歐洲GLMAV新概念巡飛彈
近年來，巡飛彈作為一種將無人機和導彈技術結合在一起的跨界武器產(chǎn)品，以其機動性強、作戰(zhàn)靈活、殺傷精準、附帶損傷小等突出優(yōu)點，成為發(fā)展最為迅速的新型航空武器之一。一直以來我們所認識到的巡飛彈，大都是采用類似固定翼無人機的傳統(tǒng)布局。近日，歐洲久負盛名的兵器科研機構圣·路易法德聯(lián)合研究所推出了一款全新概念的巡飛彈產(chǎn)品——GLMAV炮射偵察巡飛彈，它像俄羅斯卡莫夫設計局的直升機一樣采用共軸雙旋翼，充滿想象力，為巡飛彈的未來發(fā)展打開了更加廣闊的空間。
為何要研發(fā)帶旋翼的巡飛彈
巡飛彈作為一種跨界兵器，目前的主要作用是偵察、監(jiān)視和殺傷敵方目標，很多國家的炮兵部隊等遠程火力力量都傾向于使用巡飛彈兼任戰(zhàn)場超視距偵察工作。這就需要巡飛彈能夠快速飛行至目標區(qū)域并具備懸停飛行的能力。而傳統(tǒng)固定翼巡飛彈無法懸停以提供目標區(qū)域靜止的監(jiān)視圖像，頂多只能低速飛行進行監(jiān)視和拍攝，而且非常容易受到陣風氣流的干擾，造成飛機機身抖動，影響成像和拍攝質量。而旋翼式巡飛彈具備懸停飛行的能力，能夠提供目標區(qū)域靜止的較高質量監(jiān)視畫面。
我們知道旋翼無人機目前的結構有單旋翼、雙旋翼、四旋翼或混合式旋翼等，根據(jù)法德聯(lián)合研究所的研究人員試驗論證后發(fā)現(xiàn)，其中共軸反向雙旋翼結構最適合炮射巡飛彈的要求，它外廓尺寸最小，結構相比而言較為簡單，同時飛行性能好。于是研究人員們進一步對共軸反向雙旋翼結構進行研究，研發(fā)出了GLMAV新概念巡飛彈。
基本結構組成
GLMAV的外形，就是一枚普通炮彈外加一個可折疊的共軸反向雙旋翼飛行機構。但GLMAV普通炮彈的內(nèi)部，實際上大有名堂，由于它是一枚偵察/監(jiān)視巡飛彈，因此其內(nèi)部結構與普通炮彈大相徑庭。
GLMAV彈體的頭部為反射棱鏡和光學CCD攝像機，攝像頭上的CCD傳感器通過反射棱鏡將接收到的偵察圖像分割，從而可實現(xiàn)垂直或側面對地觀察。該CCD相機為日本索尼生產(chǎn)的130萬像素ICX445 CCD相機，分辨率為1296×964。這種觀測系統(tǒng)與普通無人機上的光電轉塔相比，系統(tǒng)結構非常簡單，同時沒有運動或轉動部件，因此結構堅固，可以承受至少2500g的大發(fā)射過載，同時尺寸小、重量輕，可以輕松置于空間狹小的巡飛彈頭部。
CCD攝像機之后，是巡飛彈的導航系統(tǒng)。GLMAV巡飛彈雖然個頭嬌小，但卻采用了非常復雜的復合導航系統(tǒng)，其中包括慣性導航系統(tǒng)，它采用MEMS微機電技術制造，尺寸小、重量輕，同時在慣導系統(tǒng)上，還集成了運動、旋轉和磁場傳感器，能夠不斷計算GLMAV的位置、方向和速度。這一綜合慣導系統(tǒng)屬于主動導航系統(tǒng)，不受外界電磁干擾、復雜天候等影響，能保證GLMAV巡飛彈具備穩(wěn)定的導航飛行性能。除了綜合慣導系統(tǒng)，GLMAV巡飛彈上還集成了GPS和氣壓計（壓力傳感器），它們與綜合慣導系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)融合計算，來不斷修正飛行彈道，保證巡飛彈具有精確的飛行軌跡。GLMAV巡飛彈完成偵察任務后還要著陸，這個時候它要使用另外一種制導傳感器——超聲波主動測距器，它模仿蝙蝠的仿生學測距原理，會向地面發(fā)出超聲波信號，比氣壓計和GPS的測量值更加精確，測距最遠可達6米。
傳感器之后，是整個GLMAV巡飛彈的“大腦”——主板電路，它采用嵌入式計算機結構，使用基于Linux內(nèi)核開發(fā)的實時操作系統(tǒng)，主要用于操控傳感器、無線通訊、彈體控制執(zhí)行機構、自動駕駛和監(jiān)控系統(tǒng)等。該主板電路直徑僅為70毫米，可謂小巧玲瓏。
彈體的后半段，則主要是共軸雙旋翼及彈體尾翼的折疊、展開和控制系統(tǒng)，GLMAV巡飛彈的共軸雙旋翼由彈體內(nèi)置的無刷電機和伺服電機提供能源和控制力，下旋翼、上旋翼和尾翼分別折疊，收入彈體內(nèi)，發(fā)射時由伺服電機控制打開，并由電機提供動力，旋轉工作。
GLMAV巡飛彈還有獨立的通訊系統(tǒng)，它在彈體內(nèi)內(nèi)嵌全向天線，可以向地面站傳輸巡飛彈CCD攝像機拍攝的視頻信號，最小傳輸距離500米，幀速達到平均10幀/秒。足夠地面站上的炮兵指揮員通過視頻對視距外戰(zhàn)場情況進行判讀，從而制定有針對性的作戰(zhàn)方案。
GLMAV作戰(zhàn)使用流程
GLMAV平時封裝在一個80毫米口徑的發(fā)射管內(nèi)，其作戰(zhàn)使用流程包括四個階段：
第一，發(fā)射階段。發(fā)射時，發(fā)射筒相對地面傾角約為50度，擊發(fā)GLMAV彈丸后，彈丸先進行約50毫秒左右的內(nèi)彈道飛行，在GLMAV彈丸即將離開發(fā)射管出口時，尾翼展開，用于控制GLMAV彈丸的外彈道飛行姿態(tài)。
第二，外彈道階段。GLMAV 從發(fā)射管發(fā)射后，與炮射彈丸相似，沿彈道軌跡飛行。在彈道階段，展開尾翼對飛行起到穩(wěn)定作用，由于尾翼直徑遠小于旋翼直徑，所以，不會干擾旋翼展開后GLMAV 懸停的空氣動力。在設計上，要對尾翼進行優(yōu)化設計以確保彈道飛行時彈丸的飛行穩(wěn)定性，同時還要進行減阻設計，盡量減少在巡飛階段對GLMAV 機動性的影響。外彈道階段的目的，是通過發(fā)射器將GLMAV巡飛彈送到目標區(qū)域上方，這一階段的飛行能量全由發(fā)射器提供。這一階段飛行時間非常短，僅約為10秒。而且在外彈道階段，GLMAV幾乎進行的是不可見的無聲飛行，速度快且隱蔽性強。與固定翼巡飛彈飛行速度慢（約100~200千米/小時）、目標大，容易在此階段被防空武器系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和擊落不同，GLMAV生存能力很強，具有很高的實戰(zhàn)價值。此外，GLMAV在外彈道飛行狀態(tài)下，完全就是一枚炮彈，因此抗撞擊性能好，在復雜的叢林、森林中使用，GLMAV也不會像普通巡飛彈那樣容易被樹枝等障礙物擊落。
第三，飛行狀態(tài)轉換階段。這一階段GLMAV巡飛彈通過發(fā)射器助推飛到最高點，彈體內(nèi)部伺服電機觸發(fā)彈尾的旋翼展開系統(tǒng)，展開共軸反向雙旋翼。旋翼展開后在電機的驅動下開始旋轉，并逐漸降低GLMAV巡飛彈的飛行高度，在此階段，GLMAV既保留了前一階段外彈道飛行的部分存留動能和加速度，還有了類似旋翼飛行器的飛行特點。此時，GLMAV巡飛彈的飛行速度逐漸降低。
第四，巡飛階段。在這一階段，為了使旋翼產(chǎn)生一定的推力，保證巡飛彈懸?；蝻w行工作，要求旋翼必須達到很高的轉速，在設計上，上旋翼的尺寸大于下旋翼。上旋翼與穩(wěn)定桿相連，下旋翼靠斜盤控制，由兩個伺服電機控制傾斜。在扭矩相同的情況下，上旋翼的轉速要低于下旋翼。GLMAV 巡飛階段的升力由共軸反向旋轉雙旋翼的轉速控制，飛行方向由周期變距控制器操縱。巡飛階段是GLMAV巡飛彈偵察、監(jiān)視作業(yè)的主要階段，在這一階段，傳感器協(xié)同工作，對敵方陣地等目標區(qū)域進行全面?zhèn)刹?，并將偵察視頻信號回傳地面站和指揮中心。完成任務后，巡飛彈按照導航系統(tǒng)預先規(guī)劃的航路返回，并自主降落，著陸前由內(nèi)嵌主板電路控制打開尾部的降落傘對巡飛彈進行緩沖軟著陸，由炮兵回收，以供下一次使用。
仍處于概念研發(fā)和試驗階段
目前，GLMAV巡飛彈主要處于概念研發(fā)和試驗階段，并不能稱作是一個巡飛彈型號產(chǎn)品。這一新概念巡飛彈目前還面臨著許多技術難題亟待攻克。比如轉換階段前后，GLMAV巡飛彈處于兩種完全不同的飛行狀態(tài)，轉換前GLMAV是高過載、高加速度、高飛行速度、按照拋物線彈道飛行的炮彈，轉換后則變成類似旋翼直升機的飛行器，轉換期間巡飛彈的狀態(tài)穩(wěn)定，共軸雙旋翼的展開，氣動問題的解決和研究，飛行器控制等都是難題，需要經(jīng)過不斷地風洞試驗、實際飛行試驗測試來摸索解決。此外，GLMAV巡飛彈尺寸遠比一般直升機小得多，它如何在風力干擾下保持懸停姿態(tài)，保證監(jiān)視視頻的圖像質量，這也是一個不小的難題。此外，GLMAV與目前的一些炮射偵察彈相比，在結構設計、彈控系統(tǒng)等方面都有很大不同，需要進一步研究以解決這些問題。根據(jù)法德聯(lián)合研究所表示，GLMAV巡飛彈已經(jīng)取得了很多階段性研究成果，預計功能完善、性能優(yōu)異的原型機將會在幾年內(nèi)問世。
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