精彩的彩虹817_風聞
晨枫-军事撰稿人-古今多少事,都付笑谈中2021-10-15 12:44
彩虹無人機是航天科技旗下的,這是中國無人機的生力軍,彩虹-4、彩虹-5在中東大出風頭,成為第一代中國新質軍工產品的佼佼者。在憋了三年之後,彩虹在珠海再次放出大招,彩虹-6和彩虹10很出風頭。彩虹-7缺席,但總師説到,一兩年內可以看到實機首飛,這是比到珠海刷臉更重要的事情。

彩虹-4已經出口到緬甸、巴基斯坦、埃及、沙特、阿爾及利亞和伊拉克

彩虹-5更大、更猛,留空時間達到60小時,改進型將延長到120小時

彩虹-6速度更快,升限更高,載彈量更大

彩虹-7還只是模型,但展示的潛力更加令人遐想

彩虹-10則是垂直起落的,指向另一個發展方向
但最有意思的彩虹是這個小不點:彩虹817。

彩虹817,最小的彩虹可能體現了最天才的設計。本來已經很小巧,不用時旋翼可以摺疊起來,進一步減少尺寸

小東西很小,中國乒乓球隊的水杯大小,重量約0.8公斤,載荷約0.2公斤,典型的微型無人機的個頭
看來彩虹817不是“嫡系”,是“旁系”,否則不會用跳出常規命名序列的817,而不是彩虹-11、彩虹-12什麼的。但這個迷你彩虹説不定是最重要的彩虹,形成比什麼彩虹都大的影響。
首先,在設計上,這堪稱天才,打破了一系列常規。
很多評論都指出,共軸反轉雙旋翼太複雜,使得這個設計“不必要地高配”,這是完全錯失了設計的精妙之處。

直升機用旋翼旋轉產生升力,需要一定的手段產生反扭力,最常見的就是用尾槳

也可以用串列雙槳,這樣前後雙槳都用於產生升力和推力

或者並列雙槳

當然還有俄羅斯卡莫夫最拿手的共軸反轉雙槳
直升機用旋翼旋轉產生升力,需要一定的措施產生反扭力。最常見的是用尾槳,但還有串列雙槳、並列雙槳、共軸反轉雙槳。彩虹817與卡莫夫的共軸反轉雙槳最相似,但也只是相似。兩者實際上是南轅北轍的東西。
用旋翼旋轉產生升力,可以垂直地起飛、降落,這個道理很簡單,做到也不難。難的是如何使得垂直起飛的直升機向前飛,如何控制俯仰和橫搖。光靠旋翼和尾槳是不行的。

主軸(綠色)帶動旋翼槳葉(灰色)旋轉,飛行員的飛控是的控制連桿(黃色,下)上下偏轉“固定滑盤”(藍色,也叫下滑盤),這裏固定只是不隨着主軸和旋翼轉動,旋轉滑盤(紅色,也叫上滑盤)隨主軸和槳葉轉動,但傾轉角度通過滾珠由貼住的固定滑盤決定,俯仰控制連桿(黃色)拖動槳葉邊旋轉邊上下揮舞,實現槳盤指向的改變。槳葉本身還可以改變迎角,以控制出力

共軸反轉雙旋翼就需要上下兩套這樣的複雜機構,看着就頭大,這是卡-26
伊戈爾·西科斯基在30年代發明了這套複雜但有效的機構,至今依然是直升機的基本結構。問題是,一套這樣的機構已經夠複雜了,卡莫夫這樣的需要上下兩套。加上軸套軸的驅動機構,機械複雜性確實很高,用於輕巧、廉價的直升機不合適。
但這是在有人直升機年代的限制,全電無人機時代就新時代新招數了。

仔細看看,沒有任何控制連桿和滑盤結構
在全電時代,可以用固定在中軸上的盤式電動機驅動旋翼,這個不難想到、做到。上下兩個盤式電動機反轉,就自然抵消扭力了,而且中軸和機體並不轉動,有利於載荷觀察。控制上下電動機轉速的差異,可以使得機體繞軸轉動,這個也不難想到、做到。但如果單是要做到這些,彩虹817只需要“一坨”機體,並不需要啞鈴形的上下兩坨。垂吊在旋翼下的一坨還有利於自然穩定。為什麼要多出來上面這一坨呢?
反常即妖,彩虹817的“妖”正在上面這一坨。
反轉雙旋翼做到了穩定,接下來就是要有辦法改變姿態。氣動是一個辦法,滑動配重是另一個辦法,只是在飛機上很少用而已。其實,在萊特兄弟之前,李連達爾已經用滑翔機飛了好一陣了,就是用改變身體位置控制橫滾和改變方向的。彈道導彈再入時,也用這個辦法改變姿態,因為再入初期沒有氣動控制力可用。
下面是educated guess了,因為彩虹並沒有説他們是怎麼做到姿態控制的。但設想啞鈴的上面這一坨里有一個滑軌,用步進電機控制滑塊的移動。這樣,有上下旋翼差速控制把滑軌對準前進方向,滑塊向前滑動,就可控制機體前傾,雙旋翼就在產生升力的同時,產生前飛的推力了。

這裏有十字形的兩根滑軌,傾角控制更加方便,但未必必須,只要一根加上繞軸控制就可以了,當然控制律要複雜一點
這未必是彩虹發明的,其他地方也看到有這樣用滑塊控制重心移動而改變飛行姿態的。可以用十字形的兩個滑軌,兩個滑塊,控制比較方便;或者將滑塊控制與繞軸控制結合起來,節約重量,降低複雜性,但控制律要複雜一點,控制精度也要低一點。看彩虹817上面一坨挺高大,估計是十字軌。
這裏是另一個差別:在理論上,在下面這一坨里加上十字軌,也可以做到滑塊姿控,就像上圖所示。還更加緊湊。但重量垂吊在旋翼下,容易過度穩定,滑塊需要移動很大幅度才能起作用。上下平衡的啞鈴型降低穩定性(但不是不穩定),滑塊移動幅度不需要那麼大,就可以達到相同的姿控效果了。
這樣的飛行和控制機制在理論上也可以用到大型直升機,但大型直升機的全電驅動問題現在還解決不了,有人的要求和無人的也不一樣,所以這是微型無人機獨特的機會。
但這樣一個微型無人機的用處可太大了。首先,這東西軍用的話,除了遙控和載荷要達到軍標外,其他民標就可以了。故障了,損失了,換一個再上,反正也沒幾個錢。丟失了,繳獲了,也沒有什麼大不了的。
這東西也不重,無人機加載荷才1公斤,和過去的反坦克手雷差不多,完全在步兵可攜帶範圍裏。15分鐘的續航時間對步兵班也夠用了。如果是機械化步兵班,車上裝一箱也沒有多重。
但步兵班手裏有幾個這東西,那就厲害了。帶上攝像頭,可以飛過去到前面院落或者山坡上的山洞口看個究竟,帶上榴彈則是巡飛彈了。估計是遙控的,但要改造成自主制導也沒有什麼難的。步兵把手裏“戰略步槍”拍下來的目標圖像通過數據鏈上傳到迷你彩虹,然後放飛,接下來就是到敵人面前炸個滿臉花了。只要距離在步兵輕武器射程內,遙控也沒有什麼大不了的。甚至可以飛到半途打開紅色閃光燈指示自己的位置,便於遙控,更吸引敵人的注意力和火力。誰都不會看着這麼個小東西飛過來而無動於衷的,但這就是步兵班發揚火力和機動的時候了,乘敵人注意力被迷你彩虹吸引過去的時候,摸上去打,或者趁機脱離戰鬥。
這還可以從飛機上拋下來,用翼傘減速還可以滑翔一段,避免飛機飛越陣地。然後把遙控權交給地面的戰友,由他們控制去打擊所需的目標。試想:
“喂,小飛哥,拋7個寶葫蘆下來唄。”
“餓了吧忙着呢,我們美團要不要?”
“我們不挑食,誰來都行。”
“來啦,接着。”
這等於飛機幫着送彈藥了。
彩虹817也有廣泛的民用應用。這樣的廉價雙旋翼比大疆那樣的四旋翼的成本還要低,作為玩具或者工具,有廣泛的民用前景。

連接翼作為概念已經存在很久了,但無偵-7是第一個實現的

“神鵰”雙體無人機是另一個突破常規思維的產物

如果説飛鴻901巡飛彈還能找到外國現有產品的影子

飛鴻97這樣就直逼世界領先水平了
在過去幾年裏,中國航空科技是世界上最活躍的。在常規飛機方面,中國航空還是追趕為主。但在無人機方面,由於門檻低,應用範圍大,貨架元件齊備,新發明的門檻很低。同時,軍民應用的需求旺盛,使得各種新發明都有機會得到檢驗,優勝劣汰。無偵-7這樣的連接翼在航空科技界裏討論了很多年了,但中國直接就做出來了,彩虹-10的帶外翼傾轉旋翼也是,還有至今依然猶抱琵琶半遮面的“神鵰”雙體無人機。現在又加上彩虹817。幾近內卷的激烈競爭也逼迫廠家創新,彩虹817這樣的新質無人機會越來越多。好事!
接下來要在小渦扇、小渦槳方面取得突破,還要在飛控、載荷方面更上一層樓。飛得高高的,讓美歐擔心如何拖住中國的發展步伐吧,中國只需要考慮如何領先。