彩虹无人机

彩虹无人机

对太阳能无人机的研究和探索，从理论上解决了低雷诺数流动和柔性飞行器飞行力学等问题，突破了气动布局、轻质大尺度结构设计和飞行控制等技术，完成了太阳能无人验证机的研制与飞行试验。

地效飞行器利用地面效应原理实现超低空稳定飞行，可利用地面效应实现增升减阻，可在10米以下高度全程高速飞行，同时可装载较大重量载荷，飞行距离远。

地效飞行器的主要问题是如何设计出一个可在极低高度地效区飞行的气动外形，当飞行器贴近地/海面时，飞行器下表面同地/海面之间的空气被压缩，从而形成升力，这一机理带来了同常规飞行器空气动力学和飞行力学特性本质的不同。在自由空间飞行，飞行器力和力矩特性只同飞行姿态相关，同飞行高度无关。而在贴地/海面飞行时，力和力矩是飞行姿态和高度的函数，因此超低空地效区飞行的空气动力和飞行力学特性的复杂程度远远高于在自由大气中飞行。在数年的机理和理论研究的基础上，通过采用多种新技术圆满地解决了超低空自主飞行的难题，完成了飞行演示试验，验证了相关理论及技术的突破。

彩虹-3A无人机是侦察攻击一体化系统，适用于侦察和对地面固定和移动目标进行精确打击，可挂载光电侦察载荷和2枚空地导弹，攻击精度小于1.5米，也可挂装GPS精确制导炸弹对地攻击。该系统由1个地面控制站和3架无人机及相关载荷、武器构成。其中彩虹-3A无人机翼展8米，最大起飞重量650公斤，最大任务载荷重量180公斤，最大航时15小时，最大速度256km/h，最大升限为7000米。

彩虹-3A根据空气动力基础理论的研究成果，突破了鸭翼短机身融合体设计技术，解决了彩虹-3A提高隐身特性和超低空飞行的难题；大量使用复合材料（80%以上机体为复合材料，有人机难以达到这一比例），实现了结构轻质化；高度融合多种信息，突破了侦察打击一体化关键技术。

2008年以来，彩虹-3A无人机多次亮相国内外航展，成为首个公开亮相的国产无人攻击机系统，得到了国内外媒体的广泛关注。世界权威军事杂志《汉和防务评论》、美国著名杂志《防务周刊》、《航空周刊》、德国防务专家网以及新华社、中央电视台、新华网、新浪网、搜狐网等多家媒体均对彩虹-3A无人机进行了报道，在国内外引发较大影响。据国外媒体报道，彩虹-3A无人机技术指标处于国际先进水平，显示了中国在无人机领域的巨大进步，也使国外对中国无人机的实力有了新的认识，表明中国正式加入拥有先进无人机的国家之列。

2009年以来，彩虹-3A系统已出口到多个国家，是中国首款实现批量出口且出口数量最大的攻击性无人机，打破了传统军事强国的技术封锁，建立了“彩虹”无人机品牌，在国际市场中享有较高的知名度。在多次的飞行试验与任务中，彩虹-3A系统以其优异的表现得到了多个用户方高层领导的一致好评。

2015年10月21日，通过2015中国国际矿业大会中国地质调查局场外平台展示，我国自主研制的彩虹-3中型无人机航空地球物理综合测量系统首次进行国际公开展示。这标志着经过为期2年的试航试生产，彩虹-3系统正式转入地质调查矿产勘查民用领域，开始进入商业化使用阶段。

彩虹-3系统是世界第一个针对地质调查矿产勘查开发的中型无人机航空地球物理综合测量系统，集成先进的航空磁场和放射性测量方法，将主要应用于基础地质调查，金属矿产和放射性矿产勘查等领域。与传统的有人机航空物探勘查系统相比，该系统具有安全系数高、测量质量高、工作效率高、智能化程度高的四大优势，相应技术处于世界领先地位。

彩虹-3系统由国土资源部中国地质调查局组织中国地质调查局地科院物化探所、中国航天空气动力技术研究院与核工业航测遥感中心等单位共同研制完成。经过我国科研人员的联合攻关，完成了系统的实用化升级改造、方法技术开发、试验示范和大规模生产作业，单机每月工作量可达2万测线公里以上，平均单架次有效测线可达1200测线公里，实现全年度、全气候作业，合理规避了与民航飞机的时间冲突，实现了生产效率和作业质量的有效提高。

彩虹-4无人机是中空长航时侦察打击一体化系统，可对地面和海上目标进行侦察和打击，系统挂载4枚空地导弹，攻击精度小于1.5米。彩虹-4系统由1个地面站和3架无人机及相关载荷、武器构成。其中彩虹-4无人机翼展18米，最大起飞重量1330公斤，最大续航时间35小时，最大载荷能力达345公斤。

彩虹-4的设计目标同彩虹-3A强调超低空突防和隐身这一突击功能不同，它强调长时间滞空压制和更高的打击功效（两者使用同一种发动机）， 因此设计的核心思想是高升阻比气动布局。彩虹-4利用空气动力基础研究的储备，突破了高升阻比气动布局、大展弦比机翼气动弹性以及特殊机头横向分离涡对稳定性影响等关键技术，同时彩虹-4使用了更高比例的复合材料，进一步降低了结构重量所占比例，新技术的使用实现了长航时高载重的技术要求，也使彩虹-4处于国际上先进水平之列。

2012年，彩虹-4无人机多次亮相国内外航展，得到了广泛关注，国内外各大媒体包括新华社、中央电视台、新浪网、搜狐网、新华网、环球网、航空知识杂志、国际航空杂志、现代兵器杂志、德国广播协会、美国航空周刊等40余家国内外媒体以图片、文字、影像等形式报道了彩虹-4无人机，全方位介绍了彩虹-4无人机的指标性能、可执行任务和国际地位，在国内外形成了很大影响。根据世界权威军事杂志《汉和防务评论》和美国著名航空杂志Aviation week（航空周刊）的报道，彩虹-4无人机是中国公开的无人机中挂载能力最强、飞行性能最优的无人机，具备强大的攻击能力，可实现发现即摧毁的目的，其整体性能指标高于美国“捕食者A”无人机系统，在同类型无人机中处于领先地位，代表了中国无人机技术发展的高水平。

彩虹-802是一种超近程小型无人侦察机系统，采用手抛或弹射模式起飞，伞降回收，其起飞重量6.5公斤，实用升限4000米，目标定位精度达80米，续航时间1.5小时，巡航速度40-70千米/小时。

彩虹-802是一种微小型多功能飞行器，面临的主要技术难题有两点：一方面尺寸较小，飞行雷诺数较低，因此升力面和操纵面效率下降，空气动力特性严重恶化；另一方面是小型化和轻量化的要求。低雷诺数流动是空气动力学的一个新领域，也是飞行器面临的一个难题，它主要是由于在低雷诺数下，升力面在小攻角发生非定常分离，导致升阻比快速下降以及振动等稳定性问题。在低雷诺数流动理论研究的基础上，通过优化翼型、加大操纵面及气动布局合理匹配，有效地缓解了低雷诺数流动带来的不利因素，解决了这一难题。

彩虹-802无人机已广泛应用，表现出使用方便、可靠性高、定位准确等多项优点，在多次试验、飞行任务中均圆满完成任务，用户对此型无人机给出高度评价，认为其在性能上已经超过了美国同类型的无人机系统，处于国际同类无人机领先水平。2012年8月，该型无人机研制单位获得国家某重大工程先进单位称号。

航天十一院自“十五”起，开始了太阳能无人机领域的研究。至今已经历了平台概念研究及小型验证机研制、关键技术研究和方案论证、结构样机试制和试验、技术验证机低空试飞等阶段。主要取得成果包括：完成了飞行平台技术验证和系统开发；探索了能源系统综合管理与集成；初步掌握太阳能飞机总体参数优化设计方法；初步掌握超轻质结构的设计与制造工艺方法；初步探索太阳能飞机真实环境的飞行策略；初步探索出太阳能飞机面临的关键技术点。

航天十一院先后经历了平台概念研究及小型验证机研制、关键技术研究和方案论证、40余米翼展大尺度技术验证机低空及高空飞行试验等阶段。目前正在向临近空间高度持久飞行迈进。

经过十余年坚持不懈的努力，十一院太阳能无人机团队解决了总体、气动、结构、飞行控制、能源动力高效应用等关键技术难题，初步建立了太阳能飞行器的设计和试验方法。

2017年5月末，由中国航天科技集团十一院研制的新型彩虹太阳能无人机在西北某地完成临近空间飞行试验，试验取得圆满成功。这款太阳能无人机具备超长航时的特点，未来留空时间可长达数月至数年，且飞行高度高达20千米，任务区域广阔，具备“准卫星”特征，具有部署灵活、经济性好等优势，可广泛应用于军民融合领域，包括重大自然灾害预警、常态化海域监管、应急抢险救灾、反恐维稳等公益事业领域以及偏远地区互联网无线接入、移动通信、数字电视信号广播等商业及产业类领域。

该型太阳能无人机载重能力超过美国同类太阳能无人机，在此基础之上，很快大型高性能实用化的太阳能无人机将会翱翔于天空。这是我国首次成功研制的大型长航时临近空间太阳能无人机，填补了我国在这一领域的技术空白，核心关键技术和设备全部实现国产化，是支撑我国临近空间开发利用的重要基础手段，标志着我国已成为继美、英之后全球第三个掌握临近空间太阳能无人机技术的国家，进入了这一领域的“第一梯队”，是中国制造的又一经典之作。

“彩虹”无人机已出口9个国家，覆盖17个最终用户。空气动力是推动飞行器创新的主要动力之一，空气动力和推进动力的创新是引领飞行器概念创新乃至革命的二个最基本要素。中国航天空气动力技术研究院在无人机领域取得了快速的发展，得益于空气动力的优势和储备，得益于将空气动力理论和机理问题首先系统解决的研制模式。未来，中国航天空气动力技术研究院依托这些优势必将使我国的无人机飞的更高更快。