无人机
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无人机如何起飞

无论是有人驾驶飞机还是无人机,起飞原理都是一样的。以固定翼飞机为例,飞行时机翼周围空气的流线分布是指空气在机翼横截面的形状上下不对称流动,机翼上方的空气流速高,压力小,下方的流速低,压力大,从而产生令飞机能够飞行的升力。

但是,无人机和有人驾驶飞机的起飞方式有着很大不同。有人驾驶飞机(固定翼飞机)几乎都是通过在机场跑道上长距离滑跑获得足够的升力后才能起飞,无人机则不同。无人机的发射方式众多,不同尺寸的无人机有手抛、机载投放、车载发射、弹射、火箭助推等多种发射方式。

先来说一说最普遍的自力发射方式。自力发射是指无人机起飞时依靠发动机的推力或旋翼升力实现升空。自力发射的倾斜发射时常常采用助推火箭,垂直起飞多利用旋翼或喷气发动机的升力,部分无人机在发动机推动下采用跑道滑跑起飞。

以火箭作动力的发射平台被广泛用于无人机的发射,无人机在1台或多台(通常2台)助推火箭发动机推力作用下飞离发射装置。无人机起飞后,扔掉助推火箭,由机上主发动机完成飞行任务。

采用火箭助推起飞的RQ-5“猎手”无人机

无人机垂直起飞主要是利用旋翼垂直起飞,其原理和直升机一样,以旋翼作无人机的升力工具,旋转旋翼使无人机垂直起飞。由于这种起飞方式不受场地面积与地理条件的限制,所以适用范围广,尤其在舰载无人机中广泛采用。

利用旋翼垂直起飞的MQ-8“火力侦察兵”无人机。

对大型无人机来说,无论是外形或者尺寸都和有人驾驶飞机相当,因此并不需要那些复杂的起飞方式,像有人驾驶飞机那样在机场跑道上滑跑起飞即可。

MQ-9“收割者”从跑道上滑跑起飞。

弹射起飞是无人机起飞的另一种主要途径。常用的无人机弹射方式有弹力弹射、气液压弹射和燃气弹射以及电磁弹射。弹力弹射是利用伸缩性很强的弹性元件(如橡皮筋、弹簧)的弹力作动力,提供无人机起飞所需的加速度,适用于小型无人机,如以色列Macro-V和美国波音公司的“扫描鹰”。燃气弹射是指直接利用火药气体来发射无人机,通常借助现役火炮实现通用发射(如美军研制155毫米火炮发射快看无人机),要考虑无人机抗过载性能,以及总体结构尺寸与武器的兼容性。其他一些弹射方式也只是发射架产生推力的原理有所不同,起飞形式则完全一样。

“扫描鹰”无人机与气动弹射发射架,是利用气体压力实现弹射的方式。

除此之外,还有一些不同寻常的发射方式。

空中投放发射是无人机被其他飞行器运载到空中放飞。美国在20世纪50年代曾尝试这种发射方式。当时美国的瑞安航空曾研制了一种名为“火蜂”的无人机,这种无人机既可以利用火箭推进器发射,还可以挂载在运输机上,被运输机携带到高空以后脱离发射。利用飞机携带无人机投放发射能降低无人机飞行过程中发生故障和被拦截的可能性,延长无人机的结构疲劳寿命,但母机需要大型机场,且保障过程复杂,特别是陆、海军使用时需得到空军协同,独立作战能力不强。

无人机小知识

无人机有哪些降落方式?

无人机除了通过滑跑降落或类似直升机那样垂直降落外,还有一些特殊的方式:飞翼无人机可以通过调整引擎转动方向利用反向升力降落;利用降落伞完成降落;使用比较多的是撞网回收的方式,即在着陆点或舰船上安装着陆网,通过高精度导航令无人机准确地撞在网上抵消下坠的力,完成回收。

利用DC-130运输机携带“火蜂无人机。

美军从20世纪90年代率先开始研制潜射无人机,先后有“海上搜索者”“海上哨兵”“鸬鹚”三种型号,使无人机成为潜艇的预警侦察、通信导航、战场评估、对敌打击的攻防兼备的重要装备,大大提高了潜艇的作战能力。

美国的潜射无人机是通过名为“鲂鮄”的导弹发射装置发射的。潜艇在水下执行任务时,可将“鲂鮄”导弹发射装置用鱼雷发射管发射至水面呈立起或倾斜状态,作为海上柱形浮标以待命,当指挥官进一步下达指令后,“鲂鮄”导弹发射装置再将导弹发射出去。美国“战斧”巡航导弹、“鱼叉”反舰导弹都可采用此种方法用潜艇发射。如今,这一技术被应用到无人机发射试验上。

潜射无人机的发射方式比较特殊,因此外形上采用了更容易装进发射装置的折叠型结构,无人机被折叠后,能装于潜艇弹道导弹的发射筒内。无人机从弹道导弹发射筒弹出,上浮到海面,然后点燃火箭助推器,达到一定速度后,涡轮风扇发动机启动,进入巡航飞行。

“鸬鹚”潜射无人机