彩虹-4無人機:發展沿革,歷史背景,研製歷程,技術特點,氣動布局,動力系統,武器系

彩虹-4無人機（英文：CH-4 unmanned aerial vehicle，縮寫：CH-4 UAV），是中國航天科技集團公司下屬的航天彩虹無人機股份有限公司在彩虹-3無人機基礎上研發的一種中程察打/偵察探測（民用版）一體無人機。

彩虹-4無人機系統由1個地面站和3架無人機及相關載荷、武器構成，遂行偵察並攻擊地面、海上目標的任務。該飛機裝有照相、攝像等裝置，SAR雷達，通信設備，除了常規偵察以外，還可4枚掛載精確制導武器，對地面固定和低速移動目標精確打擊。該機巡航高度達到7000米，最大航程達到3500千米，巡航時間可達35小時。

彩虹-4無人機於2010年開始研製，2011年9月完成首飛，2012年11月，在第九屆中國國際航空航天博覽會上，彩虹-4無人機系統首次展出。2016年5月，彩虹-4無人機完成衛通靶試試驗，具備了偵察打擊一體的能力，有效提升了彩虹-4無人機武器系統的作戰效能。該型無人機已出口至阿爾及利亞、埃及、沙烏地阿拉伯、約旦、阿聯、伊拉克和卡達等國。

2019年4月，彩虹-4無人機在西北某地圓滿完成航空物探試驗飛行。

基本介紹

中文名稱：彩虹-4無人機
英文名稱：CH-4 unmanned aerial vehicle
前型/級：彩虹-3無人機
次型/級：彩虹-5無人機
國家：中國
飛機類型：中程察打一體/偵察探測無人機
研製單位：航天彩虹無人機股份有限公司
最大航程：3500千米
續航時間：35小時
翼展：18米
巡航速度：150-180千米/小時
巡航高度：5000-7000米
起飛重量：1330千克
載荷能力：345千克
裝備國家：阿爾及利亞、埃及、沙烏地阿拉伯、約旦、阿聯、伊拉克、卡達等

發展沿革,歷史背景,研製歷程,技術特點,氣動布局,動力系統,武器系統,機載電子,通信遙控,性能分析,性能數據,衍生型號,彩虹-4A,彩虹-4B,服役動態,實戰運用,多種用途,總體評價,

發展沿革

歷史背景

無人機，是無人駕駛飛機的簡稱，英文全稱：unmanned aerial vehicle，縮寫：UAV，是利用無線電遙控設備和自備的程式控制裝置操縱的不載人飛機。

無人機由於沒有飛行員，可以執行超越飛行員生理極限的危險任務，比如長航時、大機動飛行或者在惡劣氣象條件、戰場等危險區域執行任務。現代無人機早已超出了所謂“遙控飛機”的概念，在執行軍事任務方面所具有的優勢也讓很多國家對它高度重視。

無人機最早的開發是在第一次世界大戰後。到了第二次世界大戰後，不少軍事強國將退役的飛機改裝成為靶機，開啟了近代無人機發展的先河。隨著電子技術的進步，無人機在擔任偵察任務的角色上凸顯出重要性。在越南戰爭期間，美國曾經大量使用無人機對高價值或者是防禦嚴密的目標進行偵察。1982年以色列首創以無人機進行偵察、情報收集、跟蹤和通訊等。1991年的沙漠風暴作戰當中，美軍曾經發射專門設計欺騙雷達系統的小型無人機作為誘餌，這種無人機誘餌戰術也成為其他國家效彷的對象。

20世紀90年代初，在海灣戰爭後，無人機開始飛速發展和廣泛運用。以美國為首的西方國家充分認識到無人機在戰爭中的作用，競相把高新技術套用到無人機的研製與發展上，不僅增加了續航時間，提高了圖像傳遞和數位化傳輸速度，還使用了先進的自動駕駛儀。一些無人機已經裝備了武器（例如美國的RQ-1捕食者無人機裝備了AGM-114地獄火空對地飛彈），擔任起更多的軍事任務，如：轟炸目標、對地攻擊、空中格鬥等。美軍在阿富汗戰爭期間已經進行了RQ-1“捕食者”無人機飛彈攻擊試驗。在2003年“解放伊拉克”行動中，RQ-1“捕食者”無人機共攻擊並摧毀了12個地面目標。在伊拉克戰爭中，美軍共動用了約50架無人機，主要是RQ-1“捕食者”、RQ-4A“全球鷹”和RQ-5“獵手”。

研製歷程

1999年，中國航天科技集團公司下屬的中國航天空氣動力技術研究院（簡稱：航天科技十一院）開始無人機研製工作。

2004年，航天科技十一院突破了自主飛行和圖像傳輸關鍵技術，設計研製出第一架具備全自主飛行能力的彩虹-1無人機。隨後，彩虹-1無人機批量生產、彩虹-2無人機研製成功，彩虹系列無人機得到進一步發展。

2007年隨著“彩虹-3無人機“的首飛成功，AR-1空地飛彈（綽號：射手）的研製成功，中國擁有了察打一體化的無人機武器系統。

2010年，彩虹-4無人機開始研製。

2011年9月，彩虹-4無人機完成首飛，豐富了彩虹無人機產品型譜。彩虹無人機系列形成了覆蓋小型、中近程及大型高端無人機全型譜產品線和研製體系。

2012年11月14日，在第九屆中國國際航空航天博覽會上，彩虹-4無人機首次展出。

2014年8月29日，天津國際無人機展上，彩虹-4無人機再次實機亮相。

2016年5月中旬，彩虹-4無人機完成兩架次衛星遙控打靶。試驗中，彩虹-4採用衛星中繼數據鏈實現無人機系統超視距測控和信息傳輸，距離衛通指揮控制站直線距離超過1000千米，試驗全程衛星信號穩定，通信正常，圖像傳輸清晰流暢，AR-1空地飛彈精確命中目標。實現了彩虹-4無人機系統超視距測控與信息傳輸，驗證了衛通中繼數據鏈系統的性能穩定可靠，實現了從超視距傳輸偵察信息向對地打擊控制的轉變，有效提升了彩虹-4察打一體無人機武器系統的作戰效能。

2016年11月1至6日，彩虹-4無人機參展第十一屆中國國際航空航天博覽會。

2018年1月，彩虹-4無人機成功完成多型彈藥實彈打靶試驗。測試中，彩虹-4無人機搭載5種類型的彈藥進行了實彈打靶驗證，包括50千克級子母炸彈、50千克級子母末敏炸彈、50千克級衛星制導炸彈、100千克級雷射制導炸彈，以及100千克斤級衛星制導滑翔炸彈。

2018年6月，在中國西南某機場進行密集飛行試驗。彩虹-4改進型無人機從海拔3500米的高原機場起飛，刷新了該型無人機的起降高度紀錄。彩虹-4改進型採用了新的襟翼增升系統，發動機採用了新的高效增壓系統。

2019年4月，中國航天科技集團第十一研究院自主研發的彩虹-4無人機在西北某地圓滿完成航空物探試驗飛行。

技術特點

氣動布局

彩虹-4無人機在彩虹-3無人機的基礎上，空氣動力外形方面有所改進。該機參考了滑翔機外形，結合無人機修長機身布局而全新設計，採用高升阻比氣動布局、大展弦比機翼，升阻比達到了20以上的水平，翼展達到18米，巡航升力係數達到了接近1.0的水平，因此能夠攜帶更多的彈藥或飛行更長的時間，實現了長航時高載重的技術要求，具備長時間滯空壓制能力和更高的打擊功效。較高的升力係數不僅能節省油耗，還能有效縮短飛機的起降距離，從而減少對跑道長度的需求。相比彩虹-3無人機，彩虹-4無人機將燃油消耗率降低了15%。彩虹-4無人機的發動機後置，機載設備前置，有利於平衡飛機的重心，還能避免發動機尾氣對光電設備的影響；上反式V型尾翼布局結構相對於平尾加垂尾的常規布局而言，可以用較少的部件同時實現平尾和垂尾的作用，可以有效減小飛機的結構重量和飛行阻力，而且V型尾翼還能有效地降低雷達反射面積，因此具備一定的隱身能力。另外，彩虹-4無人機大部分機體結構和蒙皮採用鋁合金材料，一些非承力部件和天線罩等採用複合材料。

彩虹-4無人機採用前三點可收放式起落架，起落架上安裝有液壓減震裝置，消耗和吸收著陸時的撞擊和顛簸能量，減小對機載偵查設備的損傷，起飛後，前起落架向前收起，後起落架向後收進機腹的起落架艙內，以減小飛行阻力。彩虹-4無人機在輕載的狀態下，作戰半徑達2000千米（衛星通信）左右。

動力系統

彩虹-4無人機初期型號採用同彩虹-3/3A一樣的奧地利ROTAX渦輪增壓汽油活塞發動機以及變矩恆速螺旋槳。2018年12月18日，中國研製單位稱：“彩虹-4的汽油活塞發動機將很快換裝中國新一代重油發動機，升級的確切日期和新版本的名稱將在稍後公布。”這種重油發動機將使無人機達到9000米的高度。

武器系統

彩虹-4無人機擁有4個武器掛架，可以加掛4枚總重量為250～350千克的飛彈或炸彈，應急情況下可通過減少載油及使用複合掛架的方式掛載6枚彈藥。機翼外側掛架掛載能力75千克，內側掛點是120千克。

彩虹-4號可以掛載重量為45千克的AR-1反坦克飛彈，該彈採取雷射半主動制導模式，主要用來打擊坦克裝甲車輛等地面低速目標。最外側兩個掛架上各掛載一枚約100千克重的飛騰5（FT-5）小直徑精確制導炸彈，用來轟炸地面的橋樑、建築物等固定目標，或是殺傷有生力量，殺傷半徑達二三十米。

機載電子

彩虹-4無人機可同時攜帶兩種監視系統，一種是光電監視系統，另一種是合成孔徑雷達。球形光電感測器位於機頭下部，起落架後邊，具備晝/夜廣電偵察、電視攝像、雷射測距、雷射定位和指示打擊等功能，雷射指示作用距離15公里，能在發射彈藥直到命中的過程中，始終提供雷射照射；雷射雷達可以配合無人機低空自主飛行進行對地偵察，並經過後期點雲/圖像處理，實現立體地景生成，並且還包含表面紋理信息。在穩瞄平台後裝載了一台合成孔徑雷達，可在30公里以上實現目標區的成像，能在雲遮霧罩的環境下“看清”目標，並且可通過地面情報處理，結合光電識別偽裝目標，通過合成孔徑雷達實現遠距離和全天候的成像偵察能力。彩虹-4無人機還可以掛載通信偵察設備，可以對一定範圍內對講機、數字電台、海事電話進行探測/定位/偵聽，還可以搭載GSM蜂窩通信基站，在某些自然災害發生後，可快速建立災區的區域移動通信能力。

通信遙控

彩虹-4無人機的通信控制主要有視距鏈路和超視距鏈路兩種方式，視距鏈路為微波通信，超視距鏈路通過衛星中繼來通信。彩虹-4無人機的衛通裝置屬於機載“動中通”，可以在各種飛行姿態下保持對準衛星，一確保通信鏈路暢通。彩虹-4無人機的衛通控制半徑在2000千米左右。

彩虹-4無人機通過地面站來對飛機進行控制和操縱，一座地面站可以控制多架無人機執行任務。地面站有固定式和移動式兩種，固定式是將設備和天線安裝在無人機基地內，控制本場內的無人機起飛、降落和執行任務等，也可通過衛星進行遠程控制。移動式是將操作台和衛通天線、數據鏈天線等設備集成到一個移動方艙上，移動方艙大小和一個貨櫃差不多，可以用車輛或飛機運輸，方便前沿部屬。彩虹-4無人機的地面站操作人員有兩名，駕駛員一般坐在左邊的操控台，主要負責操作駕駛無人機完成起飛、降落以及追蹤目標等機動飛行動作；感測器操作員負責操作機載偵察感測器，完成電視攝像、拍照、雷射測距、雷射標定、雷達掃描等偵察工作以及負責武器發射。

性能分析

彩虹-4無人機性能高於美國“捕食者A”（MQ-1A）。在武器裝備方面，彩虹-4在前翼下方掛了空對地飛彈和炸彈，意味著該機不僅可執行偵察任務，還能對地面目標實施攻擊。彩虹-4無人機機身比彩虹-3有所增大，機翼展達18米，有效載荷，飛行高度，巡航時間，都有大幅度提升。載重負荷達345千克，巡航高度達8000米，滯空時間長達40小時，最大航程3500千米，可以連續飛行兩天兩夜，可執行遠距離任務。

性能數據

彩虹-4無人機參考數據：

機型型號	CH-4A	CH-4B
最大起飛重量（千克）	1260	1330
載重重量（千克）	115	345
續航時間（小時）	30	35
視距內數據鏈控制距離（千米）	250	250
超視距通訊鏈路控制距離（千米）	2000	2000
最大航程（千米）	3500	5000
巡航高度（米）	5000-7000	7000
最高升限高度（米）		7000-8000；8500
巡航速度（千米/小時）	150-180	180
最大飛行速度（千米/小時）		300
起降方式	水平輪式	水平輪式

衍生型號

彩虹-4無人機有兩個型號，彩虹-4A無人機和彩虹-4B無人機。

彩虹-4A

彩虹-4A為專用的偵察型，該型號採用光電偵察平台+SAR雷達雙裝載作為標準配置，續航能力強，可對目標區域實施持續偵察監視，偵察作戰效能高。

彩虹-4B

彩虹-4B為察打一體的攻擊無人機，能夠攜帶4枚小型飛彈或者制導炸彈，最大起飛重量為1300千克～1350千克；油料，165千克；巡航速度為150～180千米/小時，最大航速為210～235千米/小時；沒有武裝時的滯空時間為30～40小時，加掛武器時的滯空時間為14小時；實用升限為7500米。

服役動態

實戰運用

2015年10月10日，伊拉克展示了一組彩虹-4無人機的視頻截圖，顯示該無人機已裝備該國。根據外媒的報導，彩虹-4B無人機已經參加實戰，並執行打擊恐怖分子的任務。

2018年，約旦空軍的彩虹-4無人機首次對外公開展示。

2018年10月30日，阿爾及利亞國家電視台首次公開了該國武裝部隊裝備的從中國進口的彩虹-3和彩虹-4察打一體無人機。

2018年，葉門胡塞武裝聲稱在沙也邊境的沙特吉贊省Tuwal地區擊落了一架沙特空軍彩虹-4 無人機。

2019年，沙特軍方公布了一段視頻：1架彩虹-4察打一體無人機發射空地飛彈，將胡塞武裝1輛試圖躲避打擊的T-72S主戰坦克擊毀。

多種用途

彩虹-4無人機除軍事用途外，還可套用到航空物探、海事巡查、海上應急搜尋、中繼通訊、海洋環境監測與評價、海洋生態災害監測、海洋溢油監測、海洋動植物保護等多個領域。

2015年6月，航天科技十一院在沿海地區成功實施了“藍色海鷗”彩虹-4無人機海洋示範套用，展現出彩虹-4無人機較高的三維數據、高光譜和高分影像的獲取能力，實現了對監測目標海域的實時發現、實時判別、實時監測，加強了海上應急事件監測處理能力。

2015年6月，彩虹-4無人機搭載高清光電、高清相機、AIS 及語音電台等設備開展了近一月的無人機海事飛行試驗。海事局首次實現空中獲取AIS信息數據平台，實現了中國中大型無人機的首次海事公務飛行。表明了彩虹-4無人機系統具備了海事監管的實用條件，進一步完善海上交通安全監管和服務體系提供了有力支撐。

2017年5月，基於彩虹-4無人機的森林防火系統成功完成林區監護套用示範演示，首次在中國領土範圍內衛通最嚴苛的條件下實現高速率數據傳輸，為構建以森林防火預警監測與災害應急監控為重點的無人機監管體系，實現森林防火的統一指揮調度打好基礎。

2017 年12月，彩虹-4無人機成功實現同時搭載高清光電、高清相機、SAR和雷射雷達設備，相機地面監控監測軟體可對相機成像參數進行設定，並通過航測控制器完成成像數據機上實時處理，圖片下傳至地面後完成圖像快拼，並通過三維地理信息指揮系統實時顯示所關注點經緯度、飛行高度及飛行航跡等信息，驗證了基於彩虹-4無人機的應急測繪系統已經具備突發事件現場圖像處理能力，為構建健全應急測繪救援提供了保障。

總體評價

彩虹-4無人機具有良好的氣動設計，可滿足長時間巡航要求；可同時搭載多種偵察載荷，具備較強的偵察能力；可在巡航高度發射多種彈藥，具有較強的實時打擊能力；彩虹-4無人機系統價格低廉，性價比高。（“網易新聞”評）

彩虹-4無人機能在5000米高度上使用飛彈攻擊地面目標，具有很大的戰術意義：首先是安全，在五千米高度上飛行，超出了通常肩扛防空飛彈的射程，提高了彩虹-4無人機的生存能力；其次是能夠實現發現即攻擊，由於一般的無人機一般採用大翼展，降低高度比較慢，如果在五千米高度發現目標，降低到兩千米左右實施攻擊，需要一分鐘左右，這個時間內有可能出現其它問題，而彩虹-4無人機能在五千米高度直接使用飛彈攻擊地面目標，省去了降低高度所需要的時間，可以實現發現即捕獲、捕獲即攻擊，大大提高了攻擊效率。（“新浪軍事”評）

彩虹-4無人機作為一款多次參與實戰的察打一體無人機，積累了大量實戰經驗，技術狀態非常成熟穩定，同時系統集成和掛載能力強大，兼容多種特設和通訊、探測方式。該機與美軍的MQ-1捕食者、MQ-9死神無人機比較，在航程、武器攜帶能力上還有差距，但4000公里的航程和200千克的載重量，基本上滿足了絕大多數開發中國家現實作戰的需要。彩虹-4的高原起降適應能力已經涵蓋了全球絕大部分主要機場，對於一些海拔3000-4000米的國家和地區，也有很好的適應能力。（“網易軍事”評）

彩虹-4無人機