié)以上,在戰(zhàn)斗群正下方時(shí)鎖定目標(biāo),并發(fā)射反艦導(dǎo)彈。2)若敵方采用硬殺傷反魚(yú)雷攔截(起飛躲避攻擊)。“躍鯊”將計(jì)算相遇時(shí)間,在與魚(yú)雷相距一海里時(shí),隨著機(jī)翼的展開(kāi)通過(guò)鴨翼和全翼展襟翼以及超空泡的導(dǎo)向功能,以一定迎角躍出水面,通過(guò)脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)功率提高到極限狀態(tài),低空掠海飛行,并加速到超音速突破航母戰(zhàn)斗群的防御圈。因其已在水中突破了水下防御圈,敵方在發(fā)現(xiàn)“躍鯊”變軌躍出水面時(shí),反導(dǎo)彈系統(tǒng)已無(wú)法做出反映,或敵方進(jìn)行第二輪對(duì)空防御,“躍鯊”將以超音速突防,并在距地方一海里時(shí),發(fā)射反艦導(dǎo)彈,這相當(dāng)與二次變軌,攻擊后 “躍鯊”迅速掠過(guò)戰(zhàn)斗群上空,并降低高度,適時(shí)再次進(jìn)入水面躲避導(dǎo)彈追擊。

    (2)對(duì)潛艇的打擊。當(dāng)探測(cè)到敵方潛艇確定目標(biāo)后,派出“躍鯊”進(jìn)行打擊,己方潛艇靜止,保持最高隱蔽性,以提高潛艇的生存能力。“躍鯊”采用水下大機(jī)動(dòng)接近敵方潛艇,“躍鯊”單垂尾加全翼展襟翼構(gòu)成的5個(gè)舵面及超空泡系統(tǒng),其可靈活機(jī)動(dòng),全方位的可能性攻擊,使?jié)撏适Х烙芰Α?/p>

    3、回收階段

    “躍鯊”掠過(guò)危險(xiǎn)區(qū)域后,飛向海平面,并最終以安全速度回到水中,通過(guò)良好的隱形能力掩護(hù)向母潛艇駛?cè)?。?dāng)其到達(dá)潛艇下方時(shí),由潛艇吊艙回收,再次裝彈以補(bǔ)充燃料。

    三、總結(jié)方案

    (一)總體布局

    尺寸數(shù)據(jù):機(jī)長(zhǎng)18.00 m,翼展11.40 m,折疊寬度6.2 m,機(jī)高3.30 m,機(jī)翼前緣后掠角29°;動(dòng)力裝置采用渦輪—火箭脈沖式組合發(fā)動(dòng)機(jī),渦輪螺旋槳最大推力為59 nm,火箭脈沖爆震最大推力179.5千牛;重量及載荷:空重7400 kg,最大武器載荷18500 kg,機(jī)翼面積:53 m2,翼載荷263.6 kg/m2,機(jī)載燃料量1880 L;其性能:高空最大馬赫數(shù)3.05 M,作戰(zhàn)海平面平飛速度1450 km/h,最大航程800 km,最小平飛速度190 km/h,最大爬升率350 m/s,實(shí)用升限26000 m。該機(jī)模型如下圖所示。

    圖2無(wú)人飛行器模型

    (二)設(shè)計(jì)思路

    1、發(fā)射系統(tǒng)

    目前的無(wú)人飛行器在與水中潛艇部隊(duì)的合作進(jìn)攻中仍由進(jìn)步空間?!败S鯊”采用潛艇水中發(fā)射的方式,由潛艇吊艙攜帶入水后釋放。該種發(fā)射方式的優(yōu)勢(shì)在于:(1)其是在水中發(fā)射并接近攻擊目標(biāo),使無(wú)人飛行器的隱蔽性大幅增強(qiáng);(2)將??兆鲬?zhàn)合為一體,使機(jī)動(dòng)、調(diào)配能力得到提升,并能及時(shí)調(diào)整作戰(zhàn)方案,使其有效地利用雷達(dá)盲區(qū),提高突防能力,從而實(shí)現(xiàn)精確打擊,并降低戰(zhàn)爭(zhēng)成本。其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

    圖3飛行器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖

    2、動(dòng)力系統(tǒng)

    “躍鯊”為了適應(yīng)不同飛行狀態(tài)的條件,采用了無(wú)壓縮進(jìn)氣道渦輪—火箭脈沖式組合發(fā)動(dòng)機(jī)。在水中低速離開(kāi)潛艇時(shí),“躍鯊”由渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)提供動(dòng)力,由于作戰(zhàn)環(huán)境的特殊性,“躍鯊”采用無(wú)進(jìn)氣道設(shè)計(jì),爆震燃燒產(chǎn)生的爆震波使可爆燃料的壓力、溫度迅速升高(壓力可高達(dá)100個(gè)大氣壓,溫度可達(dá)2000 ℃)。因此,爆震燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)需傳統(tǒng)的壓氣機(jī)和渦輪部件便可達(dá)到對(duì)氣體進(jìn)行壓縮的目的,來(lái)解決在水中行進(jìn)時(shí)水會(huì)通過(guò)進(jìn)氣道進(jìn)入內(nèi)部的問(wèn)題,進(jìn)而解決了發(fā)動(dòng)機(jī)受水蒸氣影響的問(wèn)題。同時(shí),沒(méi)有壓縮進(jìn)氣道,飛機(jī)結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化,重量減輕,且提高了飛機(jī)性能,并降低了成本。

    3、輔助系統(tǒng)

    超空泡發(fā)生器由艙體、產(chǎn)氣源、流量控制器、電氣控制盒、輸氣導(dǎo)管、噴嘴等組成。以下為超空泡發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。

    圖4超空泡發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖

    四、結(jié)束語(yǔ)

    本文對(duì)“躍鯊”水空無(wú)人飛行器進(jìn)行了方案設(shè)計(jì),其采用水中發(fā)射的方式,彌補(bǔ)了無(wú)人飛行器陸路起飛目標(biāo)易暴露的缺陷。動(dòng)力系統(tǒng)為組合式發(fā)動(dòng)機(jī),可滿足3種不同飛行狀態(tài)。超空泡技術(shù)的應(yīng)用大幅提升了飛行器在水中的潛行速度,且水空結(jié)合的作戰(zhàn)方式使其作戰(zhàn)更為靈活,機(jī)動(dòng)性更強(qiáng),且隱蔽性好。

    參考文獻(xiàn)

    [1]徐文忠,陳欣.基于網(wǎng)絡(luò)的無(wú)人機(jī)仿真設(shè)備通信研究[J].電子科技,2010,23(2):25-28.

    [2]秦明,朱會(huì),李國(guó)強(qiáng).軍用無(wú)人機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)[J].飛航導(dǎo)彈,2007(6):36-38,54.

    [3]丁夢(mèng)雨,蘆利斌,金國(guó)棟.一種小型無(wú)人機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)方法設(shè)計(jì)[J].2013,21(18):69-72.

    作者簡(jiǎn)介

    閆曉坤(1993-),男,本科。研究方向:飛行器設(shè)計(jì)與工程。

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