中國飛機插上“隱形的翅膀”:可瞬間隱身

09-12

喜歡軍事的觀眾朋友都知道,軍工產品,對產品的性能、質量,要求都很高;而且隨著新科技新技術的不斷發展,不少新穎獨特的高精尖軍工產品,需要軍工企業、民營企業聯合作戰、發揮各自的技術優勢,共同研發、生產。那軍民融合的高精尖產品,有哪些能讓我們近距離看一看,一飽眼福呢?這些高性能的軍工產品又是如何軍民融合,最終研發、生產出來的?今天《經濟半小時》記者帶您去成都,先去看看中國最新一代的察打一體無人機。

中國察打無人機關鍵性能超越美機 電量耗盡也能安全返航

在成都,記者見到瞭中國新一代無人機 —— 翼龍Ⅱ型察打一體無人機。這款新型無人機是由航空工業成都飛機設計研究所自主研制的,翼龍Ⅱ型無人機長 11 米、高 4.1 米、翼展 20.5 米,最大飛行高度為 9000 米,最大飛行速度每小時 370 千米;其最大起飛重量達到 4.2 噸,可以 20 小時持續任務續航。

翼龍Ⅱ不僅可以用於執行偵察、監視和對地打擊等任務,還能夠進行情報收集、電子戰、搜救,適合於軍事任務、反恐維穩、邊境巡邏和民事用途。

2017 年 2 月 27 日,在我國西部某機場,翼龍Ⅱ作為我國新一代察打一體無人機,成功實現首飛。它標志著,我國已自主掌握航空裝備的關鍵技術,成為繼美國之後,具備新一代察打一體無人機研制能力的國傢,躋身世界一流察打型無人機行列,有望在無人機領域實現在全球航空競爭彎道超車。翼龍Ⅱ , 既是國傢整體實力提升和航空工業進步的顯著標志,也是中國的又一張亮麗的名片!

那麼,這樣一款高性能的無人機究竟是怎樣設計、研制的?記者聯系上翼龍系列無人機總設計師李屹東,當記者找到他時,他正在翼龍Ⅱ無人機的組裝車間裡忙碌著。

中國航空工業集團成都飛機設計研究所副總師 翼龍系列無人機總設計師李屹東:其實對搞無人機而言,我們覺得最大的挑戰,還在於飛機的人工智能能力上。不但要考慮發動機的自動啟動,而且同時要規劃出一條飛機的備降航線出來,備降航線是要基於無人機本身是沒有動力的。

我們知道,飛機在飛行過程中,總會遇到一些突發事件,比如氣候突然變化或者機械故障等等,假如一架無人機在空中突然遭遇機械故障,在沒有地面人員操控的情況下,無人機能自主選擇備降機場,並順利降落嗎?這個問題曾經困擾瞭李屹東很久。

李屹東:我們這裡邊借助瞭美國航天飛機的自主反饋的技術,因為大傢知道,航空飛機的返回,它也是無動力的,滑翔控制,我們在這個基礎之上,又優化瞭一種機場選取的問題。哪些機場是最優的?這個是一個優化算法的問題,所以我們把這兩者進行瞭結合,提供瞭我們的處理方案。

現在的翼龍Ⅱ無人機就是借鑒瞭航天飛機的滑翔控制技術,可以保證無人機在遇到突發狀況的時候,自主找到機場備降。

解決瞭這個世界難題,新的問題又來瞭。無人機主要靠衛星通信設備和地面保持聯系,衛星通信設備怎麼設計安裝更科學,既讓它和飛機的整體佈局融為一體,又能夠始終保持和地面指揮部的通訊暢通呢?

經過反復試驗,李屹東和他的團隊終於給衛星通信設備找到瞭最佳擺放地點,但隨後他們在試驗中又發現,無人機在空中接收到 36000 公裡衛星信號後,再通過機身電腦自主操作,中間有個大約幾秒鐘的延遲時間,這就造成接收信號和操控指令信號不一致的問題,加上空中飛行速度快,很容易造成無人機誤判。別小看這幾秒,由於翼龍系列無人機本身裝載有導彈,嚴重延時甚至會影響導彈發射的大問題。針對這個問題,他們研制瞭一個時間延遲補償器。

除瞭技術上的難題外,李屹東他們還要不斷滿足國外客戶的定制要求,不斷對翼龍系列進行改進。像這款翼龍Ⅱ型無人機,就是根據客戶提出的需求,在翼龍 I 型的基礎上,將武器外掛點由 2 個增加到 6 個,導彈數量由 2 枚增加到 12 枚,並且根據打擊目標環境不同,配置各種精確制導和非制導的導彈、炸彈、火箭等武器。而在海外一些實戰中,研發人員發現,有的時候,無人機偵察識別判斷真假目標比打擊更為重要。這才是察打一體無人機一個很重要應用的方向。

目前,翼龍已經發射各種武器上千枚,命中率保持在 90% 以上。在國外用戶中,翼龍無人機參與多次反恐作戰、邊境控制、情報收集等任務,飛行時數已達數萬小時,也因此贏得瞭“戰時尖兵、平時工兵、處處可用”的聲譽。

和同級別的美國的 MQ9 無人機相比,翼龍Ⅱ隻能飛到 9000 米,而 MQ9 能飛到 12000 米。但 MQ9 死神無人機的發電系統,沒有足夠的餘度,前年大概摔瞭好幾架,翼龍Ⅱ能夠確保飛機,在同樣的故障情況下安全返回。

毫無疑問,翼龍Ⅱ型無人機已經躋身世界無人機市場的前列,但是,很可能讓大傢感到意外地是,翼龍Ⅱ型無人機,有 60% 的設備是由民營企業生產制造的。

民營企業成功研發隱身防護材料 20 多種功能輕松讓飛機隱身

一款躋身世界一流的高科技產品 -- 翼龍系列無人機,竟然有 60% 多的設備來自民營企業,那這些民營企業是怎樣一步一步攻克軍工質量難關,跨入邁進軍品生產大門的,實現民參軍的?軍用企業是如何借鑒民營企業優勢,做到軍擁民的?軍民融合之路又給我們自主創新發展,帶來什麼樣的啟示?

9 月 1 日這天,四川航龍航空工業有限公司負責人何雄,帶著幾名員工,在龍泉驛的山坡上,用熱紅外成像儀,對一種新型迷彩材料,做隱身測試。二號車現在覆蓋瞭隱身材料,完全與背景融合,基本無法識別是一臺汽車。

四川航龍航空工業有限公司董事長何雄:這種外表看上去跟一般迷彩佈料沒什麼區別的新型隱身材料,叫多頻譜隱身材料。它不僅防水阻燃、防酸、堿、鹽,抗紫外線;而且還防可見光、紅外線、雷達、毫米波、激光等這些多頻譜的偵察,具備 20 多種防護隱身性能。

今年 49 歲的何雄,最初做民用勞保用品,後來改做軍工勞保用品,至今已經 20 多年瞭。2012 年,一次和部隊偶然接觸中,他註意到停放在野外的各種武器裝備,基本上是用偽裝材料來防護的,沒有專門的隱身防護材料。這讓他看到瞭新的商機和市場。

有瞭很好的想法,市場定位也精準,就是想給野外停放的各種武器裝備,穿上可以隱身防護的復合型隱身材料。但在具體研發制造時,何雄卻遇到瞭大難題:市場上的隱身防護材料,基本都是單一性能,沒有發現有 20 多種功能,都集中在一起的復合隱身材料,甚至有學者認為把幾十種功能融合到一起根本行不通。但性格有些倔犟的何雄始終不甘心,最初,他和研發人員也想過不少辦法,比如,在原材料上塗刷一層專用膠水,起防水或者阻燃等作用,但結果是,原材料重量增加瞭,防得瞭水,又阻不瞭燃,至於防輻射、隱身性能等就更不用想瞭。怎麼辦?在大量調研、認真思考後,他和研發人員,打破常規、逆向思維,從原材料上找突破。

何雄:最後發現高分子材料,具有這些功能的部分功能,那麼我們就采用瞭一些阻燃的高分子材料,防水的高分子材料。

這種新的高分子復合紡織材料,其中重要的一項,就是添加瞭石墨烯。石墨烯是英國曼徹斯特大學物理學教授安德拉海姆和他的學生,在 2004 年發現的,並於 2010 年獲得諾貝爾物理獎;石墨烯是目前發現的一種新材料,被業內人士稱為“黑金”,是新材料之王。

電子科技大學教授 薛衛東:石墨烯它是目前發現的最薄的材料,它的厚度隻有 0.35 納米,也是發現強度最大的,它的強度是鋼鐵的 100 倍,石墨烯它具有非常好的柔韌性,它的彈性收縮量可以達到 20%,同時石墨烯具有非常好的光學性能。它的透光率可以達到 97.7%。

能做多頻譜隱身的高分子復合材料總算找到,何雄又進行瞭技術攻關,將迷彩顏色加工、塗抹到表面光滑的高分子復合材料上去,而且做到瞭既防水又阻燃等防護隱身作用。2015 年,經過幾年的努力,集 20 多種功能於一體的多頻譜隱身材料終於研發成功。隨後,何雄和研發人員從民用汽車上做隱身測試,再逐步運用到軍用直升機等武器設備上,做隱身防護測試。

何雄:測試距離大概是在一公裡、兩公裡至五公裡,用紅外儀器,用雷達、用無人機在空中進行偵查。左邊這架飛機覆蓋瞭隱身材料的部分,已經有很明顯的熱度斑點,完全與背景融合。右邊這架飛機沒有覆蓋隱身材料,那麼它的棱角、門窗、旋翼都是很清晰的,能夠看到。

目前這種軍民兩用的多頻譜隱身材料,正在一些軍用、民用行業推廣運用。

何雄:不但對武器裝備可以使用,還可以做帳篷,機庫、移動的哨所,這些都可以用;如果作為民用,那這個范圍就更廣瞭,比如說做成雨衣,做成航海服裝,做成職業服裝,做成防火的一些,比如說座椅,飛機座椅,窗簾地毯等等。

這個形狀比較奇特的工具平臺,相信很多人沒聽過也沒見過。它叫可重構柔性型架,就是可重新搭建、組合的工具平臺,每架飛機的裝配、維修,都離不開它;這種工具平臺,可以理解為一種精準模具,確保每一架飛機裝配的零部件都是標準化、模塊化;它和建樓房用的腳手架有點類似,隻不過這種型架更專業、更精確。尤其在兩軍交戰時,戰機受損,需要快速維護、補給,這種新型獨創的柔性型架的優勢就凸顯出來。

自主研發出這種可重構柔性型架的人,叫黃海基,今年 73 歲,與航空機械打交道已經 40 多年,他所在的研發團隊,獨創的可重構柔性型架,填補瞭國內空白,在業內引起瞭不小的震動。

黃海基告訴《經濟半小時》記者,傳統型架主要的弊端就是,先有飛機,然後再根據每架飛機,專門制作一個型架,生產周期長,一般需要 5 個月;型架上面不僅零部件多,很多還是焊接的,不能移動;而且型架隻能用一次,第二架飛機還得重新做一個型架,用一次廢棄一個型架。浪費不說,還很難實現飛機裝配零部件標準化、模塊化。怎麼化繁為簡,改變、創新呢?

黃海基和研發人員從孩子玩的積木中得到啟示。將傳統型架焊接部分的 160 多個零部件,改為可以自由伸縮、高低長短可靈活調節的 13 個品種,而這 13 個品種又可以根據需要自由組合,真正達到多、快、好、省,基本解決瞭飛機裝配、維修平臺的問題。為保證這種柔型架的框架結構,確保不變形、不走樣難題,黃海基和研發人員還專門發明瞭一個定位銷,也叫鎖緊銷。

黃海基告訴記者,這種獨創的定位銷,確保瞭型架框架結構不變形,精準度控制在正負誤差 0.1 毫米以內。此外,為瞭讓框架上的每一個零部件也精準到位,黃海基研發團隊又發明瞭一種膨脹定位銷,保證瞭可重構柔性型架的精確度。

2013 年,該兩項發明已獲得國傢專利,填補瞭國傢空白,先作為一個器械標準,逐步把它升成國傢標準,應用范圍比較廣。

目前,成都市認定的軍民融合企業達到 420 傢,2016 年全市軍民融合產業實現主營業務收入 826 億元;正在實施的軍民融合產業項目 94 個,投資總額 1258 億元。有關軍民融合所起的作用和今後的發展,業內人士也提出瞭他的思考、建議。

中國航空工業集團成都飛機設計研究所副所長 許澤:國傢軍民融合,上升為國傢的戰略,包括創新驅動發展,這種戰略,確實能夠激發這些科研院所,軍工企業的這種活力。另外一方面,像民營企業這一方面,它除瞭完成這種裝備,國傢情懷、國傢使命以外,它也是一個經濟的實體,所以地方政府,應該給這些民營企業,一些政策上的一些支持,軍民融合方面的一些,包括稅收方面的,一些優惠等等。

半小時觀察

一架飛機落地,一個產業起飛,像成都圍繞成飛,航空產業鏈不斷拉長,關鍵的航空零部件不斷集聚,未來這裡將形成以大型客機的機頭大部件、噴氣公務機、無人機、航空發動機為龍頭的航空航天產業集群,看來這軍民融合“融”的不僅僅是技術,而是資源,軍民融合正在帶動地方經濟轉型升級。

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