為使動(dòng)力與平臺(tái)更好的匹配,未來(lái)無(wú)人機(jī)動(dòng)力的發(fā)展趨勢(shì)大致為:由于無(wú)人機(jī)平臺(tái)的多樣性,需求推力范圍大約為100~10000kgf的渦噴/渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)配裝中高端無(wú)人機(jī);功率不大于100kW活塞發(fā)動(dòng)機(jī)配置低速無(wú)人機(jī);功率不大于500kW的渦軸配裝旋翼無(wú)人機(jī);功率不大于600kW的渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)配裝中低速無(wú)人機(jī);沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)是最有希望用于高超聲速無(wú)人機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī);隨著新型發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展,燃料電池推進(jìn)系統(tǒng)、太陽(yáng)能推進(jìn)系統(tǒng)、脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)、核動(dòng)力渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)等新型動(dòng)力也將發(fā)展成為于無(wú)人機(jī)的動(dòng)力。其中,未來(lái)需求最強(qiáng)烈、裝備意義最大的幾型發(fā)動(dòng)機(jī)包括用于高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)的高性能大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、對(duì)地型無(wú)人攻擊機(jī)和制空型無(wú)人機(jī)配套的中等推力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),以及臨近空間超聲速無(wú)人機(jī)使用的渦輪沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)。
未來(lái)我國(guó)無(wú)人機(jī)動(dòng)力發(fā)展思考
為了更好地發(fā)揮無(wú)人機(jī)作為有效軍事武器的作用,發(fā)揮平臺(tái)的潛力,我們應(yīng)高度重視無(wú)人機(jī)動(dòng)力的研發(fā)。美國(guó)在《無(wú)人機(jī)系統(tǒng)路線圖(2005-2030)》指出:“推進(jìn)技術(shù)和處理器技術(shù)是無(wú)人機(jī)的兩大關(guān)鍵技術(shù)”,由此可見(jiàn)動(dòng)力技術(shù)的發(fā)展對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展起著尤為關(guān)鍵的作用。我國(guó)無(wú)人機(jī)動(dòng)力發(fā)展應(yīng)該以我國(guó)各軍兵種無(wú)人飛行器發(fā)展需求為依據(jù),針對(duì)未來(lái)重點(diǎn)發(fā)展的無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)、高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)、高超聲速空天無(wú)人機(jī)等高端無(wú)人機(jī)平臺(tái),兼顧其他無(wú)人機(jī)需求,以核心機(jī)及渦輪沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)為主線,遵循“加強(qiáng)預(yù)研、自主創(chuàng)新,統(tǒng)籌規(guī)劃、系列發(fā)展,填補(bǔ)空白、占領(lǐng)高端”的發(fā)展原則,突破無(wú)人系統(tǒng)動(dòng)力裝置關(guān)鍵技術(shù),通過(guò)新研和現(xiàn)有動(dòng)力系列發(fā)展等方式,研制出滿足國(guó)內(nèi)軍民用無(wú)人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展需要的各類動(dòng)力裝置。
為了滿足高端無(wú)人機(jī)對(duì)動(dòng)力的需求,本文提出以下無(wú)人機(jī)動(dòng)力發(fā)展設(shè)想:
(1)戰(zhàn)斗機(jī)是天空當(dāng)仁不讓的主角,無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)以其“零傷亡”、“非接觸”、“無(wú)流血”和超機(jī)動(dòng)、大過(guò)載等特有優(yōu)勢(shì)成為未來(lái)空戰(zhàn)的主力,因此無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)的發(fā)展迫切。無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī),一方面可以在現(xiàn)有的先進(jìn)中等推力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)基礎(chǔ)上,研制無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)專用動(dòng)力裝置。這種發(fā)展方法,技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)較小,成本可控。另外一方面可以發(fā)展新一代的具有低油耗、大過(guò)載、矢量推力、隱身性能好等特點(diǎn)的先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)。
(2)知己知彼方能百戰(zhàn)不殆,高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)作為戰(zhàn)場(chǎng)偵察的主力,是信息時(shí)代戰(zhàn)爭(zhēng)不可或缺的組成元素,它可以使我們了解戰(zhàn)場(chǎng)的變化,從而做出應(yīng)對(duì)。對(duì)高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī),鑒于其長(zhǎng)壽命,高經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn),可以采用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),但由于其對(duì)高空低速性能要求較高,需要考慮高空低雷諾數(shù)的情況。國(guó)內(nèi)高空低雷諾數(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)較為薄弱,可以優(yōu)先發(fā)展。
(3)善攻者攻于九天之上,更高的高度、更快的速度始終是任何一個(gè)國(guó)家、一支軍隊(duì)不懈的追求。超高空超高速無(wú)人飛機(jī)或空天飛機(jī)則始終是更新更強(qiáng)的裝備,也是世界各國(guó)都不遺余力努力發(fā)展的方向。針對(duì)這類具有前瞻性發(fā)展?jié)摿Φ臒o(wú)人機(jī),其動(dòng)力的發(fā)展我們可以根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)儲(chǔ)備,優(yōu)先考慮發(fā)展渦輪沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)、超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)等新型動(dòng)力。
措施與建議
1.加大投入,強(qiáng)化基礎(chǔ)。
我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)研制基礎(chǔ)本身就比較薄弱,而對(duì)于無(wú)人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)研究才起步不久,對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施更加薄弱。由于無(wú)人機(jī)動(dòng)力使用特點(diǎn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的特殊要求,如高空低雷諾數(shù)、大過(guò)載等,需要在研制過(guò)程中提前進(jìn)行驗(yàn)證與研究。同時(shí),由于用于無(wú)人機(jī)所帶來(lái)的交聯(lián)控制、電磁環(huán)境等方面的技術(shù)挑戰(zhàn),一方面需要建立相應(yīng)的試驗(yàn)設(shè)施,另一方面需要開(kāi)展大量的基礎(chǔ)研究工作。所以,發(fā)展無(wú)人機(jī)動(dòng)力首先就要加大投入,強(qiáng)化基礎(chǔ)。
2.加強(qiáng)預(yù)研,自主創(chuàng)新。
應(yīng)長(zhǎng)期堅(jiān)持動(dòng)力先行的原則,積極開(kāi)展無(wú)人機(jī)動(dòng)力技術(shù)的預(yù)先研究和自主創(chuàng)新工作,為適應(yīng)未來(lái)無(wú)人機(jī)發(fā)展的要求打好基礎(chǔ)。動(dòng)力裝置的類型不同,預(yù)先研究的關(guān)鍵技術(shù)也不同,應(yīng)分別制訂針對(duì)各種無(wú)人機(jī)動(dòng)力的預(yù)研計(jì)劃,建議國(guó)家用類似于民用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)劃的形式,將無(wú)人機(jī)動(dòng)力技術(shù)預(yù)研項(xiàng)目打包,重點(diǎn)抓關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證和轉(zhuǎn)化。
3.統(tǒng)籌規(guī)劃,系列發(fā)展。
無(wú)人機(jī)是當(dāng)前國(guó)防裝備研究的熱點(diǎn),應(yīng)制定合理的無(wú)人機(jī)發(fā)展路線,合理謀劃無(wú)人機(jī)動(dòng)力的發(fā)展戰(zhàn)略,尤其對(duì)國(guó)防和經(jīng)濟(jì)建設(shè)有顯著影響的中小型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)予以重點(diǎn)研究。在高性能核心機(jī)的基礎(chǔ)上,系列化派生發(fā)展發(fā)動(dòng)機(jī),解決不同類型無(wú)人機(jī)平臺(tái)對(duì)動(dòng)力裝置的需求。
4.填補(bǔ)空白,占領(lǐng)高端。
重點(diǎn)突破中等推力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)和高空長(zhǎng)航時(shí)大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù),填補(bǔ)無(wú)人機(jī)動(dòng)力型譜空白。圍繞高空長(zhǎng)航時(shí)、無(wú)人作戰(zhàn)以及臨近空間高超聲速等高端無(wú)人機(jī),解決相應(yīng)動(dòng)力裝置研制的關(guān)鍵技術(shù),重點(diǎn)研制幾型發(fā)動(dòng)機(jī),滿足高端無(wú)人機(jī)的動(dòng)力需求。(作者系中航工業(yè)燃?xì)鉁u輪研究院副院長(zhǎng)、總設(shè)計(jì)師)