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1、“时空要塞时空要塞”长航时侦察打击一体化无长航时侦察打击一体化无 人机人机节点无人机高空飞行假想图气动控制技术气弹抑制技术直接力控制技术设计原则：“创新 + 合理”+ “可行 + 可用 + 可承担”设计目标：结合目前和将来一段时间内的先进技术，进行原理性和集成性的创新，设 计出一款满足在临近空间长航时飞行的侦察打击一体化无人机。该机能凭借其出色的临近空间飞行性能和较长的续航时间，利用其先进的 传感器载荷和通信数据链，全方面获取海陆空天电等信息，通过先进的信息融 合、信息处理和信息分发功能，使己方能准确地判断战场态势，迅速及时地做出战场决策。同时为该机配置精确、灵巧的攻击载荷，能够对移动的导弹发
2、射 架、敌方 关键人员等时间敏感目标进行实时打击。该机具有较强的战场突防能力和生存能力，能够与其他作战飞机进行配合 执行联合作战任务。该机技术和成本都应能控制在合理的承受范围之内，在设计、试验、工程 制造等方面均具有可行性，能够在 20-30 年内具备实战能力并装备部队。该机平台应具有通用性，能够基于该机发展出加油机、轰炸机以及其他特 种作战飞机，以降低研制和使用成本。总体参数：起飞总重： 27205 kg 空机重量： 10882 kg燃油重量： 13323 kg 有效载荷： 3000 kg翼 展: 55.00 m 机 长： 28.50 m机 高： 7.00 m 展 弦 比： 18性能参数：待
3、机时间：24 h 作战半径：5000 km巡航耗油率：0.6(kg/kg.h) 待机耗油率：0.5(kg/kg.h)巡航升阻比：L/D=30 待机升阻比：L/D=35巡航速度：Ma0.82 待机速度：Ma0.78巡航高度：18000-25000 m 待机高度：25000-27000 m起飞距离：1200 m 着陆距离：1000 m主要技术及创新设计点：1.平台与系统相结合的理念集成和概念创新“时空要塞”体现的首先是平台与系统相结合的理念集成和创新。“时空要塞”作为一款高性能大型无人机，将临近空间、长航时、侦察打 击一体化三个未来无人机的主要发展方向集成在一起；其整个平台与系统的设 计 基于未来
4、网络中心战和有人无人平台联合作战的作战模式；其应用将满足未 来海陆空天电全方位一体化侦察、时间敏感目标打击、反航母作战、反隐身作战和电子攻 防战的需要。“时空要塞”所有技术的应用、系统的设计、作战的 使用都是着眼未来发展方向、基于未来作战模式和满足未来作战需要。理念上的集成和概念上的创新，使“时空要塞”在未来的天空中拥有无限 的动力。(技术示意图见图“创新 1-理念集成与创新”)2.具有优良气动、结构、控制性能的双体双飞翼总体方案设计临近空间飞行器气动上要求高升阻比、高升力系数；结构上要求轻质承载、 大量采用复合材料；动力上要求发动机低重量、低耗油率、大推力和高可靠 性； 同时飞机还要具备较高
5、的飞行速度、突出的隐身特性、良好的操纵性与稳定性 等。针对以上问题，“时空要塞”临近空间长航时侦察打击一体化无人机采用 了双体双飞翼布局，内倾双垂尾，背置进气道，这种布局在应用方面的优势有：气动：采用大组合展弦比，实现高升力和高升阻比；前后翼面积和升力进 行了优化分配，保证飞机在长时间的续航中实现俯仰无舵偏自配平；分布式的 前 后翼控制面，始终保持飞机最佳的气动效率；结构：双体双飞翼的框架结构，显著增加机体刚度和强度，减小机翼的气 动弹性变形，提高机体抗坠毁能力；控制：前后飞翼控制面与全动垂尾进行组合，可以实现灵活多样的配平、 操纵控制；隐身：充分利用前后飞翼、左右机体以及双垂尾等部件之间的遮
6、挡，降低 雷达反射面积。装载：双飞翼和双机体，改善空间分布，增大装载空间，利于燃油、航电 和武器载荷的布置；(技术示意图见图“创新 2-总体方案设计”)3.针对临近空间长航时侦察打击特点的先进技术综合应用“时空要塞“针对临近空间、长航时、侦察打击的特点综合应用的多项先 进技术，主要包括：(1)先进气动控制技术针对临近空间低大气密度，低雷诺数、气动性能恶化的特点， “时空要塞” 采用了先进的增升减阻技术，主要包括：主动层流控制：在翼面气流分离点设置分布式微型气流引射孔进行气流引 射，使分离的紊流流动重新变为层流流动，提高可用升力，降低摩擦阻力。主动干扰控制：在前后翼、机身、垂尾以及各种存在不利干
7、扰气流的部位 不知扰流器和气流引射孔，降低不利干扰，增加有利干扰，降低干扰阻力。自适应柔性控制面：在前后翼后缘布置柔性控制面，利用电聚合物制动装 置(“人工肌肉”)进行驱动，在飞行控制系统控制下实现最优效率的控制面偏 转，提高可用升力，降低诱导阻力。主动大流场控制：在前后翼中间区域等存在较大气动耦合的区域，进行气 流引射和诱导，制造增升涡流，降低下洗影响和不利耦合，提高可用升力，降 低 诱导阻力和干扰阻力。(2)主动气动弹性抑制技术针对大展弦比飞行器机翼气弹变形大的特点，“时空要塞”采用了油重、 自重、结构和控制四重方法综合抑制气动弹性变形，使得其在相同气动力作用 下 的变形量远远小于常规布局
8、。其中油重和自重减载是指利用机体内的燃油重量和机体结构重量，降低机 翼气动外载下的弹性变形；结构减载是指利用双机体的重量和形成的框架结构，降低机翼气动外载下的弹性变形；控制减载是指利用自适应柔性控制面进行高 气动效率、低结构变形的配平，降低气动外载下的弹性变形。(3)高效直接力控制技术直接力控制包括直接升力控制、直接侧力控制和直接阻力控制。“时空要塞”通过前后翼控制面和全动垂尾的组合，可以实现各种直接力 控制，消除了航迹运动和姿态运动的耦合，可以使飞机在不改变姿态的条件下 实 现直接上升、侧移或减速,以保证飞机在探测过程中和武器投放过程中平台 的姿态稳定性，提高探测精度和打击精度，并有利于提高
9、气动效率和实现对某 一区域的凝 视观测。(4)综合一体化隐身设计“时空要塞”临近空间长航时侦察打击一体化无人机作为一种高价值目标， 为保证在复杂战场环境下的生存能力和突防能力，采用了综合、全面的隐身措 施。主要包括：采用波束捷变、低截获概率的信号收发模式等实现电磁隐身；采用背置进气道、内倾双垂尾、以及互相平行的机翼、进气道、尾喷口边 缘、涂敷吸波材料等实现雷达隐身；采用垂尾遮挡、主动冷却技术等实现红外隐身；采用减震降噪措施等实现声音隐身；针对临近空间的特点，“时空要塞”还采用了防紫外线涂层实现紫外隐身， 采用适合临近空间暗黑背景的涂装实现光学隐身。(技术示意图见图“创新 3-先进技术综合应用”
10、及附图 1-4)4.海陆空天电全方位获取信息的综合化共形传感器系统“时空要塞”采用了一种共形承载天线结构，将通信、探测类天线与机体 结构融合在一起，天线既作为功能元件，也作为承载元件，实现了功能和结构 的 融合。采用共形天线，使“时空要塞”这种多传感器飞机从繁杂的机内传感 器布置中解放出来，各项性能有了质的飞跃，主要优点有：(1)实现传感器全向的空域覆盖；(2)改善飞机气动性能，提高飞机的飞行性能；(3)提高雷达探测能力，改善雷达角分辨率与测角精度；(4)增大机内装载空间；(5)改善飞机的隐身性能；“时空要塞”采用综合传感器系统(ISS)设计理论，通过采用模块化、标准 化的设计方法，把各个子系
11、统的各种功能重新划分、组合，通过提高资源 利用 率的方法，将传感器前端组件、信号处理组件和数据处理组件等组成具有资源 共享、可重构和通用化的新型系统。综合传感器系统设计结合有源电子扫描共用口径天线，实现了机上各类传 感器的频段综合和功能综合。频段综合：将用于远程预警的 UHF 波段天线和近程探测的 X 波段天线进行 综合；功能综合：将用于地面静止目标成像的 SAR 模式、地面动目标指示的 GMTI 模式和空中动目标指示的 AMTI 模式进行综合。“时空要塞”通过在前飞翼前缘、后飞翼后缘以及机身两侧等区域布置共 形综合传感器，实现了 360的全向空中预警和空中动目标的指示跟踪 (AMTI)； 能
12、够对机身两侧区域进行地面静止或隐藏目标的 SAR 成像以及地面动目标指示 (GMTI)；这些传感器还可同时用于敌我识别、威胁告警、电子 对抗等。在前翼 上端布置有共形卫通天线阵 SATCOM，可用于卫星通讯。功能的综合使得一副传感器系统可以执行多种任务，频段的综合使得一副传感器系统可 以执行远近不 同距离、不同大小目标的探测。“时空要塞”的综合化共形传感器系统，是一种功能综合化的作战系统， 其作战功能主要有侦察、探测、识别、定位、跟踪、电子防御、电子干扰和电 子 对抗 8 类，而每一类又具有全向、时钟、跳跃、前视、侧视、后视、指针和 组合 8 种作战模式，每一种模式适应不同的战场环境和任务需要
13、。如，当“时空要塞”不能明确敌方威胁目标区域时，可进行 360的全向 扫描，发现某一区域，如侧向出现威胁目标时，即切换到侧视模式进行扫描， 如果发现该区域有高速逼近或威胁性较大的目标出现，则进行指针模式扫描。 在扫描的同时，“时空要塞”可对该区域的目标进行电子防御、电子干扰或电 子攻击。 “时空要塞”也可选择组合模式，即对某几个区域(如前向和后向)进 行扫描，或对某一区域进行扫描的同时，对另一特定区域进行指针模式的聚束 扫描。不同模式需要的电能、数据处理时间、精确度等都有所不同，“时空要塞” 利用机载计算机，通过对战场环境的判别、战场任务要求的分析、机载电源的 供应分配等因素进行模式选择。(技
14、术示意图见图“创新 4-综合共形传感器系统”及附图 5)5.适应不同目标打击的精巧武器载荷系统“时空要塞”临近空间长航时侦察打击一体化无人机为打击各类地面关键 目标以及时间敏感目标，配备了精巧的武器载荷系统，其主要攻击武器有：(1)小直径精确制导炸弹 D-Bomb布局：折叠菱形翼布局重量：120kg 长度：1000mm 直径：120mm打击范围：5-30km 动力方式：无动力制导方式：北斗卫星/INS 制导+数据链制导SEP：北斗卫星/INS 制导3 m,加数据链制导1.5m。特点：采用折叠菱形翼布局，攻击目标时，菱形折叠弹翼展开，之后尾翼向后弹 开，弹体重心与全弹气动中心重合，炸弹以滑翔方式
15、攻击半径 5-30km 内的 固 定目标，可以利用北斗卫星制导/INS 制导。当攻击移动目标或卫星导航方式造敌干扰破坏失效时，D-Bomb 可以采用数 据链制导，即借助“时空要塞”的实时探测数据，利用数据链进行实时的 目标 位置修正，直至攻击目标完毕。D-Bomb 在进行储藏或在机内挂载时，尾翼先向前折叠收起，折叠弹翼的后 翼先沿滑轨前收，之后与前翼共同向后折叠收起。(2)激光制导炸弹 L-Bomb布局：常规折叠尾翼布局重量：360kg 长度：2400mm 直径：280mm打击范围：5-20km 动力方式：无动力制导方式：激光制导+数据链制导SEP：激光制导3 m,加数据链制导1 m。特点：采
16、用常规折叠尾翼布局，利用激光制导方式攻击半径 5-20km 内的大型固定 目标或移动目标，具备 NIU 数据链位置修正制导功能。L-Bomb 在进行储藏或在机内挂载时，尾翼向后折叠收起。(3)反辐射巡飞弹 ARC-Missle布局：串列充气翼布局重量：120kg 长度：1800mm直径：130mm 翼展：1200mm打击范围：0-80km 巡飞时间：20-30min动力方式：小型涡扇发动机制导方式：无源雷达制导+数据链制导SEP：无源雷达制导3 m,加数据链导1 m。特点：采用串列充气翼布局，前后翼形成上下布置，攻击目标时，充气翼利用液 化氮气充气展开，ARC-Missle 利用涡扇发动机进行动力飞行，借助自 身的无源雷达探测装置对敌方雷达、电台等辐射源进行探测、识别和目标锁定，并实 施攻击。如果敌方辐射源实行关机或干扰措施，导致 ARC-Missle 无法 准确确 定目标时，ARC-Missle 在目标区域进行盘旋巡飞，直至目标重新开机或停止干 扰，ARC-Missle 重新锁定目标进行攻击。如果敌方进行长 时间的关机或干扰， ARC-Missle 可借
