西工大垂直管射折叠翼无人机研究取得重大突破

“嘭！”“发射正常！”“机翼尾翼展开正常！”“螺旋桨最大功率推进！”“姿态改平正常！”“开始巡航！”“到达目标上空发现目标！”“目标锁定成功！”“完成打击！”。

伴随着这一连串的指令，西北工业大学无人系统技术研究院副研究员昌敏负责的大仰角弹射长航时“游隼”管射折叠翼无人机（以下简称“游隼”长航时折叠翼无人机）捷联图像末制导闭环试验成功。

管射折叠翼无人机是近年来兴起的新型巡飞与精确制导装备。由于考虑便携性和灵巧性，管射折叠翼无人机采用储存、运输、发射一体，发射管的有限空间约束极大限制了无人机机翼尺寸，从而影响了折叠翼无人机气动性能，是一门“螺蛳壳里做道场”的艺术。昌敏说：“单次折叠的串列翼布局是国际上主流的折叠翼无人机布局形式。”

经过长期研究，昌敏团队发现串列翼布局对于有限尺寸的发射管来说，机翼面积更大些。但是受发射管长度限制，机翼展弦比不高。而且随着攻角的增加，串列翼布局的前后翼远距气动耦合诱导阻力增加得很快，串列布局的折叠翼无人机最佳升力系数不高，升阻比也较低，并且很难再有所提高，这意味着飞行器平台的飞行性能被这个天花板牢牢压制，因此这就成为了折叠翼无人机技术发展的瓶颈。

在日以继夜的分析试飞数据和反推动力学模型后，团队发现多次折叠方案中“Z型折叠”总体上能够满足设计要求，但是其技术资料极少，其核心是高动态变体结构的气动、结构和动力学精确建模与预报技术。终于在团队不断攻关下，成功提出了“气动-结构协同的大展弦比折叠翼无人机设计技术”，首次将我国“由陆到空”“由海到空”折叠翼无人机升阻比大幅提升，将我国巡飞平台的气动性能提上了一个新的平台。

在成功完成大展弦比折叠翼无人机设计后，昌敏团队又将目光投向了海空跨域飞行。由陆到空、由海到空是折叠翼无人机的主要跨域路径，而基于海面、陆地的高仰角发射飞行是约束折叠翼无人机使用范围的技术瓶颈。研究团队通过探明折叠翼面瞬时变体中的力系生成机制，揭示了变体几何布局-动力拓扑-气动力系架构-高仰角起飞瞬时转弯等时变耦合机理，突破了水面摇晃态垂直发射气动力系拓扑结构变体重构技术，实现“游隼”长航时折叠翼无人机国内首次深水释放、水面漂浮垂直冷发射无人机自主飞行验证与首次电动后推螺旋桨陆地垂直冷发射折叠翼无人机自主飞行验证。

“游隼”长航时折叠翼无人机在陆地大仰角发射过程与末制导过程（西北工业大学供图）