说说启明星50无人机

2022-09-12 星期一

        如题图,启明星50在昨天首飞成功。开始只有文字消息,照片和视频是等了1个多小时后才由央视军事、航空工业等官媒发布出来的。

        说实话,第一眼看到这架飞机的外形真的愣了一下。因为跟书上说的只从某个专业角度出发来设计的飞机实在太像了。

        虽然说任何飞机都不可能只考虑一个专业的需求,但既然表现出如此鲜明的重量控制特征,那只能说明这个方向在飞机的众多设计需求中影响最大、要求也最为苛刻。

           想想也对,启明星50定位为临近空间飞行器。临近空间指的是距地面20~100公里的空域。要在这个空间飞行,目前只有两个途径:

        一是高速,以高速产生的升力来支持飞机本身的重量。典型的黑鸟,X-15以及我们的WZ8都是这类。这类飞行器速度快,但滞空时间就短,不能长时间停留在一个空域执行任务。

        二是低速高升阻比,以大展弦比机翼产生的升力来支持飞机重量,典型的如U-2。这类飞行器速度慢,滞空时间长,比较适合固定空域长时间任务。

        但无论哪个途径,飞机重量都必须小心控制,否则就会挤占不多的任务载荷重量。以U-2来说,巡航速度只比失速速度大十几公里/小时,说明其升力潜力已经基本耗尽。飞机重量加重多少公斤,任务载荷就要减少多少公斤。

        全太阳能动力的话,对重量要求更苛刻。因为太阳能电池板的输出相当有限,实际上就限制了机载设备+发动机的功率上限。同等发动机功率条件下,飞机重量越轻,可搭载的任务载荷越大。

        “启明星”50也不是横空出世的。在这之前,航空工业一飞院就已经做了两个阶段的技术验证工作。首先是10米级(翼展)技术验证机。然后在2018年试飞了20米级的技术验证机。


        按报道,20米验证机重量仅有18.9公斤。到了今天的启明星50,可以预计其重量不会太大,跟之前推测的重量控制是一致的。

        那么为什么启明星50会从验证机的单机身演变为现在的双机身布局?个人猜测,还是重量控制的需要。启明星验证机已经可以飞到平流层,为什么还要继续加大尺寸?就是为了增加能源输出,提供更大的任务载荷裕度。而任务裕度上来了,怎么安排这个任务重量就是个问题。如果继续沿用原来的单机身,那么机身和机翼连接部位的结构就必须加强,要付出结构重量的代价。如果改用双机身的话,重量载荷沿翼展分布相对均匀,虽然结构也要加强,但不需要加强那么多。而且多一个机身的话,布置任务载荷的时候控制重心相对容易一些。

        如下图可见,左侧机头安装了空速管、风标式侧滑传感器的大气传感器,基本可以确定,左机身用来安装飞控有关的设备。右机身目前看着似乎是空置(可能有配重),预计是用来安装任务载荷的。

        另一个值得关注的地方就是该机各主要部件的连接方式。机身-发动机,机身-机翼,机身-平尾,全部的都是悬挂式连接。个人学识浅薄,真的是第一次见到。瞎猜一下,这样设计也是为了重量控制——因为机身采用轻质材料,飞行中受载变形而弯曲扭曲是必然存在的,这种设计可以使得相应变形不会传递给其它部件,那么其它部件也就不用为克服机身传递过来的变形而加强结构,也就节省了重量。   


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