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本帖最后由 晨枫 于 2021-9-30 11:20 编辑 - X2 G- ?* p2 L+ \
1 g5 f( X2 k. Z& S( Z彩虹无人机是航天科技旗下的，这是中国无人机的生力军，很能打。彩虹-4、彩虹-5在中东大出风头，成为第一代中国新质军工产品的佼佼者。在憋了三年之后，彩虹在珠海再次放出大招，彩虹-6和彩虹10很出风头。彩虹-7缺席，但总师说到，一两年内可以看到实机首飞，这是比到珠海刷脸更重要的事情。
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彩虹-4已经出口到缅甸、巴基斯坦、埃及、沙特、阿尔及利亚和伊拉克5 J$ ?1 j3 e9 a0 z
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( T- C3 B" f# K7 U彩虹-5更大、更猛，留空时间达到60小时，改进型将延长到120小时0 [( h: f; Y z$ D" e( P; M4 E- C
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- ~: g" f4 ]" h; H* r彩虹-6速度更快，升限更高，载弹量更大
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彩虹-7还只是模型，但展示的潜力更加令人遐想
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彩虹-10则是垂直起落的，指向另一个发展方向0 Y1 P/ q4 r3 u* j
# h8 m( u% s# E! M# V但最有意思的彩虹是这个小不点：彩虹817。
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彩虹817，最小的彩虹可能体现了最天才的设计。本来已经很小巧，不用时旋翼可以折叠起来，进一步减少尺寸
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; Q1 e1 w6 X! ~- z3 v4 g) m小东西很小，中国乒乓球队的水杯大小，重量约0.8公斤，载荷约0.2公斤，典型的微型无人机的个头
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5 T0 [$ _: ?0 f3 b+ y, M4 B, a看来彩虹817不是“嫡系”，是“旁系”，否则不会用跳出常规命名序列的817，而不是彩虹-11、彩虹-12什么的。但这个迷你彩虹说不定是最重要的彩虹，形成比什么彩虹都大的影响。
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首先，在设计上，这堪称天才，打破了一系列常规。) ?4 N5 Z9 H6 r/ H
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很多评论都指出，共轴反转双旋翼太复杂，使得这个设计“不必要地高配”，这是完全错失了设计的精妙之处。
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直升机用旋翼旋转产生升力，需要一定的手段产生反扭力，最常见的就是用尾桨
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, ^% v- T3 [) g) w* y) q! N也可以用串列双桨，这样前后双桨都用于产生升力和推力5 @& P0 m: K; v$ B8 v4 I, m2 ?; w( I
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! }4 x) Z7 \$ P. Y; h或者并列双桨
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6 B1 w. l+ a0 o9 n' b" a: q当然还有俄罗斯卡莫夫最拿手的共轴反转双桨
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" j+ F% ?2 }) M! U% `直升机用旋翼旋转产生升力，需要一定的措施产生反扭力。最常见的是用尾桨，但还有串列双桨、并列双桨、共轴反转双桨。彩虹817与卡莫夫的共轴反转双桨最相似，但也只是相似。两者实际上是南辕北辙的东西。6 h1 `& k6 n8 H3 @$ V1 c
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用旋翼旋转产生升力，可以垂直地起飞、降落，这个道理很简单，做到也不难。难的是如何使得垂直起飞的直升机向前飞，如何控制俯仰和横摇。光靠旋翼和尾桨是不行的。
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. Z+ e7 U+ `: E+ ^7 H7 l主轴（绿色）带动旋翼桨叶（灰色）旋转，飞行员的飞控是的控制连杆（黄色，下）上下偏转“固定滑盘”（蓝色，也叫下滑盘），这里固定只是不随着主轴和旋翼转动，旋转滑盘（红色，也叫上滑盘）随主轴和桨叶转动，但倾转角度通过滚珠由贴住的固定滑盘决定，俯仰控制连杆（黄色）拖动桨叶边旋转边上下挥舞，实现桨盘指向的改变。桨叶本身还可以改变迎角，以控制出力
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& g* {) [$ ^/ \2 \+ ]. o G6 z' U共轴反转双旋翼就需要上下两套这样的复杂机构，看着就头大，这是卡-268 e) S- Z; r, c/ j1 Z: m: y( n# E
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伊戈尔·西科斯基在30年代发明了这套复杂但有效的机构，至今依然是直升机的基本结构。问题是，一套这样的机构已经够复杂了，卡莫夫这样的需要上下两套。加上轴套轴的驱动机构，机械复杂性确实很高，用于轻巧、廉价的直升机不合适。
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7 L' W! ?! v4 g& f! F- [, i" Q6 C但这是在有人直升机年代的限制，全电无人机时代就新时代新招数了。- O& q x9 j# J- v/ n8 V
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7 ^5 e( q2 ~$ [% Z仔细看看，没有任何控制连杆和滑盘结构
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+ h8 H0 c2 f6 e2 s在全电时代，可以用固定在中轴上的盘式电动机驱动旋翼，这个不难想到、做到。上下两个盘式电动机反转，就自然抵消扭力了，而且中轴和机体并不转动，有利于载荷观察。控制上下电动机转速的差异，可以使得机体绕轴转动，这个也不难想到、做到。但如果单是要做到这些，彩虹817只需要“一坨”机体，并不需要哑铃形的上下两坨。垂吊在旋翼下的一坨还有利于自然稳定。为什么要多出来上面这一坨呢？+ _) B8 E$ p% C# P5 `
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反常即妖，彩虹817的“妖”正在上面这一坨。
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& Q& Y: R- |6 \( d& I反转双旋翼做到了稳定，接下来就是要有办法改变姿态。气动是一个办法，滑动配重是另一个办法，只是在飞机上很少用而已。其实，在莱特兄弟之前，李连达尔已经用滑翔机飞了好一阵了，就是用改变身体位置控制横滚和改变方向的。弹道导弹再入时，也用这个办法改变姿态，因为再入初期没有气动控制力可用。
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下面是educated guess了，因为彩虹并没有说他们是怎么做到姿态控制的。但设想哑铃的上面这一坨里有一个滑轨，用步进电机控制滑块的移动。这样，有上下旋翼差速控制把滑轨对准前进方向，滑块向前滑动，就可控制机体前倾，双旋翼就在产生升力的同时，产生前飞的推力了。
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( ^! B o, P% o8 S/ T. o) O这里有十字形的两根滑轨，倾角控制更加方便，但未必必须，只要一根加上绕轴控制就可以了，当然控制律要复杂一点
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. {& s; x3 o6 j. t5 w* [这未必是彩虹发明的，其他地方也看到有这样用滑块控制重心移动而改变飞行姿态的。可以用十字形的两个滑轨，两个滑块，控制比较方便；或者将滑块控制与绕轴控制结合起来，节约重量，降低复杂性，但控制律要复杂一点，控制精度也要低一点。看彩虹817上面一坨挺高大，估计是十字轨。+ f9 @7 O! S5 {& O
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这里是另一个差别：在理论上，在下面这一坨里加上十字轨，也可以做到滑块姿控，就像上图所示。还更加紧凑。但重量垂吊在旋翼下，容易过度稳定，滑块需要移动很大幅度才能起作用。上下平衡的哑铃型降低稳定性（但不是不稳定），滑块移动幅度不需要那么大，就可以达到相同的姿控效果了。9 D8 \ x, d, X, E, v$ b. m
1 e( P7 L$ X$ v D1 v这样的飞行和控制机制在理论上也可以用到大型直升机，但大型直升机的全电驱动问题现在还解决不了，有人的要求和无人的也不一样，所以这是微型无人机独特的机会。" v6 Q: C9 N8 t% ?9 K
0 C$ i$ s9 b6 k4 p; e但这样一个微型无人机的用处可太大了。首先，这东西军用的话，除了遥控和载荷要达到军标外，其他民标就可以了。故障了，损失了，换一个再上，反正也没几个钱。丢失了，缴获了，也没有什么大不了的。3 S) W3 [$ H* W2 A9 a
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这东西也不重，无人机加载荷才1公斤，和过去的反坦克手雷差不多，完全在步兵可携带范围里。15分钟的续航时间对步兵班也够用了。如果是机械化步兵班，车上装一箱也没有多重。& v* w+ l4 k& v- M' j
P) J8 ~. }9 g' S& y1 v, K但步兵班手里有几个这东西，那就厉害了。带上摄像头，可以飞过去到前面院落或者山坡上的山洞口看个究竟，带上榴弹则是巡飞弹了。估计是遥控的，但要改造成自主制导也没有什么难的。步兵把手里“战略步枪”拍下来的目标图像通过数据链上传到迷你彩虹，然后放飞，接下来就是到敌人面前炸个满脸花了。只要距离在步兵轻武器射程内，遥控也没有什么大不了的。甚至可以飞到半途打开红色闪光灯指示自己的位置，便于遥控，更吸引敌人的注意力和火力。谁都不会看着这么个小东西飞过来而无动于衷的，但这就是步兵班发扬火力和机动的时候了，乘敌人注意力被迷你彩虹吸引过去的时候，摸上去打，或者趁机脱离战斗。( L5 I$ N3 `" _/ B( W" e# h
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这还可以从飞机上抛下来，用翼伞减速还可以滑翔一段，避免飞机飞越阵地。然后把遥控权交给地面的战友，由他们控制去打击所需的目标。试想：
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“喂，小飞哥，抛7个宝葫芦下来呗。”/ w% j: v& F! Q3 ?/ W% X
“饿了吧忙着呢，我们美团要不要？”1 e# u+ ^& z2 ]7 w; |' `& R
“我们不挑食，谁来都行。”
( p) v s* I: g“来啦，接着。”+ w1 @) f7 _) Z( _
* `, w/ q% w, _3 V* ]2 W9 P这等于飞机帮着送弹药了。$ ^' ]/ x. v7 L/ | S; g9 H6 K0 L
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彩虹817也有广泛的民用应用。这样的廉价双旋翼比大疆那样的四旋翼的成本还要低，作为玩具或者工具，有广泛的民用前景。
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9 j1 X) t0 u8 x; P0 m5 ~连接翼作为概念已经存在很久了，但无侦-7是第一个实现的 u; ?4 X7 u( Q, I
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“神雕”双体无人机是另一个突破常规思维的产物! z& h7 a+ ^1 |) M
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7 n% b6 I% x3 b* J3 h如果说飞鸿901巡飞弹还能找到外国现有产品的影子
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- p E" Y7 J" S3 m飞鸿97这样就直逼世界领先水平了
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0 n; e+ H3 l& f5 g1 d7 H在过去几年里，中国航空科技是世界上最活跃的。在常规飞机方面，中国航空还是追赶为主。但在无人机方面，由于门槛低，应用范围大，货架元件齐备，新发明的门槛很低。同时，军民应用的需求旺盛，使得各种新发明都有机会得到检验，优胜劣汰。无侦-7这样的连接翼在航空科技界里讨论了很多年了，但中国直接就做出来了，彩虹-10的带外翼倾转旋翼也是，还有至今依然犹抱琵琶半遮面的“神雕”双体无人机。现在又加上彩虹817。几近内卷的激烈竞争也逼迫厂家创新，彩虹817这样的新质无人机会越来越多。好事！
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接下来要在小涡扇、小涡桨方面取得突破，还要在飞控、载荷方面更上一层楼。飞得高高的，让美欧担心如何拖住中国的发展步伐吧，中国只需要考虑如何领先。 |
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发表于 2021-9-30 12:57:43
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