“戰(zhàn)狼”出世AV500系列無人直升機的研制與發(fā)展

溫杰

近年來，中國航空工業(yè)集團公司直升機設計研究所（簡稱直升機所）針對潛在用戶需求，在AV500無人直升機研制和試飛的基礎上，通過優(yōu)化氣動外形和加裝武器系統(tǒng)，推出了AV500W“戰(zhàn)狼”察打一體型無人直升機，探索出軍民融合發(fā)展新型裝備的有效途徑。

2017年11月23日，直升機所宣布，AV500W無人直升機在海拔4 300米的青海格爾木試驗基地，圓滿完成了高原掛彈飛行和打靶試驗，空中發(fā)射導彈精準命中目標。這是國產(chǎn)無人直升機首次在高原地區(qū)實施空中偵察與打擊目標試驗，測試結果表明，該型無人直升機完全適應高海拔地區(qū)復雜地形環(huán)境的飛行，為今后在高原地區(qū)執(zhí)行偵察和打擊任務奠定了堅實基礎。

發(fā)展關鍵技術

早在2004年，直升機所開始醞釀無人直升機項目。當時，研制人員通過廣泛調(diào)研和充分論證，認識到具備智能化的無人駕駛直升機是未來的重要發(fā)展方向，著手按照軍工產(chǎn)品研制程序嘗試設計新型無人直升機，分階段研制出一系列適合于國內(nèi)和國外使用的創(chuàng)新平臺。

從使用效能來看，無人直升機既能完成固定翼無人機無法完成的任務，又能完成有人駕駛直升機不能執(zhí)行的任務，在執(zhí)行一些危險任務時的風險更低、成功率更高。與固定翼無人機相比，無人直升機憑借著總體構型上的特點具備了一些使用優(yōu)勢，比如：可以垂直起降，起飛著陸場地小，適應性強；可以空中懸停，機動靈活，具有全面的任務能力；總體尺寸小、生產(chǎn)成本低、作戰(zhàn)使用靈活、戰(zhàn)場生存力強。

從飛行器設計和研制來看，無人直升機首要技術特征是直升機，其次才是無人機。因此，利用直升機行業(yè)的技術基礎是發(fā)展我國無人直升機事業(yè)的根本，集中力量攻關是加速我國無人直升機發(fā)展的必由之路。為此，直升機所在2004年8月專門組建了研究機構，集中技術力量，通過自籌資金，啟動了無人直升機的研制工作。

針對軍事和民用領域對無人直升機的發(fā)展需求，直升機所首先著手設計了U8無人直升機，主要用于偵察、目標指示與定位、通信中繼等任務。該機在2006年完成了工程設計，在2007年6月實現(xiàn)首次飛行。2011年12月，U8無人直升機通過了全機技術鑒定。2013年11月，中航工業(yè)在迪拜航展上首次展出了出口型U8無人直升機。

其后，直升機所根據(jù)無人直升機的未來發(fā)展規(guī)劃，在U8無人直升機的基礎上，通過進一步改進技術和優(yōu)化設計，將其重新命名為AV200無人直升機。該機體積小、重量輕、使用維護方便，通過裝載不同任務設備，可廣泛應用于目標偵察、警務執(zhí)法、搜索救援、海事監(jiān)管、農(nóng)林作業(yè)、電力巡線等軍用和民用領域。

針對無人直升機的自主飛行控制技術，科研人員開展了大量的自主飛行控制相關技術預先研究工作，成功研制出采用多余度設計、傳感器信息高度融合的飛行控制與管理系統(tǒng)，使無人直升機具備按預定航路飛行、自動起飛、自動返航和自動降落的全自主飛行能力。

直升機所立足40多年有人直升機的研制經(jīng)驗和強大的技術開發(fā)能力，經(jīng)過十多年的技術攻關，陸續(xù)掌握了無人直升機總體氣動、飛行控制、發(fā)動機控制、全機減振及隔振、指揮控制、高抗擾控制等關鍵技術，走出了一條自主創(chuàng)新的發(fā)展道路。目前，該所已經(jīng)研制了從AV200、AV500到AV500W的系列無人直升機型號，部分產(chǎn)品已投入生產(chǎn)并交付用戶。

提升任務能力

繼AV200無人直升機后，直升機所又在2013年底推出了AV500無人直升機系統(tǒng)。該系統(tǒng)由飛行平臺、運輸保障車和地面控制站組成，無需專用起降場地，可在一般公路上直接起降飛行，具備30分鐘內(nèi)實現(xiàn)快速部署的能力。憑借著相對較小的外形尺寸，AV500可以固定在保障車的方艙內(nèi)，非常便于運輸。到達預定地點后，操作人員打開一側艙門，卸下無人直升機，就可在地面站內(nèi)控制起飛。

AV500的機體結構采用了框架式結構設計，由金屬焊接主骨架，全復合材料蒙皮，蹺蹺板式主旋翼、復合材料槳葉、高置平尾和滑橇式起落架組成，主減速器安裝在旋翼軸下方，尾減速器安裝在尾撐后端。機身前部設計有兩層設備艙，用于安裝機載設備，機身中部、主減速器的兩側對稱布置有燃油箱。

該機機長7.2米，機高2.3米，機身寬度1.6米，最大起飛重量450千克，最大平飛速度170千米/小時，最大巡航速度120千米/小時，升限可達到4 000米，最大續(xù)航時間可達8小時，控制半徑200千米。

AV500具備自動起降、自動懸停、自動航線飛行、在線航線變更等功能，得益于設計性能優(yōu)異的飛行控制系統(tǒng)，大大減輕操作人員的心理負擔和精神壓力。該機的飛控系統(tǒng)性能具有國內(nèi)領先水平，達到了美國軍方定義的自主飛行控制等級中第2～3級水平，與國外無人直升機的當前技術水平相當。

首先，AV500具有先進安全性，飛控系統(tǒng)采用了冗余設計，傳感器信息高度融合，具備故障隔離/排除故障飛行能力，安全可靠性高。其次，AV500不僅具有按預定航路飛行、自動起飛、自動返航和降落的飛行能力，還具有飛行中變更航線和重新規(guī)劃能力，甚至具備在鏈路中斷后的自主返航能力，以保證無人直升機安全返回基地。

根據(jù)不同的用戶需求，AV500可以搭載各種任務載荷，具有較強的綜合任務能力，最大任務載荷可達120千克。其中，典型任務載荷為可見光/紅外光電吊艙、合成孔徑雷達（SAR）、通信中繼設備等。2017年3月2日，AV500無人直升機搭載了光電吊艙和中畫幅相機，在河北省高碑店市完成了為期7天的“無人直升機航空應急測繪系統(tǒng)”演示飛行的所有科目，驗證了提升航空應急測繪能力。在飛行過程中，機上搭載的中畫幅相機在高空完成對地面地理信息的高清自動拍攝，光電吊艙生成的可見光和紅外圖像十分清晰，對運動目標的跟蹤效果及測距效果良好。

AV500無人直升機可廣泛應用于海事監(jiān)管、環(huán)境監(jiān)測、搜索救援、農(nóng)林防護、管道巡線、地質(zhì)勘查、航空拍攝等民用領域。該機具有良好的飛行性能，可靠性高，使用成本低，維護方便。該機具備全天候作業(yè)能力，環(huán)境適應性好，能夠在中雨、小雪、風沙等復雜氣象條件下晝夜飛行，并具有7級抗風能力。

推出察打構型

近年來，世界范圍內(nèi)的小規(guī)模武裝沖突頻繁發(fā)生，多個國家需要一種輕型無人機對戰(zhàn)場態(tài)勢進行預先偵察，同時可以攜帶一些武器，具有一定的威懾能力和打擊能力。正是看到潛在用戶的作戰(zhàn)需求，直升機所開始著手研制AV500W察打一體無人直升機，旨在適應未來無人化戰(zhàn)場的需要，有效填補固定翼無人機最低飛行高度下方的戰(zhàn)場空間。

2016年11月，AV500W原型機在第十一屆珠海航展上首次公開亮相，引起了外界的關注。時隔不到一年，直升機所又在直博會上推出了經(jīng)過優(yōu)化設計的AV500W無人直升機，進一步完善了氣動外形、旋翼系統(tǒng)和飛控系統(tǒng)，擴大了機載武器的種類。

直觀可見，AV500W無人直升機在總體構型方面得到了全面優(yōu)化。該機采用了流線型的全復材料機身，吸收和融合了低可探測性技術，上半部如同倒扣的獨木舟，頂部進氣口明顯縮小，下半部表面明顯內(nèi)傾，顯然具備了一定的隱身能力。

AV500W的尺寸、最大起飛重量、作戰(zhàn)半徑、速度、升限等與AV500相當，最大有效載荷約145千克，可搭載120千克武器和探測設備，在偵察模式下，續(xù)航時間可達8小時；在偵察/作戰(zhàn)模式下，可連續(xù)飛行4小時。

AV500W不僅可以在高原和峽谷等多種地形條件下起降，還能夠在寒冷和炎熱環(huán)境下正常飛行。該機具有機動性強、隱蔽性好、突襲性強等特點，具備良好的偵察能力和快速反應能力。它可以執(zhí)行超低空滲透，并保持一段時間懸停，因此能廣泛用于邊境巡邏、反恐行動和低強度武裝沖突等任務。

針對作戰(zhàn)任務需要，AV500W加裝了晝夜觀瞄系統(tǒng)、火控外掛管理系統(tǒng)、空地導彈系統(tǒng)，對全機各系統(tǒng)進行適應性改進設計，可以快速反應，對地面人員、車輛等小型目標進行精確打擊。

從現(xiàn)場展出的機載武器來看，AV500W無人直升機可攜帶FT-8D空地導彈、常規(guī)炸彈和機槍吊艙等武器裝備。該機的起飛重量雖然不到500千克，但打擊能力可以與有人武裝直升機相媲美?？梢钥吹?，該機在短翼下方掛載了滑翔制導炸彈，并可以在機腹位置掛載機槍吊艙，與光電傳感器實現(xiàn)聯(lián)動，確保在看到敵方目標后立即實施打擊。

對于距離更遠的敵方目標，AV500W可以使用掛載在機身兩側短翼下的4枚FT-8D輕型空地導彈。該型導彈采用半主動激光制導方式，具有很高的命中精度，最大攻擊距離可達5 000米。據(jù)直升機所介紹，在2017年上半年進行的打靶試驗中，AV500W攜帶空地導彈，在試驗中精準擊中了目標。

滿足潛在需求

近幾年來，AV500無人直升機通過在我國不同地域進行大量飛行測試后，充分顯示出優(yōu)異的飛行性能、強大的任務能力和可靠的產(chǎn)品質(zhì)量。2015年，AV500在內(nèi)蒙古阿拉善地區(qū)的高原試飛中首次驗證了優(yōu)良的高原飛行品質(zhì)。 2016年4月27日，該機在南澳島海面上空首次成功完成7級陣風下的海上試飛，為承擔海事作業(yè)以及海上運營創(chuàng)造了條件。

2017年10月22日，直升機所AV500/AV500W試飛團隊從景德鎮(zhèn)啟程，前往青藏高原實施飛行測試工作。10月31日，AV500無人直升機率先在甘肅省夏河機場完成了一系列高原飛行試驗，出色地完成了地面啟動、自動起降、垂直爬升、空中懸停、懸?；剞D、航線飛行、自主返航等多個試飛科目。最值得注意的是，該機在測試過程中爬升至海拔5 006米高度，創(chuàng)造了國產(chǎn)無人直升機的升限新紀錄，充分展示了良好的高海拔地區(qū)飛行性能。接著，試飛團隊轉戰(zhàn)青海格爾木某試驗基地，首次在高原地區(qū)成功完成了AV500W無人直升機空中偵察與打擊目標的飛行試驗。

與此同時，直升機所積極開展市場推廣，針對用戶需求采取主動營銷策略。在2016年珠海航展上，AV500W原型機首次亮相就引發(fā)了多方關注，而具有隱身性能的AV500W無人直升機首次亮相第四屆直博會，再次吸引了潛在用戶的目光。接著，直升機所將AV500W無人直升機正式命名為“戰(zhàn)狼”，意在顯示其敏銳發(fā)現(xiàn)和致命殺傷目標的能力，著手將AV500W無人直升機打造成為一個品牌。到2017年底，直升機所針對該直升機的各項測試已經(jīng)結束，準備在2018年實現(xiàn)量產(chǎn)。

從作戰(zhàn)使用來看，“戰(zhàn)狼”具有良好的偵察能力和快速反應能力，能夠對敵方的輕型車輛、人員等小型目標實施精準打擊，特別適合在高原復雜地形環(huán)境使用，由于它可以執(zhí)行超低空滲透，并保持一段時間懸停，因此能廣泛用于邊境巡邏、反恐行動和低強度沖突中。該機憑借著體積小和隱蔽性強的特點，在執(zhí)行任務過程中具有較強的生存能力。同時，地面操作員可以身處敵方火力范圍之外的安全區(qū)域，遠程控制無人直升機，從而有效地保障了自身安全。

目前，國際市場上可以執(zhí)行打擊任務的無人直升機型號并不多，但是對這類平臺的潛在需求與日俱增。AV500W的目標市場將是有反恐需求的國家。直升機所無人直升機技術總監(jiān)方永紅在第四屆直博會上表示，歐洲、非洲和中東許多國家都面臨加強反恐行動的巨大壓力，需要像AV500W這種性能優(yōu)異、價格不貴的裝備。

從國際市場來看，橫空出世的“戰(zhàn)狼”具有較好的外貿(mào)前景。據(jù)悉，沙特阿拉伯、阿聯(lián)酋等多個中東國家已經(jīng)對AV500系列無人直升機表現(xiàn)出濃厚興趣，一些拉美和非洲國家也在積極關注這種無人直升機的發(fā)展。長遠來看，AV500W無人直升機不僅可以用于軍事領域，還可以通過改裝，執(zhí)行警巡任務和海監(jiān)海警任務。