关闭

帖子主题:揭秘:美军“捕食者”无人机 MQ-1工作原理

共 1405 个阅读者 

  • 头像
  • 军衔:陆军中校
  • 军号:5064912
  • 工分:91611
  • 本区职务:会员
左箭头-小图标

揭秘:美军“捕食者”无人机 MQ-1工作原理

军事指挥官们要应用各种战略和战术,力求以最少的资源和战斗人员来给敌人造成最沉重的打击。这正是开发RQ-1和MQ-1型“捕食者”无人机的核心原则。

揭秘:美军“捕食者”无人机 MQ-1工作原理

“捕食者”无人机

这种高科技飞行器可以由远离战斗危险数公里之外的机组进行控制,并能够在最危险的战场上执行侦察、战斗和支援任务。在最糟糕的情况下,即使有一架“捕食者”飞机在战斗­中损失了,那么作战人员也只需派出一架新的无人机,而且在短时间内就可以把它送上天空——整个过程中不会发生常规飞机坠毁所导致的人员伤亡或被俘的惨重损失。

在本文中,我们将带您了解“捕食者”无人机的飞行系统、传感器、武器和人员配备,以及军队如何利用“捕食者”保证空中及地面人员的安全。

“捕食者”无人机是一种中高度、大航程的飞机,它的操纵方式与其他小型飞机非常相似。

揭秘:美军“捕食者”无人机 MQ-1工作原理

揭秘:美军“捕食者”无人机 MQ-1工作原理

飞机的主轴由一台Rotax 914型发动机驱动。这是一种四缸、四冲程、101马力的发动机,类似的发动机一般多用于雪地车。主轴驱动“捕食者”的可调螺距式双叶螺旋桨推进器。推进器为后置,为飞机提供推力和升力。负责远程控制的飞行员可以改变螺旋桨的桨距,以提高或降低飞机的飞行高度,并能使飞机达到最快217公里每小时(120节)的速度。此外,翼展为14.8 米的飞机机翼也可以提供部分升力,让“捕食者”的飞行高度能够达到海拔7,620米。细长的机身和倒V字形的尾翼为飞机增加了稳定性,而推进器下面的单个方向舵可以操纵飞机的飞行。

“捕食者”的机身是由碳纤维和石英纤维混合以后,再用“凯夫拉”纤维材料调和而成的。机身的下面使用诺梅克斯、泡沫和木材压制而成的层合板进行保护。在层合板的各层中间夹入了一种高强度织物,以便为内部元件提供绝缘环境。结构中的翼肋部分由碳/玻璃纤维带加上铝质材料制成,传感器外壳和轮子也是铝质的。

机翼的边缘为钛质,并布有微小的渗漏孔,可让乙二醇溶液从内部容器中流出,以除掉飞行过程中在机翼上所结的冰。

“捕食者”无人机所使用的是很普通的机械系统。飞机的电子器件由一台3瓦特的起动发电机或交流发电机来供电,此外还有辅助的电池。首尾两个油箱中含有橡胶油囊,可以通过机身顶部的油孔方便地注油。要启动发动机,操作员可将起动发电机或地面电瓶车的线路连接到位于机身底盘外侧的起动发电机控制接口。要停止发动机时,操作员只需拉下位于飞机侧面一个机翼后方的切断开关即可。

引擎相关信息

“捕食者”的两个油箱一共能携带270公斤、辛烷值在95到100之间的往复式飞机发动机燃油。

“捕食者”使用7.6升标准机油进行润滑。

除了通风系统之外,还采用了传统的车用防冻剂来冷却发动机。

机身里装有两个3.6公斤、14安培小时的镍镉电池组,以备在发动机或交流发电机出现故障的紧急情况下继续供电。

作为一架飞机,“捕食者”无人机比起我们想象的遥控飞机复杂不了多少,但这种简单的设计却非常好地实现了“捕食者”的目标功能。在下图中,您能看到飞机各个组成部分的布局:

揭秘:美军“捕食者”无人机 MQ-1工作原理

1合成孔径雷达(SAR)天线

2惯性导航系统/全球定位系统(GPS)

3Ku波段卫星通信天线

4盒式录像机

5GPS天线(左右各一)

6APX-100型敌我识别应答机

7Ku波段卫星通信传感器、处理器、调制解调器组件

8机顶C波段全方向天线架

9头部燃料电池组

10尾部燃料电池组

11附件箱

12发动机冷却风扇

13油冷却器/散热器

14 914F型发动机

15尾部伺服系统(左右各一)

16电池组#2

17电源

18电池组#1

19尾部仪器箱托盘

20次控制模块

21合成孔径雷达处理器/AGM-114电子组件

22主控制组件

23前舱航空电子设备托盘

24ARC-210接收机/应答器

25飞行传感元件

26视频解码器

27除冰控制器

28电光/红外线传感器/AN/AAS-52(V)1电子组件

29前舱载重托盘

30冰探测器

31合成孔径雷达(SAR)接收器/应答器

32机鼻摄像机组件

在下面几个部分,我们将了解这种朴实无华的飞机如何以其特殊功能打破战斗的平衡。

RQ-1型飞机是用于侦察用途的“捕食者”无人机。字母“R”是美国国防部代表侦察机的符号,字母“Q”则代表无人驾驶或自动运行的武器、车辆或飞行器。

“捕食者”采用简单轻质的机身设计,使飞机能够携带204公斤重量的有效载荷,再外加一个378.5升的油箱。由于“捕食者”的重量很轻,因而它可以携带很大的油箱,而且单位油耗运行里数很高,这些都是作为一架侦察机的最大优点。“捕食者”能够在满载的情况下对敌方目标实施长达24小时的监视。

揭秘:美军“捕食者”无人机 MQ-1工作原理

RQ-1型飞机在执行任务时会使用一组机鼻摄像机来进行监控

RQ-1使用了一批当今最先进全彩机鼻摄像机,主要用于为飞机导航

可变光圈摄像机(类似于传统的电视摄像机),是“捕食者”的主要“眼睛”

可变光圈红外摄像机,在暗光和夜视条件下拍摄

合成孔径雷达(SAR),用于透过雾气、云层以及烟幕进行观察

所有位于飞机前表面的摄像机都可以生成全动态视频以及静止雷达图像。

RQ-1能赶在先头部队或车辆到达之前,为指挥部提供敌方位置的实时图像,这些信息可以使战场指挥官迅速准确地判断出敌方的实力,并决定如何部署和调动军队。当然,“捕食者”最大的优势在于不但保持了传统侦察机的所有优点,同时还不会将飞行员暴露在敌方环境中。

如果说还有一种方式比使用无人驾驶飞机来协助作战决策更有优势的话,这种方式只能是让无人飞机直接为士兵战斗,而这正是“捕食者”MQ-1型猎手/杀手无人机大显身手的舞台。将摄像机阵列更换为多谱瞄准系统(MTS),再为“捕食者”装载两枚海尔法导弹,就使飞机从一名战场侦察员转变成了杀伤力很强的自动化战士。MQ-1中的字母“M”是美国国防部代表多用途飞行器的符号;事实上,加装了MTS系统和海尔法导弹的“捕食者”就是一架名副其实的多用途战斗机。

MTS系统中包含AGM-114海尔法导弹瞄准系统、光电红外系统、激光指示器和激光照明器。所有这些组件为“捕食者”及其操作人员提供了在各种战斗环境下寻找目标的多种渠道。“捕食者”通过位于飞机机鼻附近的MTS球状转塔,发射一束激光或红外线。这束激光有两种用途:

光束照射到目标上发出脉冲信号,让海尔法导弹尾部的激光导引头发现目标。

机载计算机利用这种光束来进行弹道和距离计算。

MTS系统中还包含各种用于计算风速、风向以及其他战场变量的传感器,根据它们收集的所有数据,确定导弹的发射方案。这一过程被称为“描绘目标”。一旦成功描绘目标,MQ-1飞机将能发射自身携带的导弹以摧毁目标,或者把发射方案传送给其他飞机或地面部队,以便它们摧毁目标。

揭秘:美军“捕食者”无人机 MQ-1工作原理

MQ-1型无人机的战斗效率已经在近期的数次冲突中得到验证,其中包括发生在阿富汗、波黑、科索沃、伊拉克和也门的冲突。

“捕食者”曾经和有人驾驶飞机并肩战斗,也曾为地面部队提供过空中支援,还曾对敌方防空力量尚未被完全压制的地区实施打击。另外,它们还可以代替载人飞机在非常危险的环境中(如远海或受到生化污染的环境)执行任务。而且,即使在装载了MTS系统之后,“捕食者”MQ-1型无人机仍能有效地执行战场侦察任务。

对于战斗型号的“捕食者”无人机来说,也许最受非议的用途就是秘密空中暗杀了。2002年2 月7日,美国中央情报局使用一架武装“捕食者”攻击并摧毁了一队被怀疑运送基地组织恐怖分子的SUV越野护航车队。2002年11月3日,中央情报局使用一架“捕食者”在也门发射了一枚海尔法式导弹,命中一辆小汽车,击毙了被认为与科尔号驱逐舰爆炸事件有关的基地组织头目Qaed Senyan al-Harthi。尽管“捕食者”的这种用途非常罕见,但如果使用传统方法,这些任务中没有一个能在不威胁美军部队生命的情况下完成。根据美国国防部的观点,“捕食者”不仅仅是一架飞机,而是一套系统。这一观点源于“捕食者”独特的部署和控制方式。

“捕食者”无人机的远程引航站

揭秘:美军“捕食者”无人机 MQ-1工作原理

完整的系统包括四架“捕食者”(带有传感器)、一个配有飞行员和传感器操作员的地面控制站(GCS),以及一个“捕食者”主卫星链路通信套件。

揭秘:美军“捕食者”无人机 MQ-1工作原理

地面上有技师以及与飞机相关的支持人员,整场“表演”需要大约82个人才能成功完成。这样一个紧密合作的团队能够利用四架“捕食者”飞机,对地面控制站周围400海里半径区域内的目标实施24小时的监视。

“捕食者”能够自动运行,并且自动执行计划侦察等简单任务,另外它也能在机组人员的控制下运行。每一架“捕食者”无人机的机组包括一名飞行员和两名传感器操作员。飞行员使用标准飞行驾驶杆和相关控制系统来驾驶飞机,这些控制系统通过C波段视距数据链路将指令发出去。当操作超出了C波段的范围时,将使用Ku波段卫星链路,在卫星和飞机之间传播命令和应答。飞机通过L-3Com卫星数据链路系统接受命令,飞行员和机组则根据从飞机接收到的图像和雷达数据来决定如何控制飞机。

“捕食者”的飞行员将这种方式比作透过模糊不清的摄像画面来观察和驾驶飞机,这和在座舱中驾驶传统飞机有着天壤之别。“捕食者”的飞行员必须依赖机载摄像机来观察飞机周围的情况。对于机组人员来说,能见度受限的缺陷是为了提高人员安全而付出的代价。

揭秘:美军“捕食者”无人机 MQ-1工作原理

“捕食者”的飞行员将这种方式比作透过模糊不清的摄像画面来观察和驾驶飞机。

“捕食者”的最大优点之一就是整个系统都是可以完整运输的。飞机可以分解成六个部分,封装在一个叫做“棺材”的巨型板条箱内运输。“棺材”中包含:

揭秘:美军“捕食者”无人机 MQ-1工作原理

机身

机翼

尾翼面

起落装置

推进系统

两个有效载荷/电子设备舱

系统的最大组件是地面控制站(GCS)。地面控制站带有轮子,可以滑进运输机中。“捕食者”的主卫星通信链路包含一个6.1米的圆盘卫星天线及辅助装置,这个部件同样可以拆开。“棺材”(GCS)和卫星链路系统可以同时装进一架C-130“大力神”或者C-141“运输星”运输机的货舱中。整套系统就是这样从一个任务地点运输到下一个任务地点。到达指定地点之后,每台“捕食者”可以由4名机组人员在8个小时以内组装完毕。

“捕食者”组装完毕等待起航

揭秘:美军“捕食者”无人机 MQ-1工作原理

由于系统拥有灵活而轻松的运输方式,使得相关人员能够迅速地在世界任何地方迅速部署一个完整的4 机“捕食者”系统。目前,印第安纳斯普林空军备用机场的第11和第15侦察中队负责监管“捕食者”的一切工作。

“捕食者”正在不断推出新的改型,使飞机的功能得到不断扩展。通过修改机身,将翼展增加到26米,新型“捕食者”将能达到15,240米的最大飞行高度。最新的机型叫做MQ-9“牵牛星”。在和平时期,该飞机将用于科学及大气研究。美国海军和海岸警卫队也将拥有各自型号的“捕食者”无人机,以供监视和侦察使用。

“捕食者”并不是美军使用的唯一无人机。从20世纪90年代初到现在,RQ-2“先锋”、RQ-3“暗星”、RQ-4“全球鹰”、RQ-5“猎人”、RQ-6“超骑手”以及 RQ-7“影子”等型号飞机也都被用于侦察用途。但是,“捕食者”及其改型是唯一带有战斗性能的无人机,也是与载人战机并肩作战配合最好的无人机。

随着远程控制的自动作战单元的添加,我们似乎可以看到军事科技的发展趋势:自动化的战士在前线执行任务,而人工控制员则安全地坐在后方的计算机终端前参与战斗。

      打赏
      收藏文本
      3
      0
      2012/12/28 21:38:23

      网友回复

      • 军衔:陆军上等兵
      • 军号:5791080
      • 工分:247
      左箭头-小图标

      非常详细

      2013/2/5 9:46:40
      左箭头-小图标

      如果有不对的地方请指正!!!

      2012/12/28 21:41:35

      我要发帖

      总页数11页 [共有3条记录] 分页:

      1
       对揭秘:美军“捕食者”无人机 MQ-1工作原理 回复