摘要：隨著近代電子與信息科學技術的飛速發(fā)展，無人化已經成為了對空戰(zhàn)斗機的重要技術路線。本文結合對空作戰(zhàn)型無人戰(zhàn)斗機的與主要技術指標與性能參數，給出了不同展弦比下無人戰(zhàn)斗機的小展弦比翼升一體布局，與大展弦比飛翼布局，并在此基礎上提出了一種支持垂直起降的小展弦比前置水平升力面尾坐式布局，希望能夠為進行相關研究以及分析工作的航空人帶來啟示。

關鍵詞：對空作戰(zhàn)型無人戰(zhàn)斗機；氣動布局；無尾布局

引言

隨著各國空中戰(zhàn)斗機的4S化（超機動、超音速巡航、隱身、超視距攻擊），對空作戰(zhàn)型無人戰(zhàn)斗機面臨越來越惡劣的空中作戰(zhàn)環(huán)境，其本身對飛行高度、速度、航程、隱身與可被探測距離、機動動作指標的日益增長。無人戰(zhàn)斗機通過各合理的氣動指標不僅可以滿足對空作戰(zhàn)的要求，同時可以結合其自身無駕駛人員帶來的結構簡單可靠、留空時間長、駕駛操縱部件體積減少一個數量級、在高威脅環(huán)境下作戰(zhàn)的低人員傷亡風險等特點進一步提高空中作戰(zhàn)優(yōu)勢。[1]

1、對空作戰(zhàn)型無人戰(zhàn)斗機的主要技術要求與發(fā)展方向

1.1對空作戰(zhàn)型無人戰(zhàn)斗機在戰(zhàn)術方面的要求

對空作戰(zhàn)型無人戰(zhàn)斗機應當將在任務空域對目標飛行器進行發(fā)現與擊墜為第一要務，同時具備較為全面的飛行品質，尤其是進行空中格斗、隱身技術、續(xù)航要求。首先，空中格斗對對空作戰(zhàn)型無人戰(zhàn)斗機提出了機動要求，其具體的實現方式主要通過特殊設計的氣動布局如鴨翼以及航空發(fā)動機矢量噴口的方式實現；其次，在隱身技術方面主要通過總體布局設計配合透波、吸波材料減小雷達與紅外反射面積，同時得益于不需要考慮駕駛人員及其配套的生存系統(tǒng)等空間，無人戰(zhàn)斗機的前向雷達反射面積應當低于當前主流現役戰(zhàn)斗機一個量級，也就是0.01平方米；最后，在續(xù)航要求方面，對空作戰(zhàn)型無人戰(zhàn)斗機在現代爭端中主要承擔早期偵察以及火力突破、空域控制等任務，需具備進行大范圍作戰(zhàn)的能力，同時要兼顧超遠程的火力偵察。目前國際上提高對空作戰(zhàn)型無人戰(zhàn)斗機續(xù)航能力的主流對策都是將無人戰(zhàn)斗機設計為亞聲速巡航或高超聲速巡航。

1.2分析對空作戰(zhàn)型無人戰(zhàn)斗機的總體氣動布局

發(fā)展對空作戰(zhàn)型無人戰(zhàn)斗機過程中，在現有戰(zhàn)斗機的基礎上，要求其具備無人化，當不需要飛行員駕駛之后，對飛機的機動性就放開了限制，這樣對空作戰(zhàn)型無人戰(zhàn)斗機就很容易具備超機動作戰(zhàn)能力。雖然自主空戰(zhàn)的無人戰(zhàn)斗機的發(fā)展思路和當前技術水平相比有一定的差距，但是使用通信技術、傳感技術和人工智能技術后，這種戰(zhàn)斗機也完全有可能實現。還有另一種設計思路，是美國波音公司提出了兩種通用型設計方法，一種是飛翼、無尾布局，另一種是無尾布局，這種布局方式和其他設計方案相比，在氣動和隱身方面都具有優(yōu)勢，但是這種設計方案沒有垂直、斜置尾翼優(yōu)勢明顯，如果在這一飛機的基礎上開發(fā)成對空作戰(zhàn)型無人戰(zhàn)斗機，還必須對舵面控制進行深入研究。

2、分析對空作戰(zhàn)型無人戰(zhàn)斗機的重要發(fā)展技術

2.1分析對空作戰(zhàn)型無人戰(zhàn)斗機的智能蒙皮技術

美國很早就提出了智能蒙皮的概念并一直在進行相應技術開發(fā)，該技術使用了大量的智能材料，這種材料具有一定的靈活性，根據飛行中外界環(huán)境所發(fā)生的變化，這種材料也會按照所設定的要求進行變化，進而達到隱身的效果，這一結構構成并不復雜，包括啟動器、控制器、信息傳感器等，其功能也比較強大，可以進行信息驅動，信息處理，還具有信息傳遞功能，由此可見，美國在以后的飛機研發(fā)過程中，將會大力應用智能蒙皮技術，其優(yōu)勢也比較明顯。第一點，可以很好的提高飛機的飛行性能；第二點，有利于飛機的隱身；第三點，可以很好的發(fā)現隱身的一些飛機目標；第四點，提高飛機飛行控制的可靠性；第五點，還可以提高飛機的可用性。和其他這方面的技術相比，其使用的空間小，設計制作簡單，因此大規(guī)模生產后，可以降低生產成本[2]。

2.2分析數據鏈技術的最新發(fā)展

數據鏈技術非常關鍵，其功能也很強大，具有抗干擾、安全保密、高速、通用等功能，除此之外，該技術還能夠建立空天優(yōu)勢，有利于實現無人戰(zhàn)斗機在信息方面的優(yōu)勢，還可以保證對空作戰(zhàn)型無人戰(zhàn)斗機能夠適應當前的網絡戰(zhàn)，和其它飛機相比，有一個檔次的提升。當前美國為了進一步提高空軍的優(yōu)勢，在數據鏈技術方面投入大量的人力物力，在不久的將來該技術將會得到廣泛應用。

2.3分析變循環(huán)發(fā)動機技術

這種發(fā)動機可以進行長航時飛行和高速飛行，在飛機中應用之后，可以在巡航階段內進行長航時飛行，這樣可以保證飛行速度，同時降低發(fā)動機油耗，提高航程。另一方面，如果現實需要，可以改變?yōu)楦咚亠w行，將速度提高，提高飛機的機動性和攻擊性。研究表明，亞聲速飛機使用了變循環(huán)發(fā)動機，能夠把續(xù)航時間提高到70%，可以把航程提高到30%。對于超聲速飛機而言，可以把續(xù)航時間提高到80%，可以把航程提高到40%。由此可見，這一技術的優(yōu)勢非常明顯，可以結合實際飛行需要進行靈活調整，保證飛機性能最佳[3]。

2.4分析低可觀測技術的研究情況

對于這一技術而言，主要是對飛機的外形進行優(yōu)化設計，進而達到低可觀測的功能，除外，使用納米技術可以實現多光譜隱身和寬帶隱身，有利于結構設計技術的改變，還有利于流動控制技術的突破，因此通過使用新材料之后，能夠很好的降低飛機的結構重量，提高飛機的升阻比等。

2.5分析多功能結構技術的應用

該結構技術可以對傳感器進行集成，和傳統(tǒng)技術相比，傳感器的距離和孔徑都變大。另一方面，提高了飛機的低可觀測性能，在以后的發(fā)展中，戰(zhàn)斗機可以實現網絡信息化，進而提高了飛機的整體性能。

3、分析氣動布局技術應用和發(fā)展特點

3.1分析中大展弦比飛翼無尾布局特點

對于中大展弦比飛翼無尾布局的無人戰(zhàn)斗機優(yōu)勢非常明顯，設計中進行靜穩(wěn)定性設計，或者對邊界層進行有效控制，就可以有效提高無人戰(zhàn)斗機的升力系數，這種布局有利用靜不穩(wěn)定外形的使用，其配平阻力非常小，除此之外，這種布局方式消除了非升力面。這種設計有效消除了噴流對尾翼的干擾和機翼上可能的激波干擾，而且其還減少了尾翼阻力。但是這種中大展弦比飛翼無尾布局也有很大的缺點，如果飛行過程中需要改出尾旋，必須使用特殊方式，常規(guī)方式不可能實現。其應用的橫航向控制耦合技術提高了飛控的復雜性，在對飛機進行俯仰控制時，其力矩比較短，需要很多很大的控制舵面。除此之外，和其他布局相比，其航向穩(wěn)定性不足?？缏曀亠w行，厚翼帶來較大阻力。對飛機進行穩(wěn)定性設計過程中，使用了機翼外洗，從而誘導阻力激增，該氣動布局中最大升力系數小，起飛著陸需要大攻角。

3.2分析鴨式飛翼布局的特點

使用這種氣動布局之后，提高了整體的隱身性能，提高了飛機的機動性能，但是可操作性、穩(wěn)定方面存在一定的問題，在當前的戰(zhàn)斗機設計中一般會去掉 V尾和腹鰭，設計背負式發(fā)動機，縮小機翼面積，加大翼身融合，大力發(fā)展推力矢量技術。除此之外，還可以選擇使用大展弦比無尾布局，增加鴨翼等。

總結：

通過以上對對空作戰(zhàn)型無人戰(zhàn)斗機的相關技術等進行分析，發(fā)現無人戰(zhàn)斗機技術非常關鍵，根據氣動布局的設計情況，合理選擇相關技術，對無人戰(zhàn)斗機進行優(yōu)化設計，可以將其性能發(fā)揮到最大。

作者簡介：

吳俊琦，1984年9月出生，2009年畢業(yè)于南京航空航天大學能源與動力學院，并獲得碩士學位?，F任上海交通大學航空航天學院本科教學實驗室實驗師。