彩虹無人機

彩虹無人機是中國航天空氣動力技術研究院依託空氣動力學和飛行力學方面的技術優勢，在2000年進軍無人機這一新型飛行器領域，並研製了以“彩虹”為名的多種類型無人機，這些無人機尺寸從小到大，起飛重量從輕到重，在套用方面從各種形式的偵察監視到攻擊等，形成了較為完備的體系。

2017年5月末，由中國航天科技集團十一院研製的新型彩虹太陽能無人機在西北某地完成臨近空間飛行試驗，試驗取得圓滿成功。

基本介紹

• 中文名：彩虹無人機
• 屬性：無人機
• 國家：中國
• 研製：中國航天空氣動力技術研究院

背景信息

太陽能無人機是一種以光能作為主要能量來源的電動無人飛行器。白天，它依靠其上安裝的太陽電池進行光電轉換為動力系統、機載設備及任務裝載提供能為蓄電池的電能和高度勢能。夜晚，它再通過蓄電池的電能和滑翔持續飛行。太陽能無人機翼展超過40米，飛行高度為20000-30000米的臨近空間，航時可達數月甚至更長。因此這種飛行器可作為類“亞衛星”的空中信息化平台，主要用於偵察監視和中繼通訊，是未來空基信息網路的重要一環，套用前景廣闊。世界各國對太陽能無人機的研究均處於論證和研製階段，尚未有定型的此類型飛行器見諸報導。

對太陽能無人機的研究和探索，從理論上解決了低雷諾數流動和柔性飛行器飛行力學等問題，突破了氣動布局、輕質大尺度結構設計和飛行控制等技術，完成了太陽能無人驗證機的研製與飛行試驗。

地效飛行器

地效飛行器利用地面效應原理實現超低空穩定飛行，可利用地面效應實現增升減阻，可在10米以下高度全程高速飛行，同時可裝載較大重量載荷，飛行距離遠。

地效飛行器的主要問題是如何設計出一個可在極低高度地效區飛行的氣動外形，當飛行器貼近地/海面時，飛行器下表面同地/海面之間的空氣被壓縮，從而形成升力，這一機理帶來了同常規飛行器空氣動力學和飛行力學特性本質的不同。在自由空間飛行，飛行器力和力矩特性只同飛行姿態相關，同飛行高度無關。而在貼地/海面飛行時，力和力矩是飛行姿態和高度的函式，因此超低空地效區飛行的空氣動力和飛行力學特性的複雜程度遠遠高於在自由大氣中飛行。在數年的機理和理論研究的基礎上，通過採用多種新技術圓滿地解決了超低空自主飛行的難題，完成了飛行演示試驗，驗證了相關理論及技術的突破。

產品系列

彩虹-3A

彩虹-3A無人機是偵察攻擊一體化系統，適用於偵察和對地面固定和移動目標進行精確打擊，可掛載光電偵察載荷和2枚空地飛彈，攻擊精度小於1.5米，也可掛裝GPS精確制導炸彈對地攻擊。該系統由1個地面控制站和3架無人機及相關載荷、武器構成。其中彩虹-3A無人機翼展8米，最大起飛重量650公斤，最大任務載荷重量180公斤，最大航時15小時，最大速度256km/h，最大升限為7000米。

彩虹-3A根據空氣動力基礎理論的研究成果，突破了鴨翼短機身融合體設計技術，解決了彩虹-3A提高隱身特性和超低空飛行的難題；大量使用複合材料（80%以上機體為複合材料，有人機難以達到這一比例），實現了結構輕質化；高度融合多種信息，突破了偵察打擊一體化關鍵技術。

2008年以來，彩虹-3A無人機多次亮相國內外航展，成為首個公開亮相的國產無人攻擊機系統，得到了國內外媒體的廣泛關注。世界權威軍事雜誌《漢和防務評論》、美國著名雜誌《防務周刊》、《航空周刊》、德國防務專家網以及新華社、中央電視台、新華網、新浪網、搜狐網等多家媒體均對彩虹-3A無人機進行了報導，在國內外引發較大影響。據國外媒體報導，彩虹-3A無人機技術指標處於國際先進水平，顯示了中國在無人機領域的巨大進步，也使國外對中國無人機的實力有了新的認識，表明中國正式加入擁有先進無人機的國家之列。

2009年以來，彩虹-3A系統已出口到多個國家，是中國首款實現批量出口且出口數量最大的攻擊性無人機，打破了傳統軍事強國的技術封鎖，建立了“彩虹”無人機品牌，在國際市場中享有較高的知名度。在多次的飛行試驗與任務中，彩虹-3A系統以其優異的表現得到了多個用戶方高層領導的一致好評。

彩虹-3

2015年10月21日，通過2015中國國際礦業大會中國地質調查局場外平台展示，我國自主研製的彩虹-3中型無人機航空地球物理綜合測量系統首次進行國際公開展示。這標誌著經過為期2年的試航試生產，彩虹-3系統正式轉入地質調查礦產勘查民用領域，開始進入商業化使用階段。

彩虹-3系統是世界第一個針對地質調查礦產勘查開發的中型無人機航空地球物理綜合測量系統，集成先進的航空磁場和放射性測量方法，將主要套用於基礎地質調查，金屬礦產和放射性礦產勘查等領域。與傳統的有人機航空物探勘查系統相比，該系統具有安全係數高、測量質量高、工作效率高、智慧型化程度高的四大優勢，相應技術處於世界領先地位。

彩虹-3系統由國土資源部中國地質調查局組織中國地質調查局地科院物化探所、中國航天空氣動力技術研究院與核工業航測遙感中心等單位共同研製完成。經過我國科研人員的聯合攻關，完成了系統的實用化升級改造、方法技術開發、試驗示範和大規模生產作業，單機每月工作量可達2萬測線公里以上，平均單架次有效測線可達1200測線公里，實現全年度、全氣候作業，合理規避了與民航飛機的時間衝突，實現了生產效率和作業質量的有效提高。

彩虹-4

彩虹-4無人機是中空長航時偵察打擊一體化系統，可對地面和海上目標進行偵察和打擊，系統掛載4枚空地飛彈，攻擊精度小於1.5米。彩虹-4系統由1個地面站和3架無人機及相關載荷、武器構成。其中彩虹-4無人機翼展18米，最大起飛重量1330公斤，最大續航時間35小時，最大載荷能力達345公斤。

彩虹-4的設計目標同彩虹-3A強調超低空突防和隱身這一突擊功能不同，它強調長時間滯空壓制和更高的打擊功效（兩者使用同一種發動機）， 因此設計的核心思想是高升阻比氣動布局。彩虹-4利用空氣動力基礎研究的儲備，突破了高升阻比氣動布局、大展弦比機翼氣動彈性以及特殊機頭橫向分離渦對穩定性影響等關鍵技術，同時彩虹-4使用了更高比例的複合材料，進一步降低了結構重量所占比例，新技術的使用實現了長航時高載重的技術要求，也使彩虹-4處於國際上先進水平之列。

2012年，彩虹-4無人機多次亮相國內外航展，得到了廣泛關注，國內外各大媒體包括新華社、中央電視台、新浪網、搜狐網、新華網、環球網、航空知識雜誌、國際航空雜誌、現代兵器雜誌、德國廣播協會、美國航空周刊等40餘家國內外媒體以圖片、文字、影像等形式報導了彩虹-4無人機，全方位介紹了彩虹-4無人機的指標性能、可執行任務和國際地位，在國內外形成了很大影響。根據世界權威軍事雜誌《漢和防務評論》和美國著名航空雜誌Aviation week（航空周刊）的報導，彩虹-4無人機是中國公開的無人機中掛載能力最強、飛行性能最優的無人機，具備強大的攻擊能力，可實現發現即摧毀的目的，其整體性能指標高於美國“捕食者A”無人機系統，在同類型無人機中處於領先地位，代表了中國無人機技術發展的高水平。

彩虹-802

彩虹-802是一種超近程小型無人偵察機系統，採用手拋或彈射模式起飛，傘降回收，其起飛重量6.5公斤，實用升限4000米，目標定位精度達80米，續航時間1.5小時，巡航速度40-70千米/小時。

彩虹-802是一種微小型多功能飛行器，面臨的主要技術難題有兩點：一方面尺寸較小，飛行雷諾數較低，因此升力面和操縱面效率下降，空氣動力特性嚴重惡化；另一方面是小型化和輕量化的要求。低雷諾數流動是空氣動力學的一個新領域，也是飛行器面臨的一個難題，它主要是由於在低雷諾數下，升力面在小攻角發生非定常分離，導致升阻比快速下降以及振動等穩定性問題。在低雷諾數流動理論研究的基礎上，通過最佳化翼型、加大操縱面及氣動布局合理匹配，有效地緩解了低雷諾數流動帶來的不利因素，解決了這一難題。

彩虹-802無人機已廣泛套用，表現出使用方便、可靠性高、定位準確等多項優點，在多次試驗、飛行任務中均圓滿完成任務，用戶對此型無人機給出高度評價，認為其在性能上已經超過了美國同類型的無人機系統，處於國際同類無人機領先水平。2012年8月，該型無人機研製單位獲得國家某重大工程先進單位稱號。

研發歷史

航天十一院自“十五”起，開始了太陽能無人機領域的研究。至今已經歷了平台概念研究及小型驗證機研製、關鍵技術研究和方案論證、結構樣機試製和試驗、技術驗證機低空試飛等階段。主要取得成果包括：完成了飛行平台技術驗證和系統開發；探索了能源系統綜合管理與集成；初步掌握太陽能飛機總體參數最佳化設計方法；初步掌握超輕質結構的設計與製造工藝方法；初步探索太陽能飛機真實環境的飛行策略；初步探索出太陽能飛機面臨的關鍵技術點。

航天十一院先後經歷了平台概念研究及小型驗證機研製、關鍵技術研究和方案論證、40餘米翼展大尺度技術驗證機低空及高空飛行試驗等階段。目前正在向臨近空間高度持久飛行邁進。

飛行試驗

經過十餘年堅持不懈的努力，十一院太陽能無人機團隊解決了總體、氣動、結構、飛行控制、能源動力高效套用等關鍵技術難題，初步建立了太陽能飛行器的設計和試驗方法。

2017年5月末，由中國航天科技集團十一院研製的新型彩虹太陽能無人機在西北某地完成臨近空間飛行試驗，試驗取得圓滿成功。這款太陽能無人機具備超長航時的特點，未來留空時間可長達數月至數年，且飛行高度高達20千米，任務區域廣闊，具備“準衛星”特徵，具有部署靈活、經濟性好等優勢，可廣泛套用于軍民融合領域，包括重大自然災害預警、常態化海域監管、應急搶險救災、反恐維穩等公益事業領域以及偏遠地區網際網路無線接入、移動通信、數位電視信號廣播等商業及產業類領域。

該型太陽能無人機載重能力超過美國同類太陽能無人機，在此基礎之上，很快大型高性能實用化的太陽能無人機將會翱翔於天空。這是我國首次成功研製的大型長航時臨近空間太陽能無人機，填補了我國在這一領域的技術空白，核心關鍵技術和設備全部實現國產化，是支撐我國臨近空間開發利用的重要基礎手段，標誌著我國已成為繼美、英之後全球第三個掌握臨近空間太陽能無人機技術的國家，進入了這一領域的“第一梯隊”，是中國製造的又一經典之作。

未來展望

“彩虹”無人機已出口9個國家，覆蓋17個最終用戶。空氣動力是推動飛行器創新的主要動力之一，空氣動力和推進動力的創新是引領飛行器概念創新乃至革命的二個最基本要素。中國航天空氣動力技術研究院在無人機領域取得了快速的發展，得益於空氣動力的優勢和儲備，得益於將空氣動力理論和機理問題首先系統解決的研製模式。未來，中國航天空氣動力技術研究院依託這些優勢必將使我國的無人機飛的更高更快。