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本帖最后由 晨枫 于 2021-9-30 11:20 编辑 1 H* B# o% K/ W: B) S/ }) n3 M
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彩虹无人机是航天科技旗下的，这是中国无人机的生力军，很能打。彩虹-4、彩虹-5在中东大出风头，成为第一代中国新质军工产品的佼佼者。在憋了三年之后，彩虹在珠海再次放出大招，彩虹-6和彩虹10很出风头。彩虹-7缺席，但总师说到，一两年内可以看到实机首飞，这是比到珠海刷脸更重要的事情。
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* V% T( @9 {4 i m( z彩虹-4已经出口到缅甸、巴基斯坦、埃及、沙特、阿尔及利亚和伊拉克 g7 {' m9 V1 g4 B+ V
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彩虹-5更大、更猛，留空时间达到60小时，改进型将延长到120小时
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& K' I7 }; W: ~$ n彩虹-6速度更快，升限更高，载弹量更大; U0 n% c( m2 l, y0 X: A
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彩虹-7还只是模型，但展示的潜力更加令人遐想. L2 M- p9 r7 ?: m
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! }+ @5 y) I3 i* Y/ R) p2 w% X彩虹-10则是垂直起落的，指向另一个发展方向
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$ q" k5 w# I" l; W但最有意思的彩虹是这个小不点：彩虹817。8 q8 c1 W) A( _ _5 }1 o
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! x! B% S. j/ f, M5 S彩虹817，最小的彩虹可能体现了最天才的设计。本来已经很小巧，不用时旋翼可以折叠起来，进一步减少尺寸5 H9 z; ] e' f& [. v5 i% }+ |) H
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小东西很小，中国乒乓球队的水杯大小，重量约0.8公斤，载荷约0.2公斤，典型的微型无人机的个头0 y! V8 n6 y y' Z
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看来彩虹817不是“嫡系”，是“旁系”，否则不会用跳出常规命名序列的817，而不是彩虹-11、彩虹-12什么的。但这个迷你彩虹说不定是最重要的彩虹，形成比什么彩虹都大的影响。
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首先，在设计上，这堪称天才，打破了一系列常规。
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很多评论都指出，共轴反转双旋翼太复杂，使得这个设计“不必要地高配”，这是完全错失了设计的精妙之处。5 K! E9 R% k0 M6 B( v
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* v' n. {5 ^& T. k4 c/ Z直升机用旋翼旋转产生升力，需要一定的手段产生反扭力，最常见的就是用尾桨 t5 c1 B: h: g8 [
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也可以用串列双桨，这样前后双桨都用于产生升力和推力
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或者并列双桨
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3 T, [0 \& ?# I当然还有俄罗斯卡莫夫最拿手的共轴反转双桨' t$ X0 Z. G9 A3 ~
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直升机用旋翼旋转产生升力，需要一定的措施产生反扭力。最常见的是用尾桨，但还有串列双桨、并列双桨、共轴反转双桨。彩虹817与卡莫夫的共轴反转双桨最相似，但也只是相似。两者实际上是南辕北辙的东西。1 V9 n! K6 H( W% R+ r3 g9 ]
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用旋翼旋转产生升力，可以垂直地起飞、降落，这个道理很简单，做到也不难。难的是如何使得垂直起飞的直升机向前飞，如何控制俯仰和横摇。光靠旋翼和尾桨是不行的。
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7 n$ }7 y* V. ^" H主轴（绿色）带动旋翼桨叶（灰色）旋转，飞行员的飞控是的控制连杆（黄色，下）上下偏转“固定滑盘”（蓝色，也叫下滑盘），这里固定只是不随着主轴和旋翼转动，旋转滑盘（红色，也叫上滑盘）随主轴和桨叶转动，但倾转角度通过滚珠由贴住的固定滑盘决定，俯仰控制连杆（黄色）拖动桨叶边旋转边上下挥舞，实现桨盘指向的改变。桨叶本身还可以改变迎角，以控制出力5 x2 A; ^( B% c; L
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共轴反转双旋翼就需要上下两套这样的复杂机构，看着就头大，这是卡-26
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1 z9 \6 g( q" ^6 l# M. m伊戈尔·西科斯基在30年代发明了这套复杂但有效的机构，至今依然是直升机的基本结构。问题是，一套这样的机构已经够复杂了，卡莫夫这样的需要上下两套。加上轴套轴的驱动机构，机械复杂性确实很高，用于轻巧、廉价的直升机不合适。. _; X% Z4 j$ n7 U
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但这是在有人直升机年代的限制，全电无人机时代就新时代新招数了。
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仔细看看，没有任何控制连杆和滑盘结构
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在全电时代，可以用固定在中轴上的盘式电动机驱动旋翼，这个不难想到、做到。上下两个盘式电动机反转，就自然抵消扭力了，而且中轴和机体并不转动，有利于载荷观察。控制上下电动机转速的差异，可以使得机体绕轴转动，这个也不难想到、做到。但如果单是要做到这些，彩虹817只需要“一坨”机体，并不需要哑铃形的上下两坨。垂吊在旋翼下的一坨还有利于自然稳定。为什么要多出来上面这一坨呢？( p$ Y# U, F W
: y# \4 G( n' ?0 J2 `& E# T N7 M反常即妖，彩虹817的“妖”正在上面这一坨。
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反转双旋翼做到了稳定，接下来就是要有办法改变姿态。气动是一个办法，滑动配重是另一个办法，只是在飞机上很少用而已。其实，在莱特兄弟之前，李连达尔已经用滑翔机飞了好一阵了，就是用改变身体位置控制横滚和改变方向的。弹道导弹再入时，也用这个办法改变姿态，因为再入初期没有气动控制力可用。% Y- a. x! a" a# x3 G" R! d7 ~* \
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下面是educated guess了，因为彩虹并没有说他们是怎么做到姿态控制的。但设想哑铃的上面这一坨里有一个滑轨，用步进电机控制滑块的移动。这样，有上下旋翼差速控制把滑轨对准前进方向，滑块向前滑动，就可控制机体前倾，双旋翼就在产生升力的同时，产生前飞的推力了。
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这里有十字形的两根滑轨，倾角控制更加方便，但未必必须，只要一根加上绕轴控制就可以了，当然控制律要复杂一点: K( M; n, b5 O
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这未必是彩虹发明的，其他地方也看到有这样用滑块控制重心移动而改变飞行姿态的。可以用十字形的两个滑轨，两个滑块，控制比较方便；或者将滑块控制与绕轴控制结合起来，节约重量，降低复杂性，但控制律要复杂一点，控制精度也要低一点。看彩虹817上面一坨挺高大，估计是十字轨。' Q, w+ r7 D5 z+ N, f) f
) J" g. _# G6 `1 J! S& B这里是另一个差别：在理论上，在下面这一坨里加上十字轨，也可以做到滑块姿控，就像上图所示。还更加紧凑。但重量垂吊在旋翼下，容易过度稳定，滑块需要移动很大幅度才能起作用。上下平衡的哑铃型降低稳定性（但不是不稳定），滑块移动幅度不需要那么大，就可以达到相同的姿控效果了。5 G! X" u% D) N0 E6 Q
: m' M/ i6 v# F7 D这样的飞行和控制机制在理论上也可以用到大型直升机，但大型直升机的全电驱动问题现在还解决不了，有人的要求和无人的也不一样，所以这是微型无人机独特的机会。; N1 T4 f& I+ c% F+ r* ]
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但这样一个微型无人机的用处可太大了。首先，这东西军用的话，除了遥控和载荷要达到军标外，其他民标就可以了。故障了，损失了，换一个再上，反正也没几个钱。丢失了，缴获了，也没有什么大不了的。
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: ~# _: S1 U1 t' p/ V, x2 }5 f1 {这东西也不重，无人机加载荷才1公斤，和过去的反坦克手雷差不多，完全在步兵可携带范围里。15分钟的续航时间对步兵班也够用了。如果是机械化步兵班，车上装一箱也没有多重。
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; o7 D" ^7 M: Q: n3 s% q但步兵班手里有几个这东西，那就厉害了。带上摄像头，可以飞过去到前面院落或者山坡上的山洞口看个究竟，带上榴弹则是巡飞弹了。估计是遥控的，但要改造成自主制导也没有什么难的。步兵把手里“战略步枪”拍下来的目标图像通过数据链上传到迷你彩虹，然后放飞，接下来就是到敌人面前炸个满脸花了。只要距离在步兵轻武器射程内，遥控也没有什么大不了的。甚至可以飞到半途打开红色闪光灯指示自己的位置，便于遥控，更吸引敌人的注意力和火力。谁都不会看着这么个小东西飞过来而无动于衷的，但这就是步兵班发扬火力和机动的时候了，乘敌人注意力被迷你彩虹吸引过去的时候，摸上去打，或者趁机脱离战斗。
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这还可以从飞机上抛下来，用翼伞减速还可以滑翔一段，避免飞机飞越阵地。然后把遥控权交给地面的战友，由他们控制去打击所需的目标。试想：% s7 C& ?, x4 Q1 z3 e- S- _3 h
. \6 K( X2 b# u5 s' `2 x' W“喂，小飞哥，抛7个宝葫芦下来呗。”1 I8 K$ w% b/ n+ h$ _6 C% @
“饿了吧忙着呢，我们美团要不要？”
/ z" r! f* M' ~) w) X! A& w' T5 U“我们不挑食，谁来都行。”
$ T3 D4 S; X5 x. m7 H“来啦，接着。”
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: l5 T/ p, q' f& Z. l这等于飞机帮着送弹药了。
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彩虹817也有广泛的民用应用。这样的廉价双旋翼比大疆那样的四旋翼的成本还要低，作为玩具或者工具，有广泛的民用前景。" q& s/ V6 L. ~8 T
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/ {( E% u* p3 s' X- f4 z连接翼作为概念已经存在很久了，但无侦-7是第一个实现的
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“神雕”双体无人机是另一个突破常规思维的产物4 A/ V: c4 q. N/ F3 p
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8 r& X5 G* v7 `- k/ ]如果说飞鸿901巡飞弹还能找到外国现有产品的影子) o6 i7 t9 W& m) B7 N6 s
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飞鸿97这样就直逼世界领先水平了
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; f" J5 q7 A/ w/ Z在过去几年里，中国航空科技是世界上最活跃的。在常规飞机方面，中国航空还是追赶为主。但在无人机方面，由于门槛低，应用范围大，货架元件齐备，新发明的门槛很低。同时，军民应用的需求旺盛，使得各种新发明都有机会得到检验，优胜劣汰。无侦-7这样的连接翼在航空科技界里讨论了很多年了，但中国直接就做出来了，彩虹-10的带外翼倾转旋翼也是，还有至今依然犹抱琵琶半遮面的“神雕”双体无人机。现在又加上彩虹817。几近内卷的激烈竞争也逼迫厂家创新，彩虹817这样的新质无人机会越来越多。好事！$ `1 m' ]# b$ s! ?" y- c
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接下来要在小涡扇、小涡桨方面取得突破，还要在飞控、载荷方面更上一层楼。飞得高高的，让美欧担心如何拖住中国的发展步伐吧，中国只需要考虑如何领先。 |
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发表于 2021-9-30 12:57:43
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