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    未來戰爭中的奇兵

      一架手掌大小的無人機,能像鳥一樣地飛行,具有昆蟲的智商,可提供10公里遠目標的實時圖像,這在10年前是不可想象的,而現在卻即將變為現實,這就是正在加緊研制中的微型無人機(MAV)。這種無人機是90年代中期才出現的,采用了當今頂尖的高新技術,15厘米翼展的無人機很快將具有10年前3米翼展無人機所具有的性能。微型無人機對于未來的城市作戰具有重大的軍事價值,在民用領域也有著廣泛的用途。

    “微星無人機”

      所謂的微型無人機,是指翼展和長度小于15厘米的無人機,也就是說,最大的大約只有飛行中的燕子那么大,小的就只有昆蟲大小。微型飛行器從原理、設計到制造不同于傳統概念上的飛機,它是MEMS(微機電系統)技術集成的產物。要想研制出如此小的無人機面臨著許多技術及工程問題。

      最大的困難是動力問題。在微型無人機的開發中,近期最大的困難是發動機系統及其相關的空氣動力學問題,而發動機又是關鍵,它必須在極小的體積內產生足夠的能量,并把它轉變為推力,而又不增加過多的重量。

      不同的空氣動力學原理。由于尺寸小速度低,微型無人機的工作環境更像是小鳥及較大昆蟲的生活環境,而人們對于這種環境中的空氣動力學還知之甚少,其中的許多問題,都難以用普通空氣動力學理論加以解釋。

      由于微型無人機只能低速飛行,層流占主導地位,它引起較大的力及力矩,這可能要求用三維方法解釋它的空氣動力學。微型無人機的機翼載荷很小,幾乎不存在慣性,很容易受到不穩定氣流、如城市樓群中的陣風以及風雨的影響。

      飛行控制。怎樣控制微型無人機的飛行是另一個難點。首先要有一個飛行控制系統來穩定微型無人機,至少增加其自然的穩定性。這樣在面臨湍流或突發的陣風時可以保持其航線,并可執行操作人員的機動命令。若微型機需要對目標成像的話,還需要穩定瞄準線。

      為使微型無人機自主飛行,要采用重量輕、功率低的GPS接收機,低漂移量的微型陀螺儀和加速度計,也可以利用地理信息系統提供地形圖導航。GPS可以大大提高微型機的能力,但目前它在功率、天線尺寸、重量及處理能力等方面均存在不少問題,需要加以解決。而且,系統還要不受電磁波及無線電頻率的干擾,要求通信電子元件的質量/功率效率極高。

      通信。一旦飛到空中,微型無人機需要保持它與操作人員之間的通信聯系。由于體積重量的限制,目前只能采用微波通信方式。盡管微波可以傳播大量的數據,足夠進行電視實況轉播,但它卻無法穿透墻壁,因而只能在視距內使用它,微型無人機的尺寸小限制了無線電的頻率及通信距離。當微型機飛出視距或視線被擋住時,就需要一個空中的通信中繼站,中繼站可以是另一架飛機或者衛星。

      偵察傳感器。要想在戰場上實際應用,微型無人機還需要攜帶各種偵察傳感器,如電視攝像機、紅外、音響及生化探測器等。這些都必須是超輕重量的微型傳感器,因而部件小型化是傳感器技術發展的關鍵。

      美國正大力開發微型無人機技術,并研制各種微型無人機平臺,有固定翼、旋翼及撲翼式三種。

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