彩虹无人机早已是蜚声中外，成了中国制造的一张名片。无论是彩虹4、彩虹5，还是彩虹临近空间无人机、彩虹7的亮相，都一度引发业界的侧目。这个有点神秘感的“家族”全部成员到底都有哪些？又是如何成为“中国制造名片”的？
彩虹能够有今天的江湖地位，用航天十一院院长李锋的话说，离不开科技创新的重要作用。
2018珠海航展上的彩虹“家族”产品亮相/图 来源福彩快三
“大规模工程应用中成长起来的品牌”
如果要说全球型谱较全的无人机制造商，彩虹系列一定占有一席之地，可以说大中小型一应俱全。其中小型无人机以彩虹802、806等为代表，起飞重量从2公斤到220公斤不等，起飞模式有手抛起飞、弹射起飞等。其次是无人旋翼机，例如四旋翼、自旋翼机、无人直升机、无人倾转旋翼飞机（如彩虹10），起飞重量从5公斤到400公斤不等，起降模式为垂直起降或短距起降。
彩虹的中型无人机，分军民两用，既可以做一般中型无人机的用途，也可以做成武装无人机，以彩虹3、彩虹4、彩虹5为代表，起飞重量从650公斤到3300公斤，可携带航天十一院的L-1导弹2枚到18枚不等。
彩虹的大型无人机和特等无人机，起飞重量可以达到13吨，用两个涡扇发动机推进。其中飞得较高的是临近空间太阳能无人机，起飞重量为500斤左右，在2017年该机完成了临近空间的飞行实验。起飞重量为3千公斤的另一款，能够实现稳定的超低空飞行。
2018珠海航展上的彩虹5/图 来源福彩快三
事实上，彩虹不仅关注于无人机，也关注于无人机的专用武器，“全球第一枚无人机专用的导弹就是我们2007年开始做的，我们叫AR-1，通过多年的努力无人机的专用武器发展成了一个系列，重量从20公斤到100公斤不等，导引模式从激光导引到红外。”李锋说，彩虹无人机是科技创新的产物，它也是无人机以及相关理论的技术原创地，比如关于武装无人机的总体设计理论，关于太阳能无人机的设计理论等等。
2019全球无人机应用及防控大会上亮相的彩虹4/图 来源福彩快三
但也不能否认，彩虹无人机是在大规模工程应用中成长起来的品牌，“自2015年以后，彩虹无人机每天在天上有两个架次，在天上的航时高于10小时，大规模的使用检验了彩虹无人机，同时也对彩虹无人机的发展提出了很多新的要求和牵引”，李锋说，因为大规模的使用，彩虹无人机在国内外引起了比较大的影响，也成为了中国的又一张大国名片。
武装无人机是无人机发展史的一座里程碑
在彩虹无人机的发展过程中，科技创新的推动作用不言而喻。
以武装无人机为例，李锋认为武装无人机就是无人机发展史上的一座里程碑，也是科技的高地之一。之所以这么讲，是因为武装无人机是将信息感知和攻击融为一体的新概念，它在战场上是从辅助装备转成主战装备的标志，也是推动军事变革的一支战略性力量。“初创时期的无人机很简单，就是在侦察机上加上武器，2009年我们就开始用这个概念，在彩虹3无人侦察机上装上两枚导弹进行使用，应用中发现了很多问题，有的时候油不够了必须带弹回来，有的时候武器用光了油还很多，一个主要的问题就是武装无人机的设计理论是空白的，大家都是简单的在侦察机上加武器。”
2018珠海航展上的彩虹QY1无人直升机/图 来源福彩快三
彩虹92A无人机/图 来源福彩快三
彩虹95无人机/图 来源福彩快三
根据他的介绍，彩虹在武装无人机的创新包括以下几点：创建无人机总体设计理论、方法和人机关系准则。“什么样的武装无人机是好的无人机？如何设计出好的武装无人机？武装无人机尤其在非对称作战时最大的核心价值就是长时间对地面进行武装威慑或压制，航时和载弹量同时最大化。”李锋说，这个理念采用了柔性边界求极致的方法考虑特性，使飞行功率最小，达到了使航时和载弹量同时最大的目标。“人机关系准则主要是解决好用的问题，武装无人机信息和武器融合在一起，我们的人机关系定义是人决策使用什么目标，决策是不是要攻击。”
彩虹5局部/图 来源福彩快三
根据李锋介绍，彩虹首创了无人机平台光电载荷和武器一体化的设计方法，实现了即察即打，发现目标就可以攻击。“训练和演示过程中命中率都是百分之百，在实战过程中命中率大于96%。”更重要的是，其具备低成本高可靠性的容错飞行控制技术，“武装无人机实用起来在余度设计上有一个概念，一个任务时间一般是10小时，10小时的长度不长不短，但是也必须进行多余度的设计，武装无人机所处的环境比较危险，被击落的概率相对比较大，又不好采用多余度的设计，余度高了以后成本就会起来。我们就使用容错飞行余度控制技术，用不同的硬件设备构成一个功能多余度，比如我们测量飞行速度用空速传感器、GPS系统、北斗系统构成飞行系统的三余度。”
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。
“临近空间太阳能无人机的特点从外形来讲非常大，它必须有比较大的太阳能收集面来收集能源，它的物理特性是飞得非常高，一般的巡航高度2万米，速度相对较慢，最主要的特点是飞得比较久，航时一般以年或月计，可以代行卫星的部分功能，在某个区域半年或一年长时间巡航飞行。”
因为它的这些用途，一些国际上的杂志也管临近太阳能无人机是“新型卫星”。李锋说，临近空间太阳能无人机第一个难点就是很大，“我们知道衡量飞行器的最重要参数是雷诺数和飞行器的翼载，这种飞行器比常规的飞行器低1到2个量级，常规关于飞行器指导飞行研究的空气动力学和飞行学都没有做过，在理论上都是空白。”
彩虹太阳能无人机/图 来源网络
第二个难点是能源和推进系统效率比较低。“我们的创新呈现在三方面，我们建立了低雷诺数空气动力学和低翼载飞行力学基础理论，出版首部学术专注，填补了学科空白，同时为临近空间太阳能无人机的研制奠定了基础，创建了临近空间太阳能无人机总体设计方法。太阳能无人机的总体设计和常规飞机的总体设计有很大的不同，主要体现了两方面，第一是耦合。片子上写的是生力面和能源耦合在一起，整个翼面是太阳能的采集面，能源系统的收集面和收集器的生力面是收集在一起的，还和飞行航迹耦合在一起，和使用环境也是有关的，冬天用夏天用、高纬度用低纬度用都有关系，设计的时候必须要考虑。太阳能无人机是将一个小型的太阳能发电站背到了天上，它的核心设计优化目标就是这个发电站包括配电系统要跟整个用电单元进行最优的设计，使它能源消耗最小。
第三是突破了大阵面太阳能电池铺设以及高效电池的制造技术。太阳能电池、蓄电池、阵面的铺设技术，它的阵面铺设和常规的地面太阳能电站和卫星用的不一样，其中一个是曲面的，另一个是在运动的，这在铺设过程中都是要考虑很多的因素。不过，“关于电池这方面这几年国际上和我们国家进步都比较快，可以满足太阳能无人机研制的要求。2017年我们完成了整个临近空间的飞行实验，在国际上引起的影响比较大，这个飞机翼展45米。”
彩虹10倾转旋翼无人机/图 来源网络
而类似V22鱼鹰的彩虹10倾转旋翼无人机在去年珠海航展公开亮相，这款既可以像直升机那样垂直起降、空中旋停，飞起来以后又可以跟固定翼一样。“倾转旋翼机最主要的难点就是空气动力和飞行力学建模比较难，首先直升机就比较难，这种飞机螺旋桨设计不能像直升机那样光考虑直升机的状态，必须考虑平飞过程推进器的状态，所以问题比较多。”其次是飞行模态的转换，从垂直起降到水平飞行的转换，也比较有难度。“我们通过采用叶素理论、CFD（计算流体动力学）等解决了建模的难题，通过倾转走廊，确定向固定翼模式转换的短舱的转角和飞行速度的关系，追踪飞行速度控制短舱的转角，解决了模态转换的问题。
彩虹无人机已应用于航空物探海洋监测等领域
科技创新作为彩虹的核心竞争力，在将近二十年里，推动了彩虹无人机的发展和壮大。“彩虹无人机在二十年的科技创新以及应用活动中国内外同行都给予我们真诚的支持、帮助，这些年大家确实也形成了共同进步、共同发展的局面，实现了共赢。”
有关科技进步、科技创新对彩虹无人机的推动作用。李锋总结说，第一是地面效应空气动力学理论的完善或进步，飞行控制技术的创新实现了彩虹特种无人机，也就是超低空飞行的无人机。第二是建立了气动特性和RCS隐身迭代的设计方法，解决了高升阻比，“我们做的大型隐身无人机要求超航时，升阻比一定要高，高升阻比的外形设计和低RCS有一个矛盾，我们推进了高速隐身无人机的研制，采用气动外形融合设计技术和Align导航技术实现了小型无人机长航时，实现了天波回收的技术。”而采用融合动平台位置信息技术和视觉末段导引技术实现了小型旋翼机在动平台上的起降，突破了地形跟随飞行控制技术，解决了超低空飞行，这个飞行主要用在航空物探，航空物探不能飞高，因为它是被动接收地表磁力信号，飞高就没有，而丘陵地方必须定高飞行，大概高度在80-100米，“我们结合飞行器自身的沉降特性和地形跟随飞行控制技术，实现了定高飞行，解决了我们国家和其他国家在航空物探上的难题。”
彩虹7高空长航时隐身无人机样机/图 来源福彩快三
而在有关无人机的工程应用上，彩虹已经不仅仅突破了航空物探的技术，也应用到了海洋管理和海事交通方面，“我们在国内首次将大型无人机用于大面积海洋的监测和海上船只的交通管理，用无人机可以更好的进行船只的管理。”此外是无人机测绘，在国内，彩虹也是首次将大型无人机用于测绘，“这两年分别中标这个领域国内最大的单笔订单，其中民营项目可以实现高分影像机效进行直接拼接，同时可以直接生成一些地图。”
此外，彩虹无人机也应用于森林管理，“我们用大型无人机进行大范围的森林地形资源考查调查和防火等。”军事方面的应用就更不用说，“我们的彩虹4是按照武装无人机总体设计理论设计出来的第一款血统纯正的武装无人机，投入使用以后显示出比较明显的技术优势、性能优势和比较高的作战效率，2015年起就投入了大规模的实战和演习，平均一天两架次，一天十小时，使武装无人机从简单的斩首作战模式进入了联合作战新时代，同时使武装无人机确确实实成为现代作战的利器。”
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