無人直升機中的“輕騎兵”,海上“小精靈”,S-100無人機

S-100無人機是由奧地利西貝爾公司製造的一款無人直升機,也是近年來全球比較熱門的一款

艦載垂直起降(VTOL)無人機。本來S-100只是一款名不見經傳的無人機系統,因為奧地利的航空工業並不發達,西貝爾公司最初也不是一個專業的飛行器研發公司。然而憑藉優秀的性能和口碑,S-100無人直升機迎來了眾多客戶,從最初的陸用發展到現在的艦用,變成了無人直升機中的“輕騎兵”,也被稱為是海上“小精靈”。和美國等研製的先進軍用無人機相比,S-100無人直升機的性能並不是那麼強大,但是它卻有著良好的多用途能力,以及很明顯的成本優勢,從而贏得了眾多客戶的青睞。

無人直升機中的“輕騎兵”,海上“小精靈”,S-100無人機

S-100無人機是由奧地利西貝爾公司研製的

一、無人直升機中的“輕騎兵”

在介紹Camcopter S-100無人機之前,不妨先了解一下它的研製商奧地利西貝爾公司。該公司原本是一家地雷探測技術公司,主要研製各種各樣的地雷探測器。進入1990年代後,由於無人機技術興起,西貝爾公司也對無人機產生了興趣,準備研製一款可以探測地雷的無人機,Camcopter無人機就是在這個背景下產生的。後來Camcopter無人機又逐步增加了很多功能,比如說偵察、探測等,性能更加完善,於是就誕生了S-100無人機。服役之後,S-100無人機還具備了在艦船甲板上進行起降的能力,因此被越來越多的艦艇選用,成為了在海上飛行的“小精靈”。

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S-100無人機

Camcopter S-100無人機就像是一架縮小版的常規佈局直升機,具有流線型的機身和粗大的尾翼,兩片主旋翼比較長。它的機身蒙皮主要是由碳纖維打造,機身很多部件採用鈦合金等材料製造,在減輕機身重量的同時能夠保證機身的結構強度。S-100無人機的機身前部進氣口是格柵狀,進氣口位於機頭上下側,上面是主進氣口,用於前進時進氣,下面是向後傾斜的副進氣口,能夠增加向後飛行時的進氣量。機身後面的排氣口也是格柵狀,能夠降低尾氣溫度,減少紅外輻射,便於無人機的隱身。S-100無人機採用後三點式起落架,均不能收放,起落架安裝了緩衝裝置,尾起落架的減震裝置位於尾翼上。其實它的後起落架與尾翼是合成一體的,這樣能增加尾翼的面積,還簡化了結構,減輕了機身重量。

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S-100無人機

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S-100無人機的長度只有3米多

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S-100無人機的螺旋槳連接件

S-100無人機的體型很小,重量較輕,所以被稱為是無人直升機中的“輕騎兵”。它的總長度只有122英寸(約3.11米),寬度為49英寸(約1.24米),高度為44英寸(約1.12米)。S-100無人直升機的空重只有243磅(約110千克),最大起飛重量為440磅(約200千克),它的有效載荷是110磅(約50千克)。在動力裝置方面,S-100無人機搭載一臺羅羅公司的轉子發動機,主轉子直徑為3400毫米,輸出功率50馬力(37kw),擁有全自動數字式發動機控制系統。S-100無人機的主螺旋槳是單旋翼雙槳式,槳葉採用複合材料打造,連接件採用鈦合金打造,強度很高,可以在最大風力46公里/小時的環境下起飛和降落。目前西貝爾公司正在測試新型重油發動機,能為S-100提供更強大的動力來源。

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S-100無人機的內部構造

除了發動機外,S-100無人機能夠輕快靈活地在各種環境下起降並執行任務,主要得益於它所配備的先進飛行控制系統。S-100無人機的飛控系統包括自動駕駛儀,以及雙餘度慣性導航系統和全球定位系統。在飛行時,S-100無人機通過慣性陀螺儀保持機身穩定,通過GPS全球定位系統實現定位。在自動飛行模式下,S-100無人機可以根據預先設定好的巡邏點進行自主飛行,自主完成整個任務。在有人模式下,也可以根據操作員的指示進行飛行,能夠隨時進行重新編程,更改任務或應對各種突發情況。

二、豐富的可選載荷和先進傳感器

S-100無人直升機的成功之處就在於它可以選擇豐富的載荷,包括各種先進傳感器和電子設備。雖然這款無人機的最大起飛重量只有200千克,但是卻可以掛載50千克的有效載荷。S-100無人機的機身佈滿了電子設備和傳感器,既可以對機身進行控制,使其具備高度的自動化能力,包括自動飛行和起降等,另外還可以對外部態勢進行感知。Camcopter S-100無人機有兩個有效載荷艙,一個輔助航空電子設備艙,以及兩個側面有效載荷吊掛點,能夠同時掛載多種電子吊艙。

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S-100無人機可以攜帶多種傳感器

S-100無人機的主有效載荷艙位於主轉子軸下方,最大有效載荷是50公斤,能夠攜帶多個傳感器,包括多光譜成像儀、合成孔徑雷達(SAR)和激光成像探測與測距雷達(LIDAR)等。它的輔助載荷艙位於主起落架前方的機腹位置,可以安裝敵我識別器(IFF)、遠程操作視頻增強接收機(ROVER)

等。除了以上設備外,S-100無人機還可以攜帶光電/紅外攝像機、海上雷達、探地雷達、信號和通信收集設備,以及通信中繼設備、一體化探照燈和揚聲器等。下面簡單介紹一下這些設備。

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S-100光電/紅外(EO/IR)攝像機提供的圖像

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掛載光電/紅外(EO/IR)攝像機的S-100無人機

光電/紅外(EO/IR)攝像機能夠在各種天氣環境下提供先進的廣域態勢感知能力,還可以對靜態和移動目標進行搜索、識別、分類和定位。該設備能夠向控制站提供實時的高清視頻,能夠日夜不間斷地監視各種區域和目標,還可以穿透雲層、雨水、煙霧等,提供分辨率的圖像。

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S-100無人機的雷達成像

合成孔徑雷達(SAR)主要是利用S-100無人機的飛行軌跡,以電子方式模擬超大天線或孔徑,生成高分辨率遙感圖像。它能夠創建目標的2D或3D圖像,包括景觀等。合成孔徑雷達(SAR)可以提供真實、全天候的地面測繪和監視成像,還可以指示地面移動目標。

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這架S-100掛載了激光成像探測與測距雷達(LIDAR)

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S-100的激光成像探測與測距雷達(LIDAR)產生的圖像

激光成像探測與測距雷達(LIDAR)是一種利用激光照射目標並分析反射光來測量距離的遙感技術,也是一種三維地理測量系統,能夠提供更高精度的地形測繪,為地理信息系統提供高精度的地圖和數字高程模型。

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S-100安裝了信號情報(SIGINT)系統

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S-100無人機提供的座標信息

信號情報(SIGINT)和通信情報(COMINT)收集系統主要是通過截獲信號來進行情報收集,包括人與人之間的通信情報(COMINT)收集以及非通信的電子信號。該系統能夠探測、識別、分類各種複雜發射器的地理位置,提供廣域的態勢感知和情報收集,提高了監視和情報任務的效率。

多光譜成像儀可用於收集和處理來自整個電磁波譜的信息,能夠快速、準確地覆蓋大片地理區域。該設備還可以顯示地球表面礦產資源的開發情況,用於評價礦物的儲量及其在當地地質環境中的重要性。

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這架S-100無人機外掛了兩臺傳感器

S-100無人直升機豐富的可選載荷使其可以掛載多種先進傳感器和電子設備,能夠執行多種任務,為客戶提供了很大的選擇餘地。S-100無人機可以根據不同需求配備不同的設備,最大化地滿足了各種用戶的需要,這也是其能夠獲得廣闊市場的主要原因之一。不過該無人機搭載的這些設備的先進程度有限,總體性能還遠不能和大型飛機上所搭載的同類設備相比較,因為它自身的功率及有效載荷能力有限,所以不可能搭載大型傳感器和電子設備。不過對於S-100的用途來說,這些設備已經基本夠用了。

三、方便又智能的指揮控制站

S-100無人機的指揮與控制主要是通過地面控制站(GCS)來完成的,傳感器和電子設備獲取的全部實時數據也是由控制站來接收和處理的。控制站配備了兩臺計算機,用於任務規劃和控制、有效載荷控制及圖像檢索等。其中任務規劃和控制主要是利用地理信息系統來顯示S-100無人機的位置,並探測威脅區、禁飛區和其他信息,所有的信息都可以顯示在液晶顯示屏上。除此之外,控制站的操作員可以通過控制單元以及安裝在S-100無人機上的操縱桿手動控制無人機,還能將其切換到

VTOL模式、自動模式、手動模式和返航模式等不同工作模式。

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S-100的陸地野外地面控制站

控制站還安裝了一個帶有PowerPC核心處理器的智能接口單元,是控制站和S-100無人機之間的通信鏈路。S-100無人機的機身尾梁下方安裝了對地聯絡天線,可以接收控制站發出的指令。機身平尾上部中間位置的天線,用於向控制站傳輸傳感器和電子設備提供的視頻、圖像等數據。在選擇長距離天線時,數據傳輸的距離可達200公里。除了地面控制站外,S-100無人機系統還可以根據需要提供控制模塊,既可以安裝在車輛或艦艇船隻上,也可以便攜式使用。

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S-100無人機的車輛控制站

位於陸地上的地面控制站的尺寸為6.06米x2.44米,設置時間只需要3小時,操作人員只需要2人,整套設備可以放入20英尺的容器中,可以方便地運輸和操作。用於車載的控制模塊可以安裝在車輛上,也可以靈活地集成到指揮和控制系統中。用於海上環境的控制模塊可以安裝在艦艇和船舶上,不需要專門的設備就可以快捷地完成集成工作。S-100無人機系統還具有

網絡共享功能,能夠將所有信息和數據通過鏈路與其他接收單位進行分享,也可以通過計算機和以太網傳遞給其他用戶。

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S-100無人機的網絡共享功能示意圖

四、可執行多種任務的陸海多面手

通過先進的飛行控制系統,S-100無人機可以在多種環境下進行起降,擁有廣闊的應用場景。而豐富的機載傳感器和電子設備,使S-100無人機能夠晝夜不間斷地執行多種任務,具備強大的多用途能力。

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S-100無人機可以在多種環境下使用

首先在陸地執行任務方面,S-100無人機可以在沒有機場或者地形複雜的地區起降。憑藉優秀的垂直起降能力,S-100無人機不需要專門的起飛區域和降落區域,也不需要回收裝置,可以在很多環境下使用。經過驗證,S-100無人機能夠在55度的沙漠地帶使用,也可以在零下40度的冰雪覆蓋地區使用,也可以在高達95%的溼度下使用。也就是說,無論是熱帶還是寒帶,無論是晴天還是雨雪天氣,S-100無人機都能夠正常飛行。在標準大氣條件下,S-100無人機在低載荷情況下能夠飛行到18000英尺(約5486米)的高度;在搭載34千克載荷、滿油情況下,S-100無人機可以

連續飛行6小時,如果搭載副油箱的話,可以巡航飛行10小時

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S-100無人機非常適合艦載使用

其次,在海上作業時,S-100無人機是一款優秀的艦載無人直升機。由於身形小巧,靈活敏捷,S-100無人機能夠方便地在甲板上起降,也很容易運輸和存儲。一艘標準護衛艦的直升機機庫,在停放一架大型載人直升機之後,還可以再容納5臺S-100無人機。所以,這款無人機非常適合擔任艦載無人機,可以和有人駕駛直升機搭配使用。為了能夠在海洋環境下正常使用,S-100無人機的全部機身都進行了專門的

防腐蝕處理,除了使用炭纖維複合材料和鈦合金外,還在機身表面塗有特殊的保護層。S-100無人機也能夠應付海上的大風大浪,能夠在風力46公里/小時的情況中起降。

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S-100無人機在民用方面的用途也很廣泛

最後,S-100無人機既可以執行軍事任務,也可以執行民用任務。

S-100無人機可以搭載先進的雷達傳感器和電子設備,既可以執行戰術巡邏、監視和跟蹤任務,也可以蒐集情報和信息,還能為登陸、搜索和救援等行動提供幫助。S-100無人機還可以用於雷區測繪和心理戰等。在民用方面,S-100無人機可以用於地形測繪、遠程監控、航空攝影、通信中繼等。S-100無人機可以在地形複雜的地區監控電力線路,可以通過激光掃描儀對大面積的森林、農業、近岸水域和城市地區進行高精度的快速測量,還可以使用機載攝像機拍攝高清視頻,還可以通過激光雷達和彩色視頻傳感器進行三維測繪等。

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S-100無人機

不過S-100無人機也有一個明顯缺點,那就是不能搭載任何武器。同樣是無人直升機,美國的MQ-8B無人機可以安裝“先進精確殺傷武器系統”(APKWS)或者“地獄火”激光制導導彈等武器,具備一定的攻擊能力。當然,MQ-8B要比S-100無人機大得多,兩者並不屬於同一級別,因此並不太適合放在一起進行比較。總的來說,以如此小的體型和重量,S-100無人直升機能夠達到現在的水準已經非常難得,它的性能足以滿足它所肩負的任務的需求。當然,如果S-100無人機能夠繼續進行改進的話,那麼這款海上“小精靈”就更加完美了。


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