警惕飞过头顶的“鸟”|飞行器，纳米-小哥白尼

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警惕飞过头顶的“鸟”

作者：刘映国来源：发表时间：2006-05-10 浏览次数：字号：大中小

   美国国防部国防高级研究计划局正在研制微米级的微型空中飞行器，翼展约15厘米，形状如空中普通飞鸟。作为未来战场上探测装置的一部分，它的主要功能是完成包括空中监视、生化战剂探测、目标确认、通信转播、空中布雷以及对大型建筑物和设施内部的侦察任务。这是未来城区作战中尤为重要的装备之一。

“空中飞鸟”的问世
    微型空中飞行器的研制方案，是由麻省理工学院的林肯实验室在研制一种小型空中监视平台时提出的。美国国防高级研究计划局宣称：“尽管用于此类飞行器的探测装置尚未成型，但目前的技术水平已基本具备，该方案代表着微型探测装置的发展趋势。”国防高级研究计划局已经组成了包括工业界和军方代表在内的专题研究小组，帮助确定任务和探讨如何最佳地应用现有技术；同时，还通过一些商用研究计划来进行预研，并决定从1998财年开始，在三年内对该项研究投资3500万美元。
    专题研究小组已经为微型空中飞行器提出了一系列参数，并计划在未来三年内对各个参数进行测试。这些参数为：飞行器长度6～20厘米、总重量10～100克、平台承载重量1～18克、巡航速度30～65千米/小时、续航时间20～60分钟、最大飞行距离1～10千米。

技术难关待突破
    研制此类微型空中飞行器面临的最大挑战是解决其体积问题。美空军战术技术办公室主任迈克·弗朗西斯认为：“飞行器翼展确定为15厘米。这个数字是建立在对其体积和飞行速度充分考虑的基础上。鸟类和昆虫可以更小的体积在空中自由飞行，尽管人类对此已有很充分的了解，但要使各种装置以更小的体积在空中飞行，还要对其原理进行认真的探索研究。”在空中飞行控制方面，面临的挑战是解决其转向力的问题，转向力通常要比正常飞行动力高出1～2个数量级。有关人士认为，微米涡轮发动机可作为一种备选方案。
    另一个难点是解决能量贮存问题。为实现持续飞行，目前用于贮存能量的高能锂电池需从200～500焦/克提高到700～900焦/克；电池的输出功率需从0。
    06～0.2瓦/克提高到0.5瓦/克；无刷电机输出功率则需从200毫瓦/克提高到500毫瓦/克。
    微型飞行器的核心技术是机体结构设计。由于机体结构体积极小，其容量和承载重量都受到限制，因而不能像通常的侦察装置那样，给其元器件加上外壳且不影响其他部件的性能。专家们还指出，该飞行器的电子器件的集成度要远高于今天所能达到的水平，制造工艺同样是这项研究工作所面临的最大困难。
    通信能力的提高也是急待解决的问题之一。采用毫米波通信，其最大传输距离可望在未来三年内从3千米延伸到10千米。由于GPS导航系统需要的天线太大，而且导航精度不能满足此类微型飞行器的要求，因此，如何对该飞行器进行导航和飞行控制仍然需要进一步探索。
    探测器技术目前已经比较成熟，但在微型探测器制作方面仍有大量工作要做，如图像探测、声音探测以及生化战剂检测，都需要具有特殊的功能。
    另外，探测器的重量是问题的关键，如研制重量为1克的可见光成像器，是目前该类成像器极限重量的1/10；研制重量为10克的非冷却红外成像器，而目前的重量为30克。美国防务空中侦察办公室已提出了可见光照相机的研制方案，该相机的体积为12×8.5毫米，成像孔径为2.6毫米，视场角为40×40°，分辨率为0.7米，成像速率为每秒0.5幅，该照相机的重量小于1克，耗电量不足25毫瓦。

广阔的应用前景
    由装在机身内的微型计算机进行控制，该飞行器可在建筑物内部、树林或障碍物之间自由飞行，它将成为未来战场上收集信息、探测情报、检测有毒物质的能手。这种翼展仅15厘米的微型空中飞行器，具有目标小、无噪声、易隐蔽、侦察探测范围广等特点，已受到美国军方的极大关注。它在军事上的主要用途是：(1)弥补侦察卫星和侦察飞机的空白区，侦察它们监视不到的死角；(2)执行间谍侦察任务，可在和平时期秘密收集敌军各类情报；(3)可进入核、生、化污染区进行检测，并迅速确定生化战剂类别以便及时控制污染区；(4)涂上强反射材料后在空中飞行作诱饵，以探测敌方的防空部署和雷达性能参数；(5)装备前沿作战部队，帮助士兵观察山背后、建筑物和掩体内的敌情。

责任编辑：harpy

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