本文關(guān)鍵詞：無人機發(fā)射與回收技術(shù)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

　　SideArm系統(tǒng)由極光(Aurora)飛行科學(xué)公司開發(fā)。該公司于2013年10月獲得TERN項目第一階段的合同，對TERN項目中無人機的發(fā)射與回收技術(shù)進行初步研究。

　　1、系統(tǒng)組成

　　SideArm系統(tǒng)，如圖所示，由三部分組成：起重機、滑軌和滑動回收器。起重機包含可轉(zhuǎn)動的基座、可伸縮的支臂和連接支臂的鉸鏈關(guān)節(jié)。基座內(nèi)有一套錨固系統(tǒng)，以實現(xiàn)SideArm系統(tǒng)在甲板的快速鋪設(shè)和移除�？缮炜s的支臂和鉸鏈能保證滑動回收器位置的迅速調(diào)整，以最大程度抵消高海況條件下艦船出現(xiàn)的晃動。此外，系統(tǒng)移除時起重機的幾個支臂可以折疊，從而減小占用空間。

　　滑軌安裝在起重機支臂的末端，可保證滑動回收器在軌上的運動�；壍哪┒税惭b有停止裝置和安全裝置，它們的功能正好相反。在回收過程中，如果無人機掛上滑動回收器后運行到滑軌末端時仍有較小的速度，停止裝置能夠防止無人機滑出滑軌。而如果該速度較大，安全裝置將確保無人機滑出滑軌，以防損壞SideArm系統(tǒng)和艦船。

　　滑動回收器是實際開展無人機回收的裝置，如圖2所示，其包括支柱a、支柱b、繩索a、繩索b、繩索c、第一繩索管理器和第二繩索管理器。繩索a由支柱a支撐并最終通過滑輪連接到第一繩索管理器上。繩索b由支柱b支撐。繩索c通過滑輪把整個滑動回收器和第二繩索管理器相連接。繩索管理器內(nèi)含能量吸收器和絞車等裝置。

　　為了匹配SideArm系統(tǒng)，如圖3所示，在中空長航時無人機的機身上需要安裝收放機構(gòu)、主鉤和輔鉤。收放機構(gòu)可使主鉤在無人機巡航時折向機身以降低阻力，而在接近艦船時向上豎起準備掛上繩索a。另外收放機構(gòu)內(nèi)還包括阻尼和能量吸收裝置，以降低回收時的沖擊力。輔鉤位于無人機的機頭位置，其在回收時將掛在繩索b上，從而避免無人機在向甲板轉(zhuǎn)移時發(fā)生晃動。

　　2、工作原理

　　在海上回收時，位于艦船和無人機上的精確定位裝置保證主鉤對準繩索a。在主鉤掛上繩索a后，如圖4所示，無人機將會同時產(chǎn)生兩個方向的運動，即由于慣性繼續(xù)向前運動和受主鉤拉力作用的向上擺動。在無人機向前運動過程中，由于受到向前的沖擊作用，滑動回收器將沿著滑軌向前滑動，繩索c隨即被拉長，第二繩索管理器將吸收沖擊力并產(chǎn)生阻力，阻止滑動回收器和無人機繼續(xù)前移。在向上擺動過程中，繩索a上的張力、第一繩索管理器以及無人機收放機構(gòu)產(chǎn)生的阻力將共同沖擊力進行吸收。當(dāng)無人機的輔鉤掛上繩索b后，由于慣性將繼續(xù)向上擺動，而隨著繩索b被拉長，其產(chǎn)生的阻力將使無人機停止向上擺動。最終無人機在各阻力的作用下停止前移和擺動，回收過程完畢。

　　SideArm系統(tǒng)可以通過調(diào)節(jié)繩索管理器的參數(shù)適應(yīng)不同重量的無人機。而位于艦船側(cè)邊的回收方式，不僅使無人機避開艦尾亂流，也可避免因回收失敗導(dǎo)致直接撞艦。除了回收功能，SideArm系統(tǒng)也能利用滑軌采用火箭助推方式發(fā)射無人機，從而實現(xiàn)多功能使用。

　　3、小結(jié)

　　根據(jù)以上內(nèi)容，SideArm系統(tǒng)可分為固定裝置和滑軌起降系統(tǒng)。即，起重機充當(dāng)特定環(huán)境條件下起降系統(tǒng)的固定裝置，用于滑軌的懸空固定;而滑軌則通過一系列配套組件保證無人機的起降作業(yè)。

　　在回收作業(yè)過程中，滑軌系統(tǒng)采用兩級攔阻、雙索固定的方式。即，繩索a與第一繩索管理器為第一級攔阻系統(tǒng)，繩索c與第二繩索管理器為第二級攔阻系統(tǒng)。而繩索b主要用于輔助繩索a對無人機的姿態(tài)進行固定。

　　關(guān)于如何利用SideArm系統(tǒng)來發(fā)射無人機，公開資料中未予提及。參考美軍現(xiàn)役小型無人機(如，“掃描鷹”)的發(fā)射方式，作者認為，在發(fā)射作業(yè)時，SideArm系統(tǒng)可能通過在滑軌上安裝模塊來固定無人機，并利用導(dǎo)軌段的加速實現(xiàn)無人機的彈射起飛。

　　對SideArm發(fā)射與回收系統(tǒng)的剖析

　　1、對國外公開資料的基本判斷

　　SideArm系統(tǒng)瞄準的目標是解決艦船有限艦面空間內(nèi)，中空長航時無人機的發(fā)射與回收問題。從公開資料來看，其當(dāng)前的系統(tǒng)架構(gòu)是對傳統(tǒng)海上無人機發(fā)射與回收方式的再創(chuàng)新。其核心思想是將傳統(tǒng)無人機的導(dǎo)軌發(fā)射/撞網(wǎng)回收方式進行升級改進，進而部署到中小型艦船上完成中空長航時無人機的發(fā)射與回收。從原理上看，其起降作業(yè)過程與“掃描鷹”所使用的Super-Wedge氣動彈射發(fā)射架和“天鉤”(SkyHook)系統(tǒng)比較相似。

　　TERN項目的目標是一種最大有效載重可達450千克的中空長航時無人機。考慮到SideArm系統(tǒng)的工作方式，這種中空長航時無人機可能無須配備輪式起降系統(tǒng)。因此，若將該機的有效載重系數(shù)(最大有效載荷/對應(yīng)狀態(tài)下的起飛重量)設(shè)定為0.4左右(高于MQ-1/9)，那么從技術(shù)參數(shù)上可以推測，這種中空長航時無人機的最大起飛重量將超過1噸。而SideArm系統(tǒng)在項目第一階段的縮比試驗中所達到的階段目標為“適用于最大起飛重量為409.6千克(900磅)的無人機”。因此，SideArm系統(tǒng)在第一階段結(jié)束時距離TERN項目的目標尚有較大差距。

　　2、可能的技術(shù)難點

　　從SideArm系統(tǒng)的工作過程來看，其可能面臨的與飛機高度相關(guān)的技術(shù)難點主要包括：

　　既定飛行速度下的精確空中掛索

　　由于SideArm系統(tǒng)的適用對象可能為最大起飛重量超過1噸的無人機，其難以直接通過等比例放大SkyHook系統(tǒng)來達成目的。形象地來說，如果為了回收翼展為1米的無人機可以接受懸臂達10米的回收裝置，但這并不意味著為了回收翼展為10米的無人機可以接受懸臂達100米的回收裝置。

　　如果上述說法成立的話，那么勢必要通過合理劃設(shè)回收作業(yè)速度區(qū)間、提升無人機在復(fù)雜海況(5級)下低速飛行的能力與品質(zhì)、精確引導(dǎo)與控制等一系列措施來確保無人機能夠在既定飛行速度區(qū)間內(nèi)實現(xiàn)精確空中掛索。

　　掛索后減速過程中的飛行姿態(tài)控制

　　筆者認為，對外公布的關(guān)于輔鉤掛索的描述過于模糊。從工程角度來看，要實現(xiàn)復(fù)雜海況下低速掛索過程中的姿態(tài)控制絕非易事。實際上，掛索后無人機減速過程中的姿態(tài)控制與繩索阻尼控制系統(tǒng)密切相關(guān)。與有人機的航母攔阻著艦相比，艦載機在攔阻著艦過程中艦面可以承受飛機垂直方向的沖擊載荷，因而飛機一般沿3.5°～4°的下滑線不拉平進場著艦，且攔阻系統(tǒng)的主要功能是從水平方向上對飛機進行減速。而SideArm系統(tǒng)在無人機掛索后，繩索需要同時承擔(dān)多個方向上的沖擊載荷，且隨著無人機速度的降低舵面控制系統(tǒng)的效率急速下降。因此，，如何保證無人機能夠以預(yù)期的姿態(tài)減速并完成輔鉤掛索可能是回收作業(yè)中的一大難點。

　　啟示與建議

　　充分發(fā)揮軍事需求對武器裝備的牽引作用

　　從TERN項目發(fā)展來看，美國對于該項目所提出的中空長航時無人機的需求定位十分明確。即，瞄準未來美軍海上持久情報、監(jiān)視與偵察(ISR)能力和適度打擊能力的建設(shè)。反觀國內(nèi)，預(yù)研階段對于軍事需求的研究還很不夠，一些裝備甚至在進入型號立項階段時還沒有就軍事需求達成共識。

　　航空武器裝備體系是一個體系化的整體性問題。要實現(xiàn)所謂的“1+1>2”，就不能僅僅是為了論型號而論型號。從軍事需求研究開始，就需要對我軍武器裝備體系的建設(shè)進行全方位、多層次的整體規(guī)劃與設(shè)計。統(tǒng)籌軍事需求與技術(shù)可能，有針對性地開展先期技術(shù)探索和技術(shù)攻關(guān)，通過不斷迭代逐步過渡到“需求牽引”與“技術(shù)推動”形成合力的階段，進而有力地支撐武器裝備的研制與發(fā)展。

　　加強以應(yīng)用為背景的先期技術(shù)探索

　　美國歷來重視武器裝備的先期技術(shù)探索。在TERN項目上，DARPA通過先期投資推動主要關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，為美軍海上ISR與打擊系統(tǒng)的發(fā)展奠定技術(shù)基礎(chǔ)。而我國在航空裝備的發(fā)展過程中對先期技術(shù)探索的重視程度不夠，造成一些型號在裝備研制的過程中重新回頭“補課”，既增加了型號研制的風(fēng)險，也影響了型號研制的進度。從一定程度上講，技術(shù)本身是一把“雙刃劍”。良好的管理與科研模式，可以使技術(shù)成為武器裝備的“孵化器”，有力推動武器裝備的發(fā)展。反之，則有可能形成技術(shù)條件“制約”，導(dǎo)致能力跟不上思想，計劃趕不上變化，進而影響武器裝備的正常研制和發(fā)展。

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