警惕飞过头顶的“鸟”

——微型空中飞行器即将走向战场
刘映国
美国国防部国防高级研究计划局正在研制微米级的微型空中飞行器,翼展约15厘米, 形状如空中普通飞鸟。作为未来战场上探测装置的一部分,它的主要功能是完成包括空中监 视、生化战剂探测、目标确认、通信转播、空中布雷以及对大型建筑物和设施内部的侦察任 务。这是未来城区作战中尤为重要的装备之一。
“空中飞鸟”的问世
微型空中飞行器的研制方案,是由麻省理工学院的林肯实验室在研制一种小型空中监视 平台时提出的。美国国防高级研究计划局宣称:“尽管用于此类飞行器的探测装置尚未成 型,但目前的技术水平已基本具备,该方案代表着微型探测装置的发展趋势。”国防高级研 究计划局已经组成了包括工业界和军方代表在内的专题研究小组,帮助确定任务和探讨如何 最佳地应用现有技术;同时,还通过一些商用研究计划来进行预研,并决定从1998财年开 始,在三年内对该项研究投资3500万美元。 专题研究小组已经为微型空中飞行器提出了一系列参数,并计划在未来三年内对各个参 数进行测试。这些参数为:飞行器长度6~20厘米、总重量10~100克、平台承载重量1~ 18克、巡航速度30~65千米/小时、续航时间20~60分钟、最大飞行距离1~10千米。
技术难关待突破
研制此类微型空中飞行器面临的最大挑战是解决其体积问题。美空军战术技术办公室主 任迈克·弗朗西斯认为:“飞行器翼展确定为15厘米。这个数字是建立在对其体积和飞行 速度充分考虑的基础上。鸟类和昆虫可以更小的体积在空中自由飞行,尽管人类对此已有很 充分的了解,但要使各种装置以更小的体积在空中飞行,还要对其原理进行认真的探索研 究。”在空中飞行控制方面,面临的挑战是解决其转向力的问题,转向力通常要比正常飞行 动力高出1~2个数量级。有关人士认为,微米涡轮发动机可作为一种备选方案。 另一个难点是解决能量贮存问题。为实现持续飞行,目前用于贮存能量的高能锂电池需 从200~500焦/克提高到700~900焦/克;电池的输出功率需从0。 06~0.2瓦/克提高到0.5瓦/克;无刷电机输出功率则需从200毫瓦/克提高到500毫 瓦/克。 微型飞行器的核心技术是机体结构设计。由于机体结构体积极小,其容量和承载重量都 受到限制,因而不能像通常的侦察装置那样,给其元器件加上外壳且不影响其他部件的性 能。专家们还指出,该飞行器的电子器件的集成度要远高于今天所能达到的水平,制造工艺 同样是这项研究工作所面临的最大困难。 通信能力的提高也是急待解决的问题之一。采用毫米波通信,其最大传输距离可望在未 来三年内从3千米延伸到10千米。由于GPS导航系统需要的天线太大,而且导航精度不能 满足此类微型飞行器的要求,因此,如何对该飞行器进行导航和飞行控制仍然需要进一步探 索。 探测器技术目前已经比较成熟,但在微型探测器制作方面仍有大量工作要做,如图像探 测、声音探测以及生化战剂检测,都需要具有特殊的功能。 另外,探测器的重量是问题的关键,如研制重量为1克的可见光成像器,是目前该类成 像器极限重量的1/10;研制重量为10克的非冷却红外成像器,而目前的重量为30克。美 国防务空中侦察办公室已提出了可见光照相机的研制方案,该相机的体积为12×8.5毫米, 成像孔径为2.6毫米,视场角为40×40°,分辨率为0.7米,成像速率为每秒0.5幅,该 照相机的重量小于1克,耗电量不足25毫瓦。
广阔的应用前景
由装在机身内的微型计算机进行控制,该飞行器可在建筑物内部、树林或障碍物之间自 由飞行,它将成为未来战场上收集信息、探测情报、检测有毒物质的能手。这种翼展仅15 厘米的微型空中飞行器,具有目标小、无噪声、易隐蔽、侦察探测范围广等特点,已受到美 国军方的极大关注。它在军事上的主要用途是:(1)弥补侦察卫星和侦察飞机的空白区,侦 察它们监视不到的死角;(2)执行间谍侦察任务,可在和平时期秘密收集敌军各类情报;(3) 可进入核、生、化污染区进行检测,并迅速确定生化战剂类别以便及时控制污染区;(4)涂 上强反射材料后在空中飞行作诱饵,以探测敌方的防空部署和雷达性能参数;(5)装备前沿 作战部队,帮助士兵观察山背后、建筑物和掩体内的敌情。