楊新宇，雷廷萬，鐘 昆，張 翰，劉 寬

(航空工業(yè)成都飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所，成都 610031)

0 引言

近年來世界各國(guó)反介入/區(qū)域拒止能力不斷發(fā)展。在國(guó)土防空領(lǐng)域，防空作戰(zhàn)體系通過構(gòu)建全域殺傷網(wǎng)絡(luò)，正在逐步完善全域感知、全域指控、全域打擊的能力。單一的作戰(zhàn)飛機(jī)平臺(tái)在遂行低空低速的偵察或?qū)Φ卮驌羧蝿?wù)時(shí)，面臨著敵方防空作戰(zhàn)體系的探測(cè)、干擾和攻擊，其單獨(dú)作戰(zhàn)不具備足夠的安全性，或者在具備安全性的前提下不具備對(duì)目標(biāo)偵察、毀傷的有效性。因此，在今后的一段時(shí)間內(nèi)，多機(jī)間的協(xié)同作戰(zhàn)將會(huì)是主流趨勢(shì)。

多機(jī)間的協(xié)同，其核心主旨是借助不同分工的飛機(jī)，形成分布、廣域、彈性的作戰(zhàn)能力，以期對(duì)主戰(zhàn)裝備起到作戰(zhàn)能力擴(kuò)展、作戰(zhàn)資源補(bǔ)充、作戰(zhàn)任務(wù)分擔(dān)的作用。多機(jī)間的協(xié)同，本質(zhì)上是多機(jī)在同一時(shí)間，某一任務(wù)區(qū)域?yàn)檫_(dá)成同一作戰(zhàn)意圖的作戰(zhàn)行動(dòng)。在多機(jī)協(xié)同中，從地面起飛的僚機(jī)受制于飛行速度、空域協(xié)同、數(shù)據(jù)融合等問題，很難快速準(zhǔn)確伴隨長(zhǎng)機(jī)完成協(xié)同任務(wù)。

載機(jī)平臺(tái)和無人子機(jī)實(shí)施協(xié)同偵察探測(cè)的作戰(zhàn)方式，充分發(fā)掘和利用無人子機(jī)隱蔽性強(qiáng)、可探測(cè)性低的特點(diǎn)，在前期載機(jī)平臺(tái)對(duì)目標(biāo)實(shí)施偵察或根據(jù)地面情報(bào)預(yù)先進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃的基礎(chǔ)上，通過無人子機(jī)抵近偵察，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的精細(xì)化成像。偵察信息則通過數(shù)據(jù)鏈回傳至載機(jī)平臺(tái)地面站，供情報(bào)人員判讀。因此，從載機(jī)平臺(tái)投放的空投型無人子機(jī)可以很好地解決多機(jī)間協(xié)同的問題。

1 美國(guó)無人子機(jī)系統(tǒng)發(fā)展情況

本文將分別結(jié)合美軍在直升機(jī)、有人機(jī)、無人機(jī)平臺(tái)上進(jìn)行的多次發(fā)射無人子機(jī)的試驗(yàn)，對(duì)美軍無人子機(jī)的發(fā)展進(jìn)行介紹，并總結(jié)其特點(diǎn)。

1.1 直升機(jī)平臺(tái)空射無人子機(jī)

在“多域作戰(zhàn)”思想和縱深攻擊概念的牽引下，美國(guó)陸軍開展了“未來攻擊偵察機(jī)” FARA項(xiàng)目。FARA項(xiàng)目采用“模塊化開放式系統(tǒng)架構(gòu)”，以網(wǎng)絡(luò)為中心思路，通過攻擊直升機(jī)和無人機(jī)混合編隊(duì)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程精確攻擊。無人子機(jī)的定位采用模塊化任務(wù)負(fù)載，執(zhí)行偵察、欺騙、干擾、網(wǎng)絡(luò)中繼等任務(wù)。

在項(xiàng)目實(shí)施上，攻擊直升機(jī)并不進(jìn)入敵方防空火力范圍，而是由直升機(jī)空中發(fā)射的“空中發(fā)射效應(yīng)單元”(ALE)執(zhí)行任務(wù)。ALE進(jìn)入敵防空圈執(zhí)行偵察任務(wù)，獲取相關(guān)戰(zhàn)場(chǎng)信息，然后由敵防空圈外的直升機(jī)發(fā)射遠(yuǎn)程制導(dǎo)彈藥摧毀目標(biāo)。

2020年3月，美國(guó)陸軍在UH-60“黑鷹”直升機(jī)上進(jìn)行了前射艾利爾埃(Area-I)公司“發(fā)射管整合空射無人系統(tǒng)”(ALTIUS)的演示。2020年5月，美國(guó)陸軍再次基于“黑鷹”直升機(jī)空射ALTIUS無人機(jī)，進(jìn)一步演示了空中發(fā)射無人機(jī)概念。

在試驗(yàn)中，ALTIUS-600從UH-60“黑鷹”直升機(jī)短翼下的發(fā)射筒中彈出，機(jī)翼展開，后螺旋槳啟動(dòng)，然后ALTIUS-600在到達(dá)任務(wù)區(qū)后，在“黑鷹”直升機(jī)的控制和指揮下飛行，并通過數(shù)據(jù)鏈將偵察圖像實(shí)時(shí)回傳。

1.2 有人機(jī)平臺(tái)投放無人子機(jī)

2013年，美國(guó)軍方為P-8A具備對(duì)抗?jié)撏У母邞?zhàn)斗力創(chuàng)造了條件。為了解決P-8A磁異常探測(cè)器(MAD)不能在高空使用，導(dǎo)致潛艇定位不足的問題，美國(guó)海軍研究辦公室批準(zhǔn)BAE公司開發(fā)一種“無人瞄準(zhǔn)航空系統(tǒng)”(UTAS)微型無人機(jī)，可直接從P-8A發(fā)射。UTAS微型無人機(jī)如圖3所示。UAV可以裝備MAD尋找潛艇，UTAS可以自動(dòng)將目標(biāo)數(shù)據(jù)返回到P-8A。

配備UTAS的P-8A可以直接投放高空魚雷，在GPS系統(tǒng)的引導(dǎo)下攻擊敵方水面艦艇或潛艇，而無需接近敵方防空武器的射程然后開火，這大大提高了機(jī)組人員的生存和突襲能力。

2015年9月，美國(guó)DARPA啟動(dòng)了小精靈項(xiàng)目的研究。項(xiàng)目計(jì)劃通過C-130運(yùn)輸機(jī)和B-52/B-1轟炸機(jī)等大型飛機(jī)平臺(tái)投放無人機(jī)群。在敵方防御區(qū)邊緣遠(yuǎn)程識(shí)別目標(biāo)后，編隊(duì)協(xié)同進(jìn)入防御邊界，在短距離內(nèi)對(duì)某些目標(biāo)執(zhí)行敵情探測(cè)、電子攻擊和空間定位等作戰(zhàn)任務(wù)。任務(wù)完成后，離開敵方防御區(qū)，用C-130運(yùn)輸機(jī)回收機(jī)群。

“小精靈”項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)包括：空中發(fā)射回收技術(shù)；協(xié)作技術(shù)；低成本耐磨無人機(jī)機(jī)身設(shè)計(jì)和發(fā)射平臺(tái)的低成本改裝技術(shù)。

2016年10月，美國(guó)國(guó)防部長(zhǎng)戰(zhàn)略辦公室計(jì)劃并實(shí)施了無人機(jī)“蜂群”戰(zhàn)術(shù)演習(xí)的空中發(fā)射。2017年1月，3架F/A-18F“超級(jí)大黃蜂”戰(zhàn)斗機(jī)在Ma0.6下，連續(xù)投放103架“灰山鶉”無人機(jī)。無人機(jī)“蜂群”在地面站指揮下，通過機(jī)間通信與合作，成功完成了集體決策、自主修正和自適應(yīng)編隊(duì)飛行。

1.3 無人機(jī)平臺(tái)投放無人子機(jī)

2020年9月，美國(guó)通用原子公司在MQ-9“死神”無人機(jī)上開展了“雀鷹”小型無人機(jī)掛載試驗(yàn)。該無人機(jī)掛載于MQ-9無人機(jī)機(jī)翼通用掛架下，投放分離后旋轉(zhuǎn)90度展開。

“雀鷹”無人機(jī)可擴(kuò)展MQ-9無人機(jī)的傳感器探測(cè)范圍，也可用于實(shí)施電子戰(zhàn)、迷惑和干擾敵方防空，還可發(fā)展為巡航導(dǎo)彈，完成硬摧毀任務(wù)。

2021年3月，美國(guó)空軍的XQ-58A“女武神”隱形無人機(jī)首次從其內(nèi)埋武器艙發(fā)射了ALTIUS-600小型無人機(jī)系統(tǒng)。ALTIUS-600可以配合XQ-58A遂行攝像、情報(bào)收集甚至執(zhí)行殺傷任務(wù)。

2021年5月，通用原子航空系統(tǒng)公司表示其正在開發(fā)一種新型“空射效應(yīng)”無人機(jī)。無人機(jī)有V形尾翼，由螺旋槳推進(jìn)。其可協(xié)助MQ-9或MQ-1C無人機(jī)滲透、瓦解和對(duì)抗反介入/區(qū)域拒止防空力量，使大型飛機(jī)遠(yuǎn)離戰(zhàn)術(shù)地空導(dǎo)彈的攻擊區(qū)域，并提高大型飛機(jī)的生存能力。

1.4 美國(guó)空投型無人子機(jī)使命能力和關(guān)鍵技術(shù)

本文對(duì)美國(guó)基于直升機(jī)、有人機(jī)、無人機(jī)平臺(tái)空投無人子機(jī)進(jìn)行相關(guān)分析，總結(jié)出其網(wǎng)絡(luò)化、低成本、可損耗、多功能的特點(diǎn)。在作戰(zhàn)使命上，無人子機(jī)平臺(tái)既要保證主戰(zhàn)平臺(tái)有效生存，又要實(shí)現(xiàn)對(duì)敵偵察壓制。

為滿足這一系列作戰(zhàn)使命，無人子機(jī)需要具備三大方面的能力。一是快速編隊(duì)協(xié)同能力，無人子機(jī)從載機(jī)平臺(tái)投放分離之后，子機(jī)和載機(jī)平臺(tái)之間需要快速編隊(duì)組網(wǎng)，具備較高的時(shí)效性。對(duì)于無人機(jī)的機(jī)群，需要具備較強(qiáng)的組網(wǎng)能力。二是適用于強(qiáng)對(duì)抗、強(qiáng)拒止的作戰(zhàn)環(huán)境，無人子機(jī)需要代替載機(jī)前出，進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域執(zhí)行偵察任務(wù)，然后將偵察數(shù)據(jù)回傳，由載機(jī)平臺(tái)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行打擊。三是要求無人子機(jī)有較強(qiáng)的自主性，其需要具備在不受人的干預(yù)、非預(yù)知環(huán)境下自動(dòng)實(shí)現(xiàn)給定任務(wù)的能力。

無人子機(jī)涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要有：空中發(fā)射與回收技術(shù)；載機(jī)與子機(jī)、子機(jī)與子機(jī)間協(xié)同技術(shù)；集群無人子機(jī)自動(dòng)發(fā)射策略；小型分布式有效載荷集成；集群自主協(xié)同技術(shù)等。

2 國(guó)內(nèi)空投型無人子機(jī)定位需求

無人機(jī)平臺(tái)在執(zhí)行偵察打擊任務(wù)時(shí)，由于存在實(shí)戰(zhàn)條件限制、地形和天氣等各種因素所導(dǎo)致的不利情況，暴露出載機(jī)缺乏對(duì)小目標(biāo)抵近偵察、判斷目標(biāo)細(xì)節(jié)的能力，造成貽誤戰(zhàn)機(jī)或不必要的附加傷害。而無人子機(jī)從載機(jī)平臺(tái)投放后，可按需對(duì)目標(biāo)進(jìn)行抵近偵察，并通過數(shù)據(jù)鏈將偵察信息回傳載機(jī)平臺(tái)和地面站。無人子機(jī)典型應(yīng)用場(chǎng)景如圖1所示。

圖1 空投型無人子機(jī)典型應(yīng)用場(chǎng)景

為了進(jìn)一步提高在特定作戰(zhàn)環(huán)境下的近距偵察能力，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)無人機(jī)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，無人子機(jī)應(yīng)主要協(xié)助載機(jī)提升三項(xiàng)能力。

1)提升對(duì)隱蔽目標(biāo)的偵察能力，對(duì)于地形、建筑等特殊環(huán)境，要求通過無人子機(jī)低空懸停、繞飛等方式，多視角協(xié)同載機(jī)偵察。

2)提升對(duì)人員類目標(biāo)細(xì)節(jié)特征獲取能力，通過無人子機(jī)實(shí)現(xiàn)近距偵照，獲取人員類目標(biāo)細(xì)節(jié)特征，為載機(jī)進(jìn)一步打擊提供準(zhǔn)確決策依據(jù)。

3)提升環(huán)境適應(yīng)能力，利用投放無人子機(jī)的方式彌補(bǔ)載機(jī)在有云氣象條件下任務(wù)執(zhí)行效果下降的不足。

3 國(guó)內(nèi)空投型無人子機(jī)設(shè)計(jì)思路

根據(jù)國(guó)內(nèi)近距偵察的任務(wù)需求，本文創(chuàng)新性提出一種不同于美軍固定翼無人子機(jī)的共軸雙旋翼無人子機(jī)設(shè)計(jì)思路。與美軍固定翼無人子機(jī)相比，這種設(shè)計(jì)主要針對(duì)近距偵察的作戰(zhàn)場(chǎng)景，共軸雙旋翼無人機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)空中高效高穩(wěn)地懸停，進(jìn)而對(duì)目標(biāo)進(jìn)行偵察。

4 國(guó)內(nèi)空投型無人子機(jī)詳細(xì)設(shè)計(jì)

4.1 載機(jī)平臺(tái)系統(tǒng)組成

載機(jī)平臺(tái)主要由三大系統(tǒng)組成，分別是無人機(jī)系統(tǒng)、地面控制站系統(tǒng)和地面保障系統(tǒng)。無人機(jī)系統(tǒng)主要包括機(jī)體、飛控系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、機(jī)電系統(tǒng)、飛機(jī)接口及線束、機(jī)載鏈路終端和任務(wù)系統(tǒng)。地面控制站系統(tǒng)主要包括指揮控制系統(tǒng)、地面鏈路終端和情報(bào)處理系統(tǒng)。地面保障系統(tǒng)主要包括信息資源保障系統(tǒng)和保障資源。

在載機(jī)平臺(tái)上掛裝空投型無人子機(jī)，主要涉及到任務(wù)系統(tǒng)中任務(wù)管理系統(tǒng)和外掛與武器系統(tǒng)的更改。對(duì)于任務(wù)管理系統(tǒng)，需要加裝子母機(jī)通訊終端和子母機(jī)通訊天線。對(duì)于外掛與武器系統(tǒng)，需要新研無人子機(jī)掛架。載機(jī)平臺(tái)系統(tǒng)組成如圖2所示。

圖2 載機(jī)平臺(tái)系統(tǒng)組成

4.2 無人子機(jī)系統(tǒng)組成

無人子機(jī)系統(tǒng)由用于進(jìn)行減速及姿態(tài)調(diào)整的分離減速裝置，為無人子機(jī)提供保溫功能的保護(hù)筒和無人子機(jī)組成。無人子機(jī)系統(tǒng)組成如圖3所示。

減速分離裝置包含減速傘艙、減速傘系統(tǒng)。減速傘艙用于安裝、固定減速傘。減速傘系統(tǒng)由一級(jí)傘、二級(jí)傘和連接分離機(jī)構(gòu)構(gòu)成，其中連接分離機(jī)構(gòu)包括傘艙蓋與傘艙連接分離機(jī)構(gòu)、保護(hù)筒與傘艙連接分離機(jī)構(gòu)和無人子機(jī)與傘艙連接分離機(jī)構(gòu)。

共軸雙旋翼無人子機(jī)由旋翼系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、機(jī)身結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)、任務(wù)載荷及數(shù)據(jù)鏈終端等部分組成。共軸雙旋翼無人子機(jī)組成如圖4所示。

4.3 載機(jī)平臺(tái)任務(wù)系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

載機(jī)平臺(tái)攜帶無人子機(jī)巡航至目標(biāo)區(qū)域上空，在一定距離外，載機(jī)平臺(tái)使用EO等光電偵察設(shè)備對(duì)目標(biāo)區(qū)域?qū)嵤﹤刹欤卸繕?biāo)位置，投放、指引無人子機(jī)抵近目標(biāo)；無人子機(jī)接近目標(biāo)后，選擇有利視角，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行近距精細(xì)化成像，無人子機(jī)偵察信息通過子機(jī)數(shù)據(jù)鏈回傳至載機(jī)平臺(tái)，然后載機(jī)平臺(tái)將數(shù)據(jù)傳至載機(jī)平臺(tái)地面站，供情報(bào)人員判讀，為進(jìn)一步打擊提供更為詳實(shí)的決策依據(jù)。

無人子機(jī)執(zhí)行任務(wù)過程中主要分為掛機(jī)階段、下降展開、任務(wù)階段、回收/自毀階段。

4.3.1 掛機(jī)階段

無人子機(jī)通過掛架懸掛于載機(jī)平臺(tái)。

4.3.2 下降展開階段

無人子機(jī)投放后開傘降落到預(yù)定位置，穩(wěn)定姿態(tài)后展開旋翼，脫傘后開始可控動(dòng)力飛行。

4.3.3 任務(wù)階段

無人子機(jī)動(dòng)力工作且進(jìn)入可控狀態(tài)后，無人子機(jī)根據(jù)指令或任務(wù)規(guī)劃執(zhí)行任務(wù)。

4.3.4 回收階段

無人子機(jī)根據(jù)指令或條件自動(dòng)判斷從任務(wù)階段進(jìn)入回收飛行。

4.3.5 自毀階段

無人子機(jī)根據(jù)指令或條件自動(dòng)判斷進(jìn)入自毀階段。

無人子機(jī)各階段任務(wù)流程如圖5所示。

圖3 無人子機(jī)系統(tǒng)

圖4 共軸雙旋翼無人子機(jī)組成

圖5 無人子機(jī)任務(wù)流程

無人子機(jī)從載機(jī)平臺(tái)投放后，無人子機(jī)進(jìn)入下降展開階段，經(jīng)過自動(dòng)開傘、脫傘和旋翼展開，無人子機(jī)與載機(jī)平臺(tái)通過數(shù)據(jù)鏈建立無線通信，上傳當(dāng)前工作狀態(tài)和參數(shù)。地面站接收子機(jī)信號(hào)并控制飛行，無人子機(jī)進(jìn)入動(dòng)力飛行階段，后續(xù)自動(dòng)進(jìn)入任務(wù)階段。

無人子機(jī)的飛行模式主要包含：目標(biāo)跟飛、目標(biāo)繞飛、航路點(diǎn)導(dǎo)航飛行、懸停飛行和手動(dòng)控制飛行。無人子機(jī)飛行模式切換如圖6所示。

圖6 子機(jī)飛行模式切換

目標(biāo)跟飛是無人子機(jī)根據(jù)載機(jī)平臺(tái)共享的目標(biāo)信息或子機(jī)本身偵察的目標(biāo)信息，與目標(biāo)保持一定的距離并跟蹤飛行。目標(biāo)繞飛是無人子機(jī)根據(jù)載機(jī)平臺(tái)共享的目標(biāo)信息或子機(jī)本身偵察的目標(biāo)信息，與目標(biāo)保持一定的距離并繞行飛行。航路點(diǎn)導(dǎo)航飛行時(shí)無人子機(jī)根據(jù)預(yù)先加載給任務(wù)機(jī)的規(guī)劃，按照航路點(diǎn)進(jìn)行飛行，子機(jī)到點(diǎn)后返回到點(diǎn)狀態(tài)，載機(jī)任務(wù)機(jī)再向子機(jī)發(fā)送下一航點(diǎn)位置信息。懸停飛行是指無人子機(jī)在當(dāng)前位置保持懸停飛行。手動(dòng)控制飛行是指無人子機(jī)根據(jù)地面人員操控指令進(jìn)行飛行。

當(dāng)無人子機(jī)進(jìn)入任務(wù)階段后，地面站對(duì)子機(jī)攜帶的EO進(jìn)行控制，首先載機(jī)任務(wù)機(jī)將接收到的地面站控制指令和參數(shù)發(fā)送給數(shù)傳端機(jī)，端機(jī)再通過無線信號(hào)發(fā)送給無人子機(jī)。子機(jī)載荷根據(jù)指令進(jìn)行響應(yīng)，并將響應(yīng)后的狀態(tài)和EO視頻信息回傳給地面站。

若無人子機(jī)需要回收，載機(jī)將回收點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)發(fā)給無人子機(jī)，無人子機(jī)確認(rèn)回收點(diǎn)狀態(tài)信息并將其回傳給地面站，無人子機(jī)進(jìn)入回收階段并朝目標(biāo)點(diǎn)飛行；若無人子機(jī)不需要回收，則載機(jī)不向無人子機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)回收點(diǎn)坐標(biāo)。若無人子機(jī)剩余電量只滿足飛往當(dāng)前回收點(diǎn)時(shí)，無人子機(jī)自動(dòng)進(jìn)入回收階段。當(dāng)?shù)孛嫒藛T發(fā)出子機(jī)進(jìn)入自毀指令時(shí)，無人子機(jī)進(jìn)入人工自毀階段。若無人子機(jī)剩余電量減小到一定門限，子機(jī)自動(dòng)進(jìn)入自毀階段，地面人員也可以發(fā)出指令，中止子機(jī)的自毀。

4.4 無人子機(jī)投放分離過程設(shè)計(jì)

無人子機(jī)投放后需要經(jīng)歷3次分離過程。第一次分離過程中，傘艙蓋分離，一級(jí)減速傘打開，對(duì)無人子機(jī)進(jìn)行減速及調(diào)速姿態(tài)。一級(jí)減速傘展開后，牽引二級(jí)減速傘打開，進(jìn)一步對(duì)子機(jī)進(jìn)行減速。子機(jī)判斷滿足二級(jí)傘開傘條件后，發(fā)出指令點(diǎn)爆連接分離機(jī)構(gòu)，保護(hù)筒和無人子機(jī)分離，子機(jī)空中起槳。最后，無人子機(jī)與二級(jí)減速傘分離，子機(jī)進(jìn)入自主飛行階段。無人子機(jī)投放分離過程如圖7所示。

圖7 無人子機(jī)投放分離過程

4.5 載機(jī)平臺(tái)與無人子機(jī)關(guān)鍵技術(shù)

4.5.1 載機(jī)平臺(tái)與無人子機(jī)的協(xié)同

基于數(shù)據(jù)鏈實(shí)現(xiàn)載機(jī)平臺(tái)和子機(jī)間的自動(dòng)協(xié)同。在本設(shè)計(jì)中，根據(jù)無人子機(jī)實(shí)時(shí)位置和無人子機(jī)數(shù)據(jù)鏈的作用限制，任務(wù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)計(jì)算出所需的任務(wù)航向，并將航線信息轉(zhuǎn)為控制參數(shù)發(fā)送給載機(jī)平臺(tái)，完成對(duì)載機(jī)平臺(tái)的自動(dòng)導(dǎo)引飛行。在后續(xù)設(shè)計(jì)中，除了考慮單個(gè)載機(jī)平臺(tái)和單個(gè)無人子機(jī)的協(xié)同，還需要考慮載機(jī)平臺(tái)與載機(jī)平臺(tái)之間、載機(jī)平臺(tái)和多個(gè)子機(jī)之間的協(xié)同，即完成從獨(dú)立平臺(tái)間的協(xié)同組網(wǎng)到分布式平臺(tái)間的協(xié)同組網(wǎng)。

4.5.2 無人子機(jī)多階段的機(jī)構(gòu)分離技術(shù)

無人子機(jī)前后需要經(jīng)過3次分離過程，兩次降落傘展開并脫傘的過程，以及無人子機(jī)空中起控的過程，相比于美國(guó)從載機(jī)平臺(tái)上空射無人子機(jī)的設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)對(duì)于無人子機(jī)的分離控制提出了較高的要求。但本設(shè)計(jì)帶來的優(yōu)點(diǎn)也是顯而易見的，采用載機(jī)平臺(tái)重力投放、降落傘傘降的減速方式，發(fā)射后，與牢固安裝的機(jī)翼相比，無人機(jī)受載機(jī)平臺(tái)產(chǎn)生的廢氣和載機(jī)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的影響較小。

4.5.3 高效高穩(wěn)懸停無人偵察子機(jī)技術(shù)

對(duì)于遂行高精度偵察的無人子機(jī)平臺(tái)，要求無人子機(jī)任務(wù)載荷能夠快速穩(wěn)定地跟蹤目標(biāo)，其懸停穩(wěn)定性是完成任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)，這里無人子機(jī)采用了共軸雙旋翼技術(shù)，以滿足懸停穩(wěn)定性的要求。影響載荷偵察精度的因素主要有兩個(gè)，一是無人子機(jī)位置漂移，二是系統(tǒng)的姿態(tài)控制。為了保證無人子機(jī)平臺(tái)的位置、姿態(tài)穩(wěn)定性，需要嚴(yán)格控制其俯仰、方位角速率誤差，將俯仰、方位姿態(tài)穩(wěn)定控制限幅速率限定在一個(gè)合適的范圍，以保證任務(wù)載荷快速穩(wěn)定跟蹤目標(biāo)。

4.5.4 目標(biāo)定位及識(shí)別技術(shù)

目標(biāo)觀測(cè)需要實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)區(qū)域的高精度定位識(shí)別。當(dāng)無人子機(jī)處于識(shí)別模式時(shí)，要實(shí)時(shí)跟蹤目標(biāo)，僅依靠載荷本身的跟蹤能力難度較大，還需要依賴載機(jī)本身的移動(dòng)特性。同時(shí)，需采用關(guān)鍵點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)、圖像預(yù)處理技術(shù)、圖像特征提取技術(shù)、圖像對(duì)比識(shí)別技術(shù)、ERR識(shí)別效果評(píng)測(cè)、3D模型生成技術(shù)等技術(shù)手段，加強(qiáng)無人子機(jī)目標(biāo)識(shí)別的能力。

4.5.5 無人子機(jī)隱蔽安全性設(shè)計(jì)技術(shù)

無人子機(jī)隱蔽技術(shù)包括光電隱蔽、降噪控制、反電磁探測(cè)等技術(shù)。對(duì)于共軸雙旋翼無人子機(jī)，要實(shí)現(xiàn)近距隱蔽偵察的目標(biāo)，其降噪控制十分關(guān)鍵。降噪控制可以從兩個(gè)方面進(jìn)行考慮:1)通過技術(shù)改進(jìn)將共軸雙旋翼無人子機(jī)本身的噪聲降低；2)提高子機(jī)平臺(tái)傳感器的探測(cè)能力，使無人子機(jī)能夠在更遠(yuǎn)的距離上探測(cè)目標(biāo)，從而使無人子機(jī)更不容易被敵方發(fā)現(xiàn)。在現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)下，要解決因噪聲帶來的共軸雙旋翼無人子機(jī)隱蔽問題，需要綜合評(píng)估子機(jī)傳感器能力和噪聲程度，得出一個(gè)最小隱蔽探測(cè)距離，無人子機(jī)應(yīng)該在此距離外探測(cè)目標(biāo)。

4.5.6 無線數(shù)傳技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)無人子機(jī)系統(tǒng)與地面平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)交換，必須選擇無線電數(shù)據(jù)傳輸模塊作為它們之間的數(shù)據(jù)傳輸橋梁，完成無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)設(shè)置的傳輸以及遙控和地面平臺(tái)控制命令的上傳。鑒于機(jī)體的載荷限制和尺寸要求，選擇NRF24L01作為數(shù)據(jù)傳輸模塊。工作頻段為2.4 GHz，數(shù)據(jù)傳輸范圍可達(dá)100～200 m，數(shù)據(jù)傳輸速率為1 MB/s，完全滿足本階段設(shè)計(jì)要求。微控制器通過串行USART端口讀取數(shù)據(jù)傳輸模塊的信息，另一端連接到地面平臺(tái)，無人機(jī)位置信息通過數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸?shù)降孛婵刂浦行摹?/p>

5 結(jié)束語

隨著先進(jìn)武器裝備的發(fā)展和作戰(zhàn)環(huán)境的變化，對(duì)無人子機(jī)系統(tǒng)提出了新的要求。當(dāng)下對(duì)無人子機(jī)的需求極其迫切，不管是城市治安或是可能遇到的局部低烈度戰(zhàn)爭(zhēng)，乃至大國(guó)間的體系化戰(zhàn)爭(zhēng)，無人子機(jī)都能開拓新的作戰(zhàn)場(chǎng)景，提供新的解決思路。目前，我國(guó)仍處于無人子機(jī)應(yīng)用的初期探索階段，本文在總結(jié)分析美國(guó)無人子機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景的基礎(chǔ)上，提出了一種基于無人機(jī)平臺(tái)空投偵察型無人子機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景，并就無人子機(jī)掛裝于載機(jī)平臺(tái)，對(duì)載機(jī)任務(wù)系統(tǒng)上進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì)。在空投型無人子機(jī)的后續(xù)發(fā)展中，從無人子機(jī)的角度需要考慮任務(wù)載荷的有效性、匹配性等問題，從載機(jī)平臺(tái)的角度需要關(guān)注無人子機(jī)集群場(chǎng)景下的協(xié)同、回收等問題。就無人子機(jī)而言，其發(fā)展不應(yīng)當(dāng)局限于自身的各項(xiàng)性能要求，而是應(yīng)該從整體出發(fā)，由載機(jī)平臺(tái)推動(dòng)，由需求引領(lǐng)，推動(dòng)無人子機(jī)的探索和發(fā)展。