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本帖最后由 晨枫 于 2022-3-31 20:26 编辑
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乌克兰战争提示了一点：合成营的侦察问题必须重视起来。在行军中，合成营会派一个坦克排或者步战排前出侦察，如果遭遇敌人，一方面干净找隐蔽的地方，另一方面招唤主力的火力支援。这对避免合成营遭到伏击很有用，但也对侦察排是巨大的风险。用无人机前出侦察是更好的办法，尤其是低速性能好、具有悬停、侧飞能力的无人机。; u8 ?# s; O9 G ?
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埋伏的敌人不易发现，但什么埋伏都经不起多角度、近距离的观察。具有悬停、侧飞能力的无人机可以抵近可疑目标仔细、反复、多角度观察。如果迫使敌人开火，正好暴露目标，无人机做出牺牲总比有人的坦克、步战做出牺牲更好。6 Y4 z2 H D1 E7 L2 k
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无人车也可以执行类似的任务，但无人车受到地形的限制较大，也无法从空中观察，就侦察而言，无人机更有利。" U/ W2 r' N% x. e: s
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大疆一类的玩具多旋翼无人机在功能和成本上非常适合合成营的前导侦察任务，问题是续航时间太短，一般在30分钟级。更大的农用多旋翼无人机好一点，可以把农药重量置换成电池重量，增加续航时间。但电池本身增加重量，消耗续航时间，具有效用递减效应。说到底，多旋翼无人机单纯采用旋翼升力，这是升力产生机制中较低效的，固定翼要高效得多。不过固定翼需要跑道（或者平整场地）才能起飞、着陆，使用不如多旋翼方便。于是结合固定翼和多旋翼的混合式应运而生，在平飞时采用固定翼模式，在垂直起落和悬停、侧飞时转入直升机模式。4 N& Y( O! }4 y5 m& J- B; V
) N+ y, P9 a3 Y9 M1 V: V- h不过不要想复杂了， 这不是MV-22那样的倾转旋翼直升机。最初的混合式确实是倾转旋翼的。道通是大疆的竞争对手，也在深圳，两家还打过知识产权官司。大疆做得比道通更大，但道通另辟蹊径，除了多旋翼，也在混合式的方向上发展。
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* S; k- ~: f$ B- _. f7 ]0 }% ]% c道通也有多旋翼无人机，这是EVO II，和各种大疆没有本质差别8 U4 m( N" H/ y5 H6 a, v
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2016年，道通推出“红雀”无人机，两侧机翼上的发动机短舱前后各有一个可倾转旋翼1 l1 K% z2 @" B3 X
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2016年，道通推出“红雀”（Kestrel）无人机。这不再是传统多旋翼，而是固定翼与倾转旋翼相结合的混合多旋翼，两侧机翼上发动机短舱前后各有一个旋翼。旋翼直立时，这与传统的四旋翼无异。但前旋翼前倾、后旋翼后倾到水平位置时，这就变成了具有推拉螺旋桨的固定翼飞机了。, `3 Q) t# ?- r6 f# d6 D9 _
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必须说，构思很巧妙，最大限度地利用了电动带来的布局灵活性，但也避免了常规多旋翼的阻力和速度难题。问题是，恶魔总是在细节之中。
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! X, S" B, Z5 E9 C! [1 C+ x在直升机状态，前后旋翼的出力方向都是向下；在固定翼状态，前后旋翼的出力方向都是向后，前旋翼的出力方向实际上没变，但后旋翼的出力方向反向了。这就是问题。
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. u' C8 J* Z$ t, X在直升机状态，为了互相抵消反扭力，四旋翼的旋转方向要成对匹配好。一般是左前和右后旋翼是同一个方向，右前和左后旋翼是同一个方向，两对之间反向。至于左前右后顺时针、右前左后逆时针，还是左前右后逆时针、右前左后顺时针，两者都行，选定一个就行。0 u8 |' j8 S1 R% h8 M9 x
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在平飞状态，后旋翼可以反转，使得推力方向顺着飞行方向，也可以桨距逆转，旋转方向不同但推力方向逆转。变桨距要增加机械复杂性，旋转方向反向的麻烦更大。更大的问题在于飞行状态过渡中不好办。还没有完全过渡到水平之前，桨距或者旋转方向都还不能逆转，但后旋翼已经造成显著阻力了。完全水平时突然逆转，也对飞行稳定性不利。& l; T5 `# \) I
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! a* }! j6 l8 v R; j! u% P翼型是为特定旋转和推力方向优化的，反转或者逆距极大地影响气动效率4 H% a z+ z& ^* Y, X6 J
0 I2 Z( o$ ~: E, P4 j5 v还有一个问题是翼型。翼型是为特定旋转和推力方向优化的，反转或者逆距极大地影响气动效率。除非采用对称翼型，在直升机状态和平飞状态下，翼型的“正转”和“反转”造成的推力和扭力差距也影响飞行稳定性。( J- X& D$ O; j+ T, d
. q0 i" Z* b. j/ k @9 w4 |- M2 n四倾转旋翼的转速还有可能电气同步，但在倾转角度上四角机械同步，否则会造成升力和推力不对称，影响飞行安全。这就是复杂的同步轴和齿轮系统，增加重量，降低可靠性。" i$ e. p. t4 P6 T6 _2 C* u
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总是，这个貌似优美的设计真的实施起来，有一百个问题。道通最后推出的“龙鱼”采用更加传统，也避开了这许多问题。
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0 W& A/ T7 t2 I' d! v6 c' C“龙鱼”依然是四旋翼，但机身上两个旋翼是固定的，桨叶在平飞状态下沿中轴线锁定，减小阻力' ~! | d7 f0 w$ k
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0 n. d! D/ ~7 z4 Z- u% n/ A翼尖的两个旋翼也是固定的，但机翼的翼尖段是可倾转的
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4 w& T* [) t; R3 S& Z翼尖的两个旋翼也是固定的，但机翼的翼尖段是可倾转的，不仅倾转机构简单，直立状态下旋翼的下洗阻力也降低。 w' w: W, e6 _* Z+ r B
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5 D2 n% d/ o/ X% W机头下可配各种摄像头; r) M7 J$ S. j& K
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由于正常飞行是固定翼状态，气动效率高得多，所以续航时间对于这个重量级的无人机来说长的多。最小的“龙鱼Lite”可达75分钟，标准型可达120分钟，最大的“龙鱼Pro”更是长达180分钟。
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; t% J: E1 D" V8 [+ H4 l6 P巡航噪声也低得多。平飞需要的动力较低，旋翼可降低转速，降低造成，加上电动本来就噪声低。大疆实际上为了缩小旋翼直径，转速相当高，叶尖噪声相当高，而且频率很刺耳，远远就能听到，玩过或者看到过大疆飞行的人都知道。& O- S% j* L% ^4 T+ c, E4 o
, q7 q9 O O- H2 T& W3 _“龙鱼”有一键起落、自动跟踪动目标、定点飞行、地形跟踪、快速任务重设等功能，最高配置为4K分辨率50倍光学变焦摄像头、1200万像素、1280x1024红外热像、激光雷达、三维稳定。“龙鱼”现在是民用的，可用于执法、新闻、防火、输电线巡逻、农业勘察、交通监视、海上巡逻等。用于军用，当然需要适当改装，如军标数据链、军标北斗、抗电磁干扰等，但基本骨架已经都在了。3 g) |8 c7 C1 }; `' ]3 b
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整机可分解成几大件，可3分钟组装完毕，拆卸开来后可装进轿车的后背箱! x1 }8 q# X8 N% Q+ x7 ^
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最小的“龙鱼Lite”的长宽高为965x1600x350毫米，带电池但不带有效载荷重量4.5公斤，最大载荷1.0公斤，最大起飞重量5.5公斤，续航时间75分钟，升限4000米。1 ^; j, j% ^5 U: Q, |$ a+ j6 k
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中号的“龙鱼”标准型为1290x2300x460毫米，带电池但不带有效载荷重量7.5公斤，最大载荷1.5公斤，最大起飞重量9公斤，续航时间120分钟，升限6000米。2 o( K; k e8 R% t+ o* U' V
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大号的“龙鱼Pro”为1650x3040x460毫米，带电池但不带有效载荷重量14.5公斤，最大载荷2.5共滚，最大起飞重量17公斤，续航时间180分钟，升限6000米。, T* [9 e2 b2 N
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三个型号的直升机状态最大下降速度都是3米/秒（10.8公里/小时），固定翼状态最大下降速度5米/秒（18公里/小时），直升机状态最大爬升速度4米/秒（14.4公里/小时），固定翼状态最大爬升速度5米/秒（18公里/小时），直升机状态平飞速度为0-17米/秒（0-61.2公里/小时），固定翼状态平飞速度为17-30米/秒（61.2-108公里/小时）。平飞速度低于固定翼状态的失速速度时，自动转为直升机状态（机身旋翼启动）。
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/ Q7 r- u2 o) x. ?, J' q) N对于合成营来说，要是装备3架“龙鱼”一级的无人机，2架覆盖前进方向，1架在侧翼之间来回巡逻，可以比较有效地侦察和预警。实际上，营指处理侦察信息的能力也就那么多了，再多的信息要处理不过来了。
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% x2 { X: C8 O. C' U) a0 t! @可开顶的装甲车是营属无人机的理想搭载平台，如果行进间收放有困难，可以短停，这本来就是在营的后卫车队里的+ D2 H- H4 \4 U/ G3 p
0 R7 M& g5 D7 b7 k侦察分队可配备装甲车，顶盖可打开，便于收放作业。这样的装甲车现在已经有了，一般用于车载迫击炮。如果在行进间收放无人机有困难，可以短停收放。侦察分队本来就应该在营的后卫车队里。为了补充战斗中被击落、操作失误或者故障的消耗，还可以在车内预备几架备用的，需要的时候再组装起来。
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这样的无人机的成本当然要大大高于大疆，连飞机带载荷估计在10万美元级，但对于一辆坦克就要几百万美元的合成营来说，依然是具有很高效费比的投资。 p4 {# o9 c! T3 ^/ Y! O
8 \, ]6 n; J: O( C" }如果不局限于侦察，带上不同的载荷，还可用于前线分队的通信中继，在地形或者设备原因导致通信不畅时，把通信网重新搭起来。% y, }" n5 s& C) a% q) l& Y- V
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至于挂载武器，察打一体是很有吸引力的，但未必总是必要。合成营有足够的支援火力，查明敌情远比直接打击重要，还是专心侦察为好。4 Q& `& m5 @) b! ]% [! c
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发表于 2022-4-1 11:37:10
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