校园频道 校园 社会 学习 文史 政经 科技 自然 军事 生活 人物 观点 专题 登录 注册 投稿
【三航之光】西北工业大学
中国无人攻击机如何制造出来 用一材料强度是钢30倍
17-03-21 作者:   编辑:三航之光

 近几年,中国翼龙、彩虹家族察打一体无人机,成功出口多个国家,并参与了大量实战,收获了丰硕的战果。

  这些察打一体无人机的生产线是什么样子的呢?又是如何制造出来的呢?

  一、制造强度超凡的机身材料

  制造翼龙、彩虹等等察打一体无人机的第一步,是制造坚固的机身材料。目前的察打一体无人机因为设计定位与技术原因,个体偏小,发动机无法使用较大的型号,同时载重量也偏小。例如早期的中国翼龙、彩虹无人机只能携带四到六枚小型导弹。为了缓解上述问题,非常有必要采用最为轻巧而坚固的航空材料 —— 这包括了碳纤维和先进合金等等。

  美军正在退役的MQ-1“捕食者”无人机和MQ-9“死神”无人攻击机,大量采用了碳纤维或石墨纤维滚动灌注环氧树脂的工艺制造机身承力结构,例如以往一直用合金制造的翼梁。目前最为流行的是碳纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等材料,与耐高温树脂、陶瓷、金属等高性能基体材料的组合。这一组合的成品硬度和飞机过去常用的航空铝合金类似,但要轻得多,在比强度和比模量、热膨胀系数、抗疲劳能力、减振能力等方面都很出色。据称其强度等于钢铁的30倍,可以实现整机减重30%的目标,但加工难度却小得多。中国翼龙、彩虹无人机也普遍采用了这一先进材料,在翔龙等较大的无人机上可以清楚看出大面积的复合材料的运用。

  获得了机身材料半成品后,还要把它们加工为机身承力结构、面板、翼面等成品。碳纤维在受到拉扯作用时强度惊人,可是如果受到侧向撕裂作用时就不堪一击。因此,需要将碳纤维以交错重叠粘合,或者编织的方式组合起来,形成一个能承受多个方向力量的整体。在无人机关键结构中,往往加入蜂巢结构的轻型材料,它承受压力的性能较好,也减轻了重量。最终准备好的碳纤维、蜂窝结构混合部件被放入烤箱中,实现高温硫化,让环氧树脂与碳纤维永久的结合成坚固整体。

  再使用计算机控制的自动剪裁机,把碳纤维成品精确切割成需要的尺寸与形状。有趣的是,“捕食者”和“死神”的碳纤维成品都是用一台民用布料剪裁机切割出来的。至此,一块块形形色色的察打一体无人机碳纤维部件就基本成型了。

  二、精确组装无人机基本机体

  有了坚固的各部分机体部件,工人们开始把各个部件组装成完整的机体。这时经常需要塑料、金属模具的辅助,但最新的发展是运用激光校准系统,向工作位置发射精确的机身各部分光学投影,这样工人只需要按照这些指示性的激光成像安放部件即可。这有点像填色游戏,区别是每块填上的“颜色”都价值不菲。

  根据预先设计好的组装顺序,工人们在这一过程里也需要安装一些需要预先安装的航电、动力设备等等。借助于旋转的工架,工人们能轻松的接触无人机机体的各个表面,安装设备。完成最外层的面板后,察打一体无人机基本成型,只是还没有装上发动机、计算机、传感器等等。

  先进制造组装工艺的使用,加上先进材料,令察打一体无人机的隐身能力有了非常好的基础。例如美国诺斯罗普·格鲁曼公司和美国海军联合研制的X-47B 舰载无人攻击机,外翼由铝合金部件和碳纤维/环氧复合材料蒙皮组成,其特殊的棱角和舵面设计,以及副翼、襟翼等各种传动面综合性的一体化,减少了机体表面缝隙,雷达和红外特征降低。

  这类剪裁、组装完成的飞机部件,还具有碳纤维/环氧树脂复合材料带来的额外优点:例如,这些材料能够构成大面积的整体部件,典型例子是大面积机翼外表部件,使得连接各部分的零部件显著减少,增加总体强度。又比如这些部件可以长时间储存,不存在金属部件长时间受到腐蚀等等问题。

  三、喷漆也是高科技环节

  无论是中国翼龙、彩虹无人机,还是美军死神无人机,涂漆都是高科技的环节,并非随便刷个颜色即可。由于无人机飞行高度通常较低,飞行环境与其它战机相比有一定的区别,例如低空大气环境要较为恶劣一些。

  涂料本身必须保护机身外表应付各种极端条件,并提供一定的视觉、雷达、红外线隐身能力,而前面提及的机体先进复合材料本身的雷达反射特征也较小。据称中国翼龙、彩虹无人机使用了额外加入的吸波、透波纤维材料,以及有助于降低雷达截反射面积的无机颗粒(包括了长期用于降低无线电回波的铁氧体、BaTiO3等颗粒) 。

  基本组装完毕的无人机,会被转到高技术喷涂车间,在严格控制的无尘、恒温、恒定湿度环境中,进行清洁、喷砂、打磨、喷漆等操作。涂漆的基本材料是环氧聚氨酯类,有着强附着力、耐磨、柔韧、可脱再涂等优点。通过渗入适当的调色剂和隐身材料,实现一定的隐身能力。在RQ-170等突出隐身性能的侦察无人机上,涂料有更为特殊的设计。

  美军无人机使用特殊的灰色涂装。中国翼龙系列察打一体无人机,主要采用类似于美军的色调;彩虹系列无人机的颜色较深,这可能与作战高度的区别有关。在这一步还需要完成军徽等标示的涂装。

  四、总装、地面测试、试飞,最终交付用户

  最终完成喷涂的机体,将进行最后的总装步骤,例如结合机翼与机身、安装剩余的各种电子与动力设备、加装起落架等等。至关重要、但相对“娇嫩”的光电、雷达等探测设备,也将在这一步安装到无人机上。

  随后进行一系列地面测试,再进行试飞。测试与试飞中发现的产品问题,需要一一解决,最终一切通过验收之后,交给军方用户,即可准备投入训练或者实战。

  美军的许多察打一体无人机的试飞验收,由通用原子航空公司在著名的莫哈韦沙漠空域完成。在我国,翼龙、彩虹等无人机往往在航空研制企业附近的专用机场进行试飞。

  综上所述,察打一体无人机的制造过程中有着诸多领先航空工业潮流的细节。近年我国大量出口翼龙、彩虹等察打一体无人机,并可能输出相关组装制造技术,是一个非常重要的发展方向。这也充分证明了通过不懈的努力,我国军工产品水平已经能与美国等强国产品平起平坐的争夺国际用户订单,这是非常值得高兴的一件事!


来源:新浪军事
浏览(261) 评论(0) 举报
网友评论(0)

请先登录后再进行评论!

 
通用窗口