[科普中国]-“卡-37”多用途无人驾驶直升机

发展沿革

无人驾驶直升机(以下称无人直升机)是指由无线电地面遥控飞行或和自主控制飞行的可垂直起降(VTOL)不载人飞行器,在构造形式上属于旋翼飞行器,在功能上属于垂直起降飞行器。

随着自动控制技术的发展和提高,飞机中出现了一类不用驾驶员驾驶甚至不需要人控制的飞机——无人驾驶飞机。在军用方面,无人直升机既能执行各种非杀伤性任务,又能执行各种软硬杀伤性任务,包括侦察、监视、目标截获、诱饵、攻击、通信中继等。在民用方面,无人直升机在大气监测、交通监控、资源勘探、电力线路检测、森林防火等方面具有广泛的应用前景。

无人直升机具有独特的飞行性能及使用价值。与有人直升机相比,无人直升机由于无人员伤亡、体积小、造价低、战场生存力强等特点,在许多方面具有无法比拟的优越性。与固定翼无人机相比,无人直升机可垂直起降、空中悬停,朝任意方向飞行,其起飞着陆场地小,不必配备象固定翼无人机那样复杂、大体积的发射回收系统。1

现代无人驾驶系统在软件架构上借鉴了TCP/IP协议的分层设计思想,将系统分为：硬件层、硬件控制层、逻辑层和应用层四个层次。使用分层架构极大的提高的系统的稳定性和可移植性,使得软件开发过程错误率降低,并且开发出来的程序易于维护和扩展。 要控制一架飞机需要很多控制程序协调工作才能完成,本系统模仿分时操作系统,设计了任务管理器。任务管理器可以实现系统任务的调度和切换,使系统“看起来”有多个任务在同时执行。在完成系统整体架构后设计了飞机姿态计算模块,飞机控制模块,GPS解码模块,PWM输出和采集模块、通信管理模块等。最后进行了严格的模块测试和系统集成测试,并对代码进行优化完成了“飞机飞行自动控制系统”。2

性能数据Ka-37是一种主要用于民用无人直升机,可自主飞行和遥控飞行。1

卡－37采用共轴式双旋翼气动布局，

四腿起落架，

它的旋翼直径4.8m

机高2.3米，

起飞重量为250公斤，

载荷为50公斤，

该机最大巡航速度110km/h,

续航时间45min

飞行速度为110-145公里/小时，

航距530公里，

巡航时间45分钟，

飞行高度3800米，

悬停高度2500米；

装有П－033活塞式发动机；1

技术特点导航和控制系统安装在机身中部。其机载侦察设备包括：一部电视摄像机、一部红外探测仪和一部激光探测仪，安装在机身下部。卡－37无人直升机既可担负对核辐射和化学污染的侦察任务，又可担负对敌目标侦察任务。卡－37全部采用复合材料，以期提高隐身能力。3

卡-37多用途无人直升机系统大体上由直升机本体、控制与导航系统、综合无线电系统和任务载荷设备等组成。 除了直升机本体包括的旋翼、尾桨、机体、操纵系统、动力装置等。控制与导航系统还包括地面控制站、机载姿态传感器、飞控计算机、定位与导航设备、飞行监控及显示系统等。这一部分是无人直升机系统的关键部分,也是较难实现的部分。综合无线电系统包括无线电传输与通讯设备等,由机载数据终端、地面数据终端、天线、天线控制设备等组成。任务载荷设备包括光电、红外和雷达侦察设备以及电子对抗设备、通信中继设备等。1

机型发展1995年，卡－137的模型在莫斯科航展上首次公开露面，其结构特点是，机体呈球形，两副三叶片共轴对转式旋翼，有发动机舱和任务设备舱，双滑撬起落架。4卡-137采用共轴双旋翼结构和四腿起落架。它的旋翼直径5.3米，球形机身最大直径1.3米，机高2.3米，空重200公斤，最大起飞重量280公斤。卡-137无人机和PPU-137地面机动控制站及运载车构成了MBVK-137(MBVK--多用途旋翼无人机系统的缩写)无人机系统。机体具有电磁屏蔽和防腐蚀功能，又能防高强度辐射，也是卡-137的特点。它可舰船操作，可完全自主飞行，自动导航在60米精度之内。它的最大飞行速度175公里/小时，巡航速度145公里/小时，悬停升限2900米，最大升限5000米，最大航程530公里，续航时间4小时。此外，该机机身采用了大量复合材料并具有一定的隐身能力。

俄罗斯卡莫夫公司研制出了俄罗斯第一架多用途无人驾驶直升机M6BK－137。它是在卡－137的基础上研制而成，用于生态监测、工程、地质和化学探测，巡视道路，打击反恐怖分子等领域。据介绍，这种无人驾驶直升机已经通过全面检验，开始进行投产准备，其造价比有人驾驶直升机要低廉得多，如果资金到位，3年后便可以进行批量生产。5

整体评价此无人机的成本低,效率高。在战争中能完成与有人飞机一样的任务,它造价却远低于后者。在执行某些特殊任务时比有人机节省费用几倍、几十倍甚至几百倍。6

服役情况卡-37适合军民两用，有多用途之长，任务转换通过重组多任务传感器就可实现。它在边防巡逻、战地侦察、辐射和生化侦察、生态监测、油气管道监测、森林防火、自然灾害监测和渔场监护等多个方面显示了自己的力量。卡-37无人直升机进入俄罗斯陆军和边防部队服役有6年多了。以体积小和操作灵活受到部队的欢迎。俄罗斯海军也发现了它的突出特点，认为它很适合配备到小型水面舰艇甚至是潜艇上，它在这些平台上也很有发展潜力。