新世紀的幾場區域性戰爭讓人們看到了無人機所凸顯的重要作用和巨大潛力據估計,全世界正在服役的各種無人機可能超過10萬架。中國的無人機發展起步於20世紀50年代後期。當時,新中國的航空工業剛剛建立,大多數航空研究機構和企業的精力均集中在有人機方面,而無人機的早期研究工作主要集中在幾所航空院校。
近年來,隨著無人機的蓬勃發展,國內無人機的研製單位更加廣泛,猶如雨後春筍。除了三所航空高校仍扮演著中國無人機研製主要角色以外,無人機的研究單位已發展到幾十家之多。很多航空研究機構、企業,其他高校,甚至民營企業也加入到無人機的研製隊伍。在無人機快速發展的今天,越來越受到各方面的矚目。原來研製生產有人機的幾大主機廠所,也紛紛開始涉足無人機領域,而且瞄準大型無人偵察機和無人作戰飛機等高階機型,成為中國無人機發展道路上的一支生力軍。
沙特老爺們手裡的彩虹無人機就是中國無人機的代表製作。
追根溯源,要說新中國無人機的起步與發展,必須先從中國第一架無人駕駛飛機說起。1958年,在北航的校園內,有一群平均年齡只有26歲的年輕人,包括教師和學生。他們初生牛犢不怕虎,在沒有任何先例的條件下,搞出了一套無人駕駛控制系統,並將其裝在一架安-2飛機上。
1959年2月,這架沒有人駕駛的飛機試飛成功,實現了從起飛到著陸全過程的自動駕駛飛行。這架飛機就是“北京5號”,為中國無人駕駛飛機的發展開創了先河。
提起“北京5號”無人駕駛飛機的設想,可追溯到1956年。當時全國正在著手製定12年科學發展規劃,在討論規劃的過程中,北航的老師提出了研製無人駕駛飛機的想法。1957年下半年,在醞釀無人駕駛飛機研製方案時,首先遇到的問題就是無人機的飛行平臺是自行設計,還是利用現成的飛機改裝?按當時的條件和能力,要設計製造一架全新飛機,從技術到經費都是困難的。1958年3月,經論證後認為:在安-2的基礎上進行改裝較為穩妥和可行,因為安-2是一種低速飛機(飛行速度為257千米/小時),穩定性好,起降方便,而且可乘坐6人,便於在試驗過程中進行觀察和測試。
1958年6月29日,北航成立了無人駕駛飛機研究機構,參與人員進一步擴大,不光是北航的師生,還有民航局、飛行員和無線電技術人員參加。隨後開始進行總體和分系統設計,逐步完善了“北京5號”的起飛、著陸和全盤自動控制方案。
自動起飛控制、遠距離遙控、下滑狀態制、著陸狀態控制、著陸後的滑跑方向控制等一系列問題,都經過了仔細分析和設計,並利用當時所能得到的技術和裝置來實現。這麼複雜的工程,在當時的技術條件下,其難度是可想而知的。但是、在那個年代,人們的熱情和精神力量非常高漲,什麼累和難全都拋在了腦後。經過大家的努力,到7月底所有設計工作全部完成,並先後完成了裝置帶飛試驗、遙控著陸飛行和有人監控情況下的自動飛行試驗。
1959年1月,上級主管部門批准了“北京5號”的試飛方案,而且就在北京上空飛。當時的空軍司令員劉亞樓上將還鼓勵說:“不要怕,如摔了飛機,再調一架飛機來”。1月31日上午9時許,“北京5號”第一次單飛如期在首都機場進行。試飛是在機上無人的情況下進行的,主要內容包括自動起飛、遙控飛行表演。自動對準跑道下滑飛行、進入跑道後自動著陸、在機場跑道上控制滑跑方向及制動等。試飛當天,機場還派出了一架Aero-45輕型飛機跟蹤觀察。隨著放飛的訊號彈劃破長空,發動機的轟鳴聲震盪著每一個人的心。“北京5號”在完全自動控制的情況下騰空而起,飛向了祖國的藍天。進入航線後,“飛行
員”坐在地面的模擬操縱檯上(操縱桿、儀表與飛機上的一樣),遠端遙控飛機完成了元個漂亮的“8字形”飛行後飛機首動進入著陸航線。在著陸階段,為了證明飛機完全可以在無人干預的情況下自動完成,當飛機著陸時,操縱員鬆開手、離開座位,飛機在儀表著陸系統的引導下自動平穩地降落在首都機場的跑道上。
應當說,“北京5號”的研製是對科研人員的一次很好的練兵。許多參加過“北京5號”研製的人員,如文傳源、林士諤、丁子明等,大多數成了後來教學、科研和型號研製方面的帶頭人。這些人,有的已經故去,健在的已是蓬之年,可他們培養的學生,多數已成為中國航空事業的中堅和骨幹,也有的轉行到了其他單位,但不管他們以後幹什麼,在中國無人機發展的道路上留下了他們不可磨滅的足跡。靶機是供防空導彈、航空機炮、高射炮試驗和打靶用的無人駕駛飛機。20世紀50年代,用於中國部隊裝備訓練的靶機,主要是蘇聯製造的拉-17。到了60年代,由於蘇聯援助的取消、專家的撤離,人民空軍試驗用的拉-17無人靶機嚴重缺失,國家下決心搞自己的無人靶機,從而催生了“長空1號”。“長空1號”(CK-1)高速無人機的早期型由空軍某試驗訓練基地二站仿製,主要負責人是趙煦將軍。從開始仿製到總體設計成功用了3個月,1966年12月6日,“長空1號”首飛成功,1967年定型。1968年,國家正式下達任務,要求南航在“長空1號”的基礎上研製中高空靶機。1976年和1977年,該校相繼研製成功“長空1號”中高空靶機和1015B型雷達傘靶。1977年南航成立無人機研究室,1979年又擴充成為無人機研究所。1977年3月,國家又下達了將“長空1號”靶機改裝為核試驗取樣機(CK-1A)的任務。核試驗穿雲取樣,是核武器研製工作的一個重要環節。過去用有人機取樣,不僅可能對飛行員身體健康造成傷害,而且由於穿雲時間安排較晚,取得的樣品不夠“新鮮”,會影響對試驗取樣的鑑定和分析。
半年時間裡,南航科研人員研製些了3架取樣機,並進行了多次試驗。在正式試用前又作了有殲6飛機跟蹤的模擬試飛,試驗與試飛表明,取樣機的研製是成功的。1977年9月,一架“長空1號”取樣機參加了中國一次核試驗的穿雲取樣飛行。爆炸時,取樣機距爆炸中心150千米,無人機按照預定的航線飛行,開啟取樣器後兩次穿過核試驗的煙雲,十幾分鍾後在預定地點著陸。首次執行取樣任務便獲得了成功,飛機基本完整,取樣器無損傷,取到了“新鮮”樣品。
為了加強國防力量,對一批高效能導彈進行鑑定試驗,急需一種可在中低空做高速水平急轉彎飛行的大機動靶機。這種靶機在中國尚屬空白,世界上也只有少數幾個國家能夠生產。任務下達後,軍方提出的具體技術要求是,在做高速水平大機動時坡度要達到70~77度;在時間上,要求南航從1983年初開始,在一年半內研製出高效能的大機動靶機(CK-1C),然後製造一批飛機出來,提供導彈打靶使用。時間緊,要求高,技術複雜,任務相當艱鉅。這就要求在總體方案上不能有失誤,在試製生產上不能有返工,每項工作都必須有條不紊,既快又好。接受任務後,南航上下急國家之所急,學校做出了全力以赴完成任務的決定,成立了以院長為首的研製領導小組,建立了總設計師系統和行政指揮系統,制定了應用系統工程的管理辦法,試行承包責任制,使研製工作很快全面鋪開。
總設計師呂慶風主持確定了以“長空1號”低空靶機(CK-1B)為原準機的設計方案。解決了推力、結構、飛行控制、供油、電磁相容、電網路和飛行軌跡方面的大量設計技術關鍵。其中難度最大的首推飛行控制系統和供油系統。他們採取利用發動機壓縮空氣增壓供油的方案,設計出獨特的供油系統,突破了無人機研製中的又一技術關鍵。
1984年7月,兩架試飛樣機制造完成,9月在試驗基地試飛,一舉成功。水平轉彎的機動過載達到4g。到1984年底,南航又試製出8架大機動靶機。在1985年2月至3月進行的高效能導彈鑑定試驗中,用4架靶機就完成5次導彈有效發射的供靶任務。
15年的時間,南航研製的“長空”靶機系列,基本滿足了中國產多種防空導彈的打靶需要,成功地完成了核試驗穿雲取樣任務,在中國空空武器等試驗中發揮了重要作用。
總的來說,“長空1號”是一種大型噴氣式無線電遙控+程式控制的高亞聲速飛機,主要用於導彈打靶或防空部隊訓練,經改裝後也可執行大氣汙染監控、地形礦區勘察等任務。該機採用典型高亞聲速佈局,機身細長流線,機翼平直,展弦比大。水平尾翼呈矩形,安裝在垂直尾翼中部。機身前、後段為鋁合金半硬殼式結構。發動機及其進氣道裝在機身下部的吊艙內。“長空1號”的起飛非常有特色,採用一輛可回收的發射車進行助推起飛,起飛時飛機發動機啟動,帶動發射車開始滑跑,當滑跑速度達到275千米/時,飛機已經得到足夠的升力時升空。飛機脫離發射車後開始爬高,發射車因無動力而減速,隨後地面人員發出無線電指令,丟擲制動傘,並控制剎車使發射車停住。“長空1號”的降落,相對而言略顯笨拙,實際上是一種硬著陸。當其在無線電指令指引下,進人預定著陸場地時,在500米高度自動拉起,然後進入無動力下滑。接地時,保持較大迎角,尾部首先著地,靠發動機吊艙和尾噴口吸收部分撞擊能量,實現主體部分回收。機體經修復後可再次使用。
“長虹1號”是由北航研製的高空多用途無人駕駛飛機,又稱“無偵5”,代號DR-5。主要用於軍事偵察、高空攝影、靶機或地質勘測、大氣取樣等科學研究。1969年開始研製,1972年11月首飛,1980年定型並正式裝備部隊。在中華世紀壇的青銅甬道上,記載著它的誕生,以“高空多用途無人駕駛飛機”的稱號而載入中華民族的歷史史冊。
“長虹1號”是北航在參照被擊落的BQM-147H高空偵察機的基礎上,經過修整、改裝、試製完成的。作為飛機平臺“長虹1號”的設計是有樣機參照的,但無人機是一個大的系統,其地面遙控遙測系統是沒有任何參照物的,完全是北航人自行研製完成的。
自1964年8月起,美國開始對中國進行高空照相偵察,所用的裝備就是由美國瑞安公司研製的BQM-147H高空無人駕駛照相偵察機。它由一架DC-130運輸機掛載,從日本沖繩嘉手納空軍基地起飛,飛到中國南海上空投放。投放後從中國海南島海口入境,經南寧、興寧、漳州、廈門出境,至臺灣湖口傘降回收。到1969年12月,美國高空無人駕駛偵察機共入侵中國領空97架次,平均每年18架次,共被我擊落16架。
1969年9月,原國防科委根據中央軍委指示決定研製自己的高空無人駕駛照相偵察機,向北航下達了恢復147H無人機的任務。說來有意思的是,一般被擊落的飛機殘骸,肯定是支離破碎的,但147H無人機是採用傘降回收的,碰巧有兩架被擊落時,將其回收傘打開了,落地時基本完好,從而成為了我們研製的樣機。不過,其地面控制站、作戰指揮車等裝置都必須由我們自己從零開始研製。
恢復147H任務下達後,北航上下都非常重視,有很多人蔘加了這一工作,最多時達2000餘人。經過10個月的努力,兩架147H無人機修復完成,發動機執行正常。在860炮描雷達改裝基礎上研製的地面無線電控制站也獲得了成功。1970年9月,進行了首次投放試飛,經過33分鐘的飛行。高度達13000米,載澄達306幹米、速度達70千米/小時,這次無人機的投放試驗、使中國無人機帶制邁上一個大臺階、不僅吃透了當,1972年10月完成了中國產第一架無人機的總裝。同年11月,又成功地完成了中國產無人機的首次試飛。