飞翼式快速突防微型察打一体无人机

飞翼式快速突防微型察打一体无人机

陈诗亮 陈战辉 黎敏盈 朱金惠 丰哲欣

北京理工大学珠海学院 519088

摘要：21世纪初的阿富汗战争中，首先由美国开启无人机参战的模式，无人机以其极高的性价比、机动性、安全性、适航性以及极低的维护价格在以后的战争中频繁出现于各类的战争及武装冲突中。我们小组设计的这款飞翼式快速突防微型察打一体无人机主要功能为利用本无人机小体积、速度快等优势进行对目标抵近侦察，并且在必要时对高价值目标进行自爆式打击。

关键词：飞翼式；微型察打一体；无人机

一、研究意义及特色

现今已经开始有一些微型无人机开始装备作战，例如美军“黑色大黄蜂”微型无人机，微型无人机在执行任务时容易受到敌方近程防空武器的攻击。相比于“黑色大黄蜂”等微型无人机，我们设计的这款飞翼式快速突防微型察打一体无人机具有更快的突防速度，可快速执行大机动性规避动作，对于近程防空武器的攻击具有良好的生存能力。

飞翼式航空器具有升力大的优点，以美军B2隐形轰炸机为例，且飞翼式飞机无尾段结构，减轻了飞机的重量的同时可增加飞机的巡航半径及续航时间还有飞行速度。并且飞翼式飞机飞行阻力小，隐身性能好。同时，大部分微型无人侦察机不具备打击功能，飞翼式快速突防微型察打一体无人机同时具有侦察和打击功能，可在识别到高价值目标时直接进行自爆打击，具有更高的攻击效率。并且本机采用模块化分段设计，如果出现损伤时可直接模块化进行更换，在出现损伤时可更快修复投入使用，具有更高的利用效率。飞翼式快速突防微型察打一体无人机可实现同时多角度侦察，具有更加良好的侦察效果。

B2轰炸机 “黑色大黄蜂”微型无人机

项目特色：

飞翼式快速突防微型察打一体无人机以改善目前现阶段微型侦察无人机航程近、续航时间短、打击误伤率高、生存能力低等不足为目的，针对其不足做针对性设计。项目机型主要特点：

1. 无人机实现自主飞行，可以实现一个人操控多台飞机。

2. 可以精确侦察，为作战小队提供更准确的作战方案。

3. 对侦察目标可达到1080p的清晰程度，且回传率高，信号强。

4. 对各种作战环境都可以进行侦察。

5. 对于攻击目标，可在超低附带平民伤亡率的条件下进行准确打击。

6. 牢牢抓住未来无人侦查无人机的发展趋势，向军方提供一款即符合目前需要，又能满足未来发展需要的飞翼式快速突防微型察打一体无人机。

二、飞翼式快速突防微型察打一体无人机优势

1.科学性

针对现有军用微型无人侦察机的不足，飞翼式快速突防微型察打一体无人机可高空高速飞行，也可以低空低速侦察。在执行侦察任务时，飞翼式快速突防微型察打一体无人机体积小，飞行声音小，并且飞翼式飞机隐身能力好，不易被雷达及地面防空系统发现。在被防空武器攻击时，可以快速上升或下降高度，高速飞行来实现对近程防空武器的快速突防。

飞翼式快速突防微型察打一体无人机中搭载的R2TECK 1080P数字图传，可实现3km的传输距离，传输功率在20毫瓦-800毫瓦之间可调，并且传输图像延迟小于100ms。摄像头及图传可对地面目标的位置及活动进行实时侦察。另外还搭载pixhwak飞控，pixhawk飞控主处理器为32为STM32F2427 Cortex M4芯与FPU，协处理器为32位STM32F103故障安全协处理器，传感器为ST Micro L3GD20 3轴16位陀螺仪，ST Micro LSM303D 3轴14位加速度计/磁力计，Invensense公司MPU 6000 3轴加速度计/陀螺仪，MEAS MS5611气压计。Pixhawk飞控可使用机型广泛，可提供手动和自动两种飞行模式，可以为飞机设定航线进行自动巡航来代替人工巡逻任务。2.必要性

未来的战争会向无人化及特战化的趋势发展，以美军在中东地区的军事行动为例，对于侦察、抓捕、定点清除、渗透、斩首行动等任务，美军基本上采用以特种作战化小队对高价值目标进行打击。而特种作战小队的行动离不开无人侦察机的侦察来为小队指引作战路线和监测敌方情况。

使用飞翼式快速突防微型察打一体无人机侦察敌方状况能为特种作战小队在作战中占据先手。并且在斩首行动等多种行动中如果小队不能及时调度到位等情况下，可以直接使用飞翼式快速突防微型察打一体无人机进行准确打击。并且飞翼式快速突防微型察打一体无人机便于单兵进行携带。在城市作战中，飞翼式快速突防微型察打一体无人机可进行低空抵近侦察，可精确确定侦察对象和敌军动态及其位置和所在区域防御或敌方进攻力量，以进行准确的应对作战计划制定。

3．先进性

我们设计这款无人机采用飞翼式结构可保证在重量轻巧，高低空都可飞行，飞行速度快，在飞行时声音小，具有较好的隐身效果，可快速规避突防敌方防空武器的攻击，结构耐摔，并且可单兵便携式，飞机上可携带一定量的C4塑胶炸药，在必要时可对打击目标进行自爆攻击，从而可实现精准有效打击，并且降低打击时平民的伤亡率。

飞机使用材料采用碳纤维、巴沙轻木、层板、热缩膜和复合材料等。机身机翼采用插销管式模块化分段设计，两个机翼和机身均可独立拆卸，在后期维修时我们只需要用根据损坏部位进行模块化更换，在提高利用率的同时机翼机身采用可以降低造价成本并且拆卸后可便于单兵进行携带，在小队作战中可快速组装使用和快速分解携带。同时飞机仍能达到足够的强度，抗撞击性能较好，微小损伤无需维修也可飞行。

飞翼式快速突防微型察打一体无人机在底部与前部设有两个摄像头，可同时多方位进行侦察。起飞方式采用手抛式起飞，对于起飞环境要求低，降落方式为脸刹式降落，降落滑跑距离短，起降环境要求低，保证在战争中环境较为恶劣时的需求。三、项目的创新点或创业的可行性

三、飞翼式快速突防微型察打一体无人机创新点方案

为满足各种侦察打击突防等工作的需要，无人机应当具有方便携带的特性以及全天候飞行的能力。并且适应各种地区的复杂空域，以及边境的大风等恶劣飞行天气。为满足无人机的改装及新增任务需要，最大起飞重量为860g，快速突防速度可达到100km/h，续航时间30min左右。

经过对现有飞行器数据的研究，确定飞翼式快速突防微型察打一体无人机采用厚度适中的NACA0014翼形，NACA0014翼形最大弯度14.00%(厚度)，最大弯度设置在翼型前沿29.7%的地方。我们通过翼型软件ProfiliV2计算了NACA0014翼型的各项参数，通过对比该翼型各个飞行迎角后我们发现当迎角达到12°时，能产生最大的升力。

通过对比我们发现从雷诺数200K～500K之间，正常平飞迎角在0°-13°波动时，该翼型的升阻比曲线比较稳定，有较好的抗风稳定性。

经过对现有飞行器数据的研究，确定飞翼式快速突防微型察打一体无人机采用飞翼式气动布局，翼展被确定在800mm，机身长度为350mm，后掠角35°。无人机采用一台X-2216型电机后推提供动力，该款电机kv值为1400，自重72g，空载电流1.3A。可提供1.4kg的推力，使无人机的推重比达到1.6。飞翼式快速突防微型察打一体无人机在底部与前部设有两个摄像头，可同时多方位进行侦察。可快速将侦察图像传回，对目标进行快速准确定位。

参考文献

[1]和敬杰,李俊林,张昕喆,李国举. 飞翼式舰载无人机起降过程后缘襟翼增升效果数值模拟[J]. 长沙航空职业技术学院学报,2020,20(03):70-74.

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