為使動力與平臺更好的匹配，未來無人機(jī)動力的發(fā)展趨勢大致為：由于無人機(jī)平臺的多樣性，需求推力范圍大約為100～10000kgf的渦噴/渦扇發(fā)動機(jī)來配裝中高端無人機(jī)；功率不大于100kW活塞發(fā)動機(jī)配置低速無人機(jī)；功率不大于500kW的渦軸配裝旋翼無人機(jī)；功率不大于600kW的渦槳發(fā)動機(jī)配裝中低速無人機(jī)；沖壓組合發(fā)動機(jī)是最有希望用于高超聲速無人機(jī)的發(fā)動機(jī)；隨著新型發(fā)動機(jī)技術(shù)的發(fā)展，燃料電池推進(jìn)系統(tǒng)、太陽能推進(jìn)系統(tǒng)、脈沖爆震發(fā)動機(jī)、核動力渦輪發(fā)動機(jī)等新型動力也將發(fā)展成為于無人機(jī)的動力。其中，未來需求最強(qiáng)烈、裝備意義最大的幾型發(fā)動機(jī)包括用于高空長航時(shí)無人機(jī)的高性能大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)、對地型無人攻擊機(jī)和制空型無人機(jī)配套的中等推力渦扇發(fā)動機(jī)，以及臨近空間超聲速無人機(jī)使用的渦輪沖壓組合發(fā)動機(jī)。
未來我國無人機(jī)動力發(fā)展思考
為了更好地發(fā)揮無人機(jī)作為有效軍事武器的作用，發(fā)揮平臺的潛力，我們應(yīng)高度重視無人機(jī)動力的研發(fā)。美國在《無人機(jī)系統(tǒng)路線圖(2005-2030)》指出：“推進(jìn)技術(shù)和處理器技術(shù)是無人機(jī)的兩大關(guān)鍵技術(shù)”，由此可見動力技術(shù)的發(fā)展對無人機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展起著尤為關(guān)鍵的作用。我國無人機(jī)動力發(fā)展應(yīng)該以我國各軍兵種無人飛行器發(fā)展需求為依據(jù)，針對未來重點(diǎn)發(fā)展的無人作戰(zhàn)飛機(jī)、高空長航時(shí)無人機(jī)、高超聲速空天無人機(jī)等高端無人機(jī)平臺，兼顧其他無人機(jī)需求，以核心機(jī)及渦輪沖壓組合發(fā)動機(jī)為主線，遵循“加強(qiáng)預(yù)研、自主創(chuàng)新，統(tǒng)籌規(guī)劃、系列發(fā)展，填補(bǔ)空白、占領(lǐng)高端”的發(fā)展原則，突破無人系統(tǒng)動力裝置關(guān)鍵技術(shù)，通過新研和現(xiàn)有動力系列發(fā)展等方式，研制出滿足國內(nèi)軍民用無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展需要的各類動力裝置。
為了滿足高端無人機(jī)對動力的需求，本文提出以下無人機(jī)動力發(fā)展設(shè)想：
(1)戰(zhàn)斗機(jī)是天空當(dāng)仁不讓的主角，無人作戰(zhàn)飛機(jī)以其“零傷亡”、“非接觸”、“無流血”和超機(jī)動、大過載等特有優(yōu)勢成為未來空戰(zhàn)的主力，因此無人作戰(zhàn)飛機(jī)的發(fā)展迫切。無人作戰(zhàn)飛機(jī)的發(fā)動機(jī)，一方面可以在現(xiàn)有的先進(jìn)中等推力渦扇發(fā)動機(jī)核心機(jī)基礎(chǔ)上，研制無人作戰(zhàn)飛機(jī)專用動力裝置。這種發(fā)展方法，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)較小，成本可控。另外一方面可以發(fā)展新一代的具有低油耗、大過載、矢量推力、隱身性能好等特點(diǎn)的先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)。
(2)知己知彼方能百戰(zhàn)不殆，高空長航時(shí)無人機(jī)作為戰(zhàn)場偵察的主力，是信息時(shí)代戰(zhàn)爭不可或缺的組成元素，它可以使我們了解戰(zhàn)場的變化，從而做出應(yīng)對。對高空長航時(shí)無人機(jī)，鑒于其長壽命，高經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)，可以采用大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)，但由于其對高空低速性能要求較高，需要考慮高空低雷諾數(shù)的情況。國內(nèi)高空低雷諾數(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)較為薄弱，可以優(yōu)先發(fā)展。
(3)善攻者攻于九天之上，更高的高度、更快的速度始終是任何一個(gè)國家、一支軍隊(duì)不懈的追求。超高空超高速無人飛機(jī)或空天飛機(jī)則始終是更新更強(qiáng)的裝備，也是世界各國都不遺余力努力發(fā)展的方向。針對這類具有前瞻性發(fā)展?jié)摿Φ臒o人機(jī)，其動力的發(fā)展我們可以根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)儲備，優(yōu)先考慮發(fā)展渦輪沖壓組合發(fā)動機(jī)、超燃沖壓發(fā)動機(jī)等新型動力。
措施與建議
1.加大投入，強(qiáng)化基礎(chǔ)。
我國發(fā)動機(jī)研制基礎(chǔ)本身就比較薄弱，而對于無人機(jī)發(fā)動機(jī)研究才起步不久，對應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施更加薄弱。由于無人機(jī)動力使用特點(diǎn)對發(fā)動機(jī)的特殊要求，如高空低雷諾數(shù)、大過載等，需要在研制過程中提前進(jìn)行驗(yàn)證與研究。同時(shí)，由于用于無人機(jī)所帶來的交聯(lián)控制、電磁環(huán)境等方面的技術(shù)挑戰(zhàn)，一方面需要建立相應(yīng)的試驗(yàn)設(shè)施，另一方面需要開展大量的基礎(chǔ)研究工作。所以，發(fā)展無人機(jī)動力首先就要加大投入，強(qiáng)化基礎(chǔ)。
2.加強(qiáng)預(yù)研，自主創(chuàng)新。
應(yīng)長期堅(jiān)持動力先行的原則，積極開展無人機(jī)動力技術(shù)的預(yù)先研究和自主創(chuàng)新工作，為適應(yīng)未來無人機(jī)發(fā)展的要求打好基礎(chǔ)。動力裝置的類型不同，預(yù)先研究的關(guān)鍵技術(shù)也不同，應(yīng)分別制訂針對各種無人機(jī)動力的預(yù)研計(jì)劃，建議國家用類似于民用飛機(jī)發(fā)動機(jī)計(jì)劃的形式，將無人機(jī)動力技術(shù)預(yù)研項(xiàng)目打包，重點(diǎn)抓關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證和轉(zhuǎn)化。
3.統(tǒng)籌規(guī)劃，系列發(fā)展。
無人機(jī)是當(dāng)前國防裝備研究的熱點(diǎn)，應(yīng)制定合理的無人機(jī)發(fā)展路線，合理謀劃無人機(jī)動力的發(fā)展戰(zhàn)略，尤其對國防和經(jīng)濟(jì)建設(shè)有顯著影響的中小型渦扇發(fā)動機(jī)應(yīng)予以重點(diǎn)研究。在高性能核心機(jī)的基礎(chǔ)上，系列化派生發(fā)展發(fā)動機(jī)，解決不同類型無人機(jī)平臺對動力裝置的需求。
4.填補(bǔ)空白，占領(lǐng)高端。
重點(diǎn)突破中等推力渦扇發(fā)動機(jī)和高空長航時(shí)大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)技術(shù)，填補(bǔ)無人機(jī)動力型譜空白。圍繞高空長航時(shí)、無人作戰(zhàn)以及臨近空間高超聲速等高端無人機(jī)，解決相應(yīng)動力裝置研制的關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)研制幾型發(fā)動機(jī)，滿足高端無人機(jī)的動力需求。(作者系中航工業(yè)燃?xì)鉁u輪研究院副院長、總設(shè)計(jì)師)
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