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无人“支奴干”—管窥北京艾肯拓公司Mk系列无人机

2017-12-04 09:59:00 zhousi1199 10

在第十七届北京国际航展上,上百家国内外航空和科技企业带来了各式各样的航空产品。这其中。一款外形酷似美国“支奴干”直升机的无人航空器吸引了不少观众的关注,这款飞行器就是北京艾肯拓公司展示的新型高效无人机系统一一Mk-50无人机。

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 机身对称,气动对称

Mk-50无人机之所以被观众称为无人“支奴干’,是因为该无人机不仅机体外形类似“支奴干”直升机,还采用了和“支奴干”相同的双叶桨纵列式布局。该机的两幅桨叶相对于机身纵向排列,因而可以在最小机身尺寸的墓础上,最大程度地扩大桨盘面积,从而获得更大的升力和载荷能力。在相同起飞重量时,搬运体积仅为其它机型的四分之一左右,能有效降低结构重量,提高机体寿命。

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Mk-50无人机采用了对称式机身设计

 

    这两幅桨叶由一台小涡轴发动机提供动力,通过传动轴连接反向同步旋转,相互抵消了旋冀产生的反扭力,让发动机动力全部用来产生升力,无需分配动力给尾桨,气动效率高于普通单旋翼飞机20%以上,有效载荷更是可以达到接近最大起飞重量一半的水平,有利于搭载传感器和用于物资运送。

    与“支奴干”直升机不同的是,该机无需布置驾驶舱,所以机身被设计成对称形状,再加上旋翼尺寸和布局也相互对称,这让该无人机具备了很多特殊的能力:

  一是可以简化机身结构。对称的机体结构和部件更方便建造和装配,尤其是现在的无人机多采用复合材料制造,采用对称机体设计,可以有效降低建造所需的模具数量,从而降低生产成本,而且维修、更换起来也更简单,可以大大减少维修工作量和使用成本。

二是对称外形更适合装运和投送。由于主旋翼为双叶结构,并采用了独特的高重叠设计,起落架也可缩进机身,所以该机收纳时无需拆解,只需把桨叶折叠到一起就能将整架飞机装进长方形的箱体,实现了免工具快速撤收。

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由于外形对称,所以Mk-50无人机将机翼折叠后,即可收纳进箱体,方便运输和携带

    这样一来,不仅可以缩短系统展开和回收的时间,还避免了频繁拆除、安装所带来的故障隐患,同时整机收纳进外形规整的长方形箱体,也有利于车辆装载和运输。同等起飞重量的无人直升机,由于外形不规则,所以一辆依维柯大小的车辆只能装运一架,而Mk-50无人机装箱后,一辆悍马就能装运3架。

   三是机身对称设计让该机的重心稳定在机身轴线中点,不仅方便布设任务舱,也适合悬挂吊索执行吊运任务,或是加挂拖曳式探测设备,执行水下探测任务。此外,对称设计让该机还适合加装系留装置,变成系留无人机,从而实现超长滞空时间,扩展其应用范围。

    四是机身对称形成气动对称,可以有效提升该机的机动性和飞行速度,让该型无人机具有更快的飞行速度。日前世界各国使用的无人直升-机,巡航速度(经济时速)一般在40--70千米/小时左右,而该型无人机的巡航速度可以超过100千米/小时,将具备更快的任务响应能力,符合美国最新提出的高速旋翼机概念。

 支持多种动力系统

    Mk-50无人机是Mk家族中的中型无人直升机系统,该机长1.4米,高0.63米,宽0.34米,旋翼直径2米,最大起飞重量 52千克,最大载荷29千克,实用升限5000米,搬运体积320升。动力系统使用微型涡轴发动机,具有巡航时速高、升限大、续肮时间长等特点。标准油箱10千克负载条件下具有2小时的续航能力,在载荷20千克时的续航时间为1小时,因而除了搭载传感器实施侦察外,也能用来执行一些短距紧急运送任务。

  值得一提的是,该机的动力系统采用模块化设计,可以根据需求更换发动机,根据不同飞行高度、载荷、续航能力等,该机可更换3种发动机或使用电动机及地面供电设备。如果是机载或舰载环境使用,动力系统可选用常规的涡轴发动机,从而与喷气机共用航空燃料,以降低后勤保障难度。如果是山区、草原、林区等高防火级别的地区使用,就可换装安全性更高的重油发动机,即使无人机坠落,燃料也不易被引燃。如果要改装成系留无人机,只需将动力系统换成电动机即可。动力系统的更换非常简单,只需操作4颗螺栓,可在现场经由非专业人员进行操作。

    除了M k-50,艾肯拓公司还展示了该系列无人机的另一款型号M k-18。该机是Mk家族中的小型无人机系统,机身长0.9米,高0.43米,宽0.19米,旋翼直径1.35米,最大起飞重量18千克,巡航速度90千米/小时,最大飞行速度120千米/小时,搬运体积82升。

    M k-18使用双电动机动力系统,具有巡航时速高、升限大、可靠性高和低噪音等特点。标准电池组在1千克载荷条件下具有50分钟的续航能力,满足近距离快速反应、高可靠性或低噪音等任务需求,如人群监控、电视转播、事故勘察等。该机的双电动机动力系统可以在单组电机失效下,实现短时间飞行,使无人机有足够的时间完成离场和着陆动作,大大提高系统的可靠性,并降低自身危害。

    Mk-18无人机同样使用对称机身设计,具有和M k-50相同的飞行特性和优点,也可改装成系留无人机。只是该机属于微小型无人机,有效载荷有限,但该机较小的尺寸和搬运体积让其更加容易携带和部署,一辆家用越野车不经改装便可携带6架 M k-18无人机及地面设备。

未来发展

除了这两款现有型号,艾肯拓公司还在研制更大的型号。比如最大起飞重量约300千克的M k-200和最大起飞重量1100千克的Mk-900无人机。其中,M k-200的有效载荷可以超过100千克,最大飞行时间超过12小时,在载荷110千克时的续航时间为6小时,飞行速度也更快,最大飞行速度可达200千米/小时,不仅可以进行常规的侦察、监控、巡逻、中继任务,执行特种和应急运输任务也能游刀有余。

至于最大起飞重量超过一吨的M k-900无人机,更是属于重载型号,机身长度将达到5.5米,旋翼直径接近8米,最大载荷超过500千克,载荷270千克时的续航时间也能达到5小时,还专门加强了高原性能,实用升限可达7000米。强悍的飞行性能和搭载能力,让该机可以执行很多现有无人机难以执行的任务,比如高原运输、海上补给和医疗救护运输等,又比如在该机的腹部加常规无人机难以负载的大型合成孔径雷达或预警雷达,从而取代有人侦察机,执行一些战役级别的侦察和预警任务。

    此外,该机还可利用其优异的升力特性以及强大的吊运能力,加装拖曳式探测设备,比如拖曳声呐来探测水下活动的潜艇。还可在机身两侧和机腹安装挂架和弹仓,让其挂载上轻型导弹或精确炸弹,执行对地或对海打击任务,甚至不排除挂载深弹实施反潜作战。而该机高效的载荷能力.也让其可以挂载更多的武器弹药,作战持续性远超常规的无人直升机。


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