專利名稱:單程無人飛機攻擊系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
ー種高速單程無人攻擊機系統(tǒng)。以高速無人飛機和高速中通類彈藥為攻擊武器的遠程攻擊系統(tǒng)。在全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)和無人機母機的支持下，有望實現(xiàn)ー小時攻擊地球上 任一地面目標的任務。作戰(zhàn)成本極低。本系統(tǒng)以地面固定目標和各類大型移動目標的攻擊為主要任務，略經改裝也同樣具備對空中移動目標的攻擊。之所以強調無人飛機的單程，是為了減少一切可能的載荷，減少技術瓶頸，減低成本，提高性價比，并使無人機最后成為導弾。
ニ、技術背景
I、據公開資料顯示，美國和印度都曾在試驗中使機載無人飛機的飛行速度超過了七倍以上音速。本專利申請中將以這項技術實現(xiàn)單程無人機的高速飛行。由于美印實驗中沒有采用中通技術，所以當火箭發(fā)動機燃料耗盡后，無人機飛行速度迅速降低，制約了航程，和滯空時間，尚無實用意義。
2、在本人提出的發(fā)明創(chuàng)造專利申請中，以往專利申請中的阻力整流動カ筒道技術和各類中通彈藥上所使用的技木。由于這些技術在本人的系列專利申請中都有說明，請專利審查人員參閱。如果全在本說明書中重新闡述，其篇幅將非常龐大。
3、傳統(tǒng)火箭發(fā)動機技術。本專利申請使用傳統(tǒng)火箭發(fā)動機技術，主要有兩大特征；第一是與阻力整流動カ筒道合ニ為一，開始時在筒道內裝火箭用燃料，這時筒道就是做為火箭發(fā)動機的一個組成部分。當火箭燃料用完之后，筒道再開始飛行阻力變動カ的工作。這一技術也可能用在本技術中無人機發(fā)射的中通彈藥上，以實現(xiàn)彈藥增速要求。第二，如果飛機中途需要加速，通過在特殊部位投放自身攜帯的預成型固體火箭燃料，為飛機加速。如果實驗證明飛機不需中途再加速，則可以不攜帶固體燃料。所謂的“特殊部位”需要在后面詳細說明。
4、航空全球衛(wèi)星導航技木。用以支持單程無人攻擊機的導航和所發(fā)射的彈藥可能的導航需求。
5、現(xiàn)有的可以攜帶和發(fā)射較重導彈的飛機。這些飛機在此稱之為無人機母機，用以給無人機ー個初速和高度，并在一定距離內為無人機提供導航和數據鏈支持，使無人機攜帶盡可能少的電子設備。無人機母機可以逐步過渡到專門設計，專門使用的階段。如果實驗證明，無人機離開母機的速度支持，也可以憑己有高度和自帶火箭加速至高速時，無人機母機的角色，完全可以由大型飛艇擔任。
6、高速飛行所需的氣動布局。飛機在高速中使用，直至做為導彈直接攻擊目標，中途不減速，所以僅需滿足高速飛行的氣動布局即可。這個高速可能約為七倍音速，以不因高速等離子隱身效果影響與導航衛(wèi)星或母機的通迅聯(lián)系為準，越快越好。最佳速度標準應為；機身沒出現(xiàn)等離子隱身效應，但是由于中通管道的收縮加速效應，中通筒道內的高速空氣，己表現(xiàn)等離子化。這樣即不影響通迅，又能借助筒道內的等離子氣體，使用磁控等離子發(fā)電助推器(見本人的相關專利申201110202034. 5)。[0008]7、自動控制技木。用以控制無人機的飛行和作戰(zhàn)動作。

發(fā)明內容
雙功能固體火箭發(fā)動機，機載電子系統(tǒng)，發(fā)射中通彈藥的無后坐カ航炮(或火箭炮)，自毀戰(zhàn)斗裝藥。
I、雙功能固體火箭發(fā)動機。這是本專利申請的重要創(chuàng)意，是指傳統(tǒng)火箭發(fā)動機與阻力整流動カ筒道合ニ為ー的火箭發(fā)動機。固體燃料用完以前，是火箭發(fā)動機，具備火箭發(fā)動機的工作能力。固體燃料用完以后，其殼體就是慣通無人機首尾的阻力整流動カ筒道。筒道內外預設必要的無燃料運行所需的附件。例如；進氣電離器的預埋電極，合適的渦輪發(fā)電機，磁控等離子發(fā)電助推器的集電電極、屏蔽圈、線圈等。
2、機載電子系統(tǒng)。用以接收導航信息，并指揮自動控系統(tǒng)為無人機航炮選擇彈藥種類，計算弾道，選擇每次開炮的時間等必要行為。
3、發(fā)射中通彈藥的無后坐カ航炮(或火箭炮)。航炮是無人機的主要作戰(zhàn)武器。根據不同條件，在機載電子系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)的控制下，選擇自身攜帯的各種合適的中通彈藥，實現(xiàn)遠程和高速攻擊。由于空射高速彈藥的特點所決定。不管航炮發(fā)射的是中通導彈還是中通炮彈；不管彈藥自帶燃料還是無燃料；也不管彈藥是無戰(zhàn)斗裝藥的動能彈還是有戰(zhàn)斗部裝藥的炸弾。弾道都是單ー的直線。以目標的運動狀態(tài)為參照，通過導航衛(wèi)星和機載電子設備的計算，得到的自無人機據高臨下的一個直線弾道。因為彈藥飛行的速度以十倍音速為參照，可能處于等離子隱身效應的飛行狀態(tài)，發(fā)起攻擊的距離又極遠，被攻擊目標極難發(fā)現(xiàn)。在被攻擊目標無預警，無防護的狀態(tài)下，通過衛(wèi)星和機載電子設備的計算，弾著點較易提前設定。由此有效避免了現(xiàn)有導航技術不能與等離子隱身狀態(tài)下飛行的彈藥的通迅聯(lián)系的弱點。使彈藥ー經發(fā)射，就以最高速飛向目標，高速撞擊弾著點。只為單ー的直線彈道服務，有效地減輕了機載電子系統(tǒng)的重量。無人機用發(fā)射中通彈藥的無后坐カ航炮(或火箭炮)，與傳統(tǒng)航炮的ー個關健差別在于；后噴的高溫氣體，必須被導入無人機的中通筒道，最終從筒道的尾噴ロ噴出。這ー設計的關健思想在干，航炮發(fā)射彈藥時從航炮尾部噴出的高溫氣體，最終轉化為無人機前進的動力，以此有效抵消發(fā)射彈藥的反作用カ給無人機產生的減速效應。使航炮連續(xù)發(fā)射彈藥，對飛機的高速飛行沒有明顯影響。這種發(fā)射炮彈(或火箭弾)不使無人機減速的思想十分重要，否則對于以慣性高速飛行的無人機而言，航炮每發(fā)射一次，自身的飛行速度就大減一次，很快就因沒有足夠的高速度而失去作用。所以航炮后噴的高溫氣體從無人機的尾噴ロ噴出，是本專利申請的又一重大核心創(chuàng)意。
本說明書的“技術背景”部分的第3項所中有這樣一段話；“如果飛機中途需要加速，通過在特殊部位投放自身攜帯的預成型固體火箭燃料，為飛機加速?！边@個“特殊部位”是指哪里呢？就是指航炮的炮膛。由于航炮尾部與飛機的中通筒道相連，如果將預成型的固體燃料，象加裝炮彈一祥加入炮膛，在炮ロ再加裝必要的活動擋板，航炮就成了一個臨時火箭發(fā)動機的燃燒室，為無人機進行有效的中途加速。
4、自毀戰(zhàn)斗部裝藥。本方案中的無人飛機，特別強調其單程，注定有去無回。最終的命運就是一枚導彈。所以裝藥即是為了保證其有效自毀，又增大最后ー擊的攻擊力。
四具體實施方式
[0015]假定單程無人機對一萬公里以外的航空母艦編隊的水面艦只發(fā)動突襲。當作戰(zhàn)任務下達后，無人機母機攜帯多架本方案中的無人機升空。設無人機母機飛行高度達到一萬米，速度為一倍音速吋，釋放無人機。由于無人機將按己成熟的火箭助推技術加速。所以機頭應裝有整流罩。無人機被釋放后，以一倍音速的初速度，在重力加速度的作用下，開始加速。這時火箭發(fā)動機點火，無人機在自動控制下，向攻擊目標方向加速飛行。設即定速度為七倍音速。當無人機被加速到即定速度后，固體燃料燒完，中通筒道慣通，機頭整流罩自動脫落。無人機就進入了高速飛行的狀態(tài)。中通筒道將飛行的流體阻力變?yōu)閯恿ΓM氣電離器的工作，也可以為飛機帶來一定的前進動力，磁控等離子發(fā)電助推器，也能為飛機提供部分動力，高速流線形的氣動部局也使飛行阻カ達到最低。這ー系列的方法，使飛機的飛行阻力得到有效的消解，飛機得以在慣性作用下，持久穩(wěn)定地高速飛行。
無人機的高速飛行有兩大重要的意義；第一，低成本地為炮射中通彈藥提供ー個大初速。高初速的中通彈藥是實現(xiàn)ー小時打擊地球目標的基本保證。因為只有高速飛行的中通彈藥才有可能直接依靠空氣分子的內能作為動力。也只有高速沖擊，才可能以較小的體積實現(xiàn)大動能殺傷效果。第二，高速度也是無人機本身得以長途奔襲的必要條件。由于無人機需要避免等離子隱身效應對通迅的阻隔，所以較難利用空氣分子的內能保障飛行。所以需攜帯部分預成型固體火箭裝藥。必要時象裝弾一祥，自動裝入炮膛，點火助推，以維持飛機的高速。由于這種無人機不需要時時以自帶燃料推迸，并且單程使用，載荷從筒。所以所需自帶的固體火箭燃料并不多。
炮射中通彈藥，都加裝了磁控等離子助推器，有預裝固體火箭燃料助推的彈藥，滿足極遠程攻擊的需要；有無預裝固體火箭燃料助推的彈藥，用以在較近距離攻擊使用；在更近距離上使用的彈藥，可能還有戰(zhàn)斗部裝藥。各類彈藥只能以自身攜帯的導航系統(tǒng)修正弾道。甚至不攜帯任何導航系統(tǒng)，僅以無人機設定的弾道高速飛行?？梢灶A計，這種彈藥的成本極低，完全可以實現(xiàn)面覆蓋殺傷。這種彈藥的重量也較輕，預計可以達到平均五公斤一枚的標準。下面通過各類彈藥在不同條件下的使用，說明無人機的作戰(zhàn)方式；
設無人機攜帯各類中通彈藥ー百枚，重約五百公斤，預成型固體火箭裝藥兩百公斤(多枚)。自毀戰(zhàn)斗部裝藥ー百公斤。
無人機以一倍音速和一萬米的高空脫離母機后，雙用火箭發(fā)動機開始工作，使無人機在短時間內達到五至七倍音速的巡航速度，無人機開始了戰(zhàn)斗攻擊。這個時間大約向目標方向飛行了一百公里左右。導航衛(wèi)星向無人機傳送導航信息，目標的方位、運行速度等，并以衛(wèi)星攜帯的強大的計算能力，為無人機提供ー組攻擊參數。即無人機在何時以何種炮射角度對哪個點進行攻擊。無人機接到這些指令后，機載自動控制系統(tǒng)和電子系統(tǒng)就開始工作，依照衛(wèi)星指令發(fā)起攻擊。最初使用的是帶固體火箭裝藥的助推彈藥。無人機根據綜合參數，僅以調整炮口角度、掌控發(fā)射時間的方式決定直線彈道，操作極為簡單方便。無人機發(fā)射彈藥的同吋，彈藥噴出的高溫氣體從航炮尾部被導入飛機中通的筒道，并最終從飛機尾部噴出。使飛機基本實現(xiàn)不因開炮而減速的目的。炮射導彈以三倍音速的炮ロ速度被發(fā)射，加上無人機的巡航速度，使彈藥以八至十倍的音速開始飛行。為了確保彈藥能進入等離子效應的飛行速度，彈藥的火箭發(fā)動機開始工作，為彈藥進ー步加速。加速完成后，頭部的整流罩脫落，彈藥的中通筒道開始工作。彈藥攜帶的磁控等離子發(fā)電助推器，可以有效地工作，使彈藥具備了極遠程的攻擊能力。[0020]在201110202034. 5的專利申請中，對中通筒道內的等離子體與磁場的互動做過探討。在此對這種以極高速飛行的彈藥外部等離子體與磁場的互動，以及對飛行狀態(tài)的影響做ー探討。高速飛行中，彈藥外表面也使空氣等離子化。如果這時有影響彈藥外表面的磁場，并且磁場也是使正離子向后加速，電子向前聚集的設定。那么正離子與彈藥表面微觀結構作用的結果，一樣是使導彈從外表面獲得了一個向前的加速。向前聚集的電子會產生什么效果呢？會以放電的方式電離前方的空氣，使之在彈藥到達之前就等離子化。這樣連續(xù)的工作的結果是使高速飛行的彈藥飛行在一個相對真空的遂道中，進ー步提高速度。這種真空遂道是否存在，需要實驗研究，對飛行器產生的效果也需實驗認定。一旦存在良性效果，中通類飛行器就獲得了又ー種提取空氣內能，減阻自推方式。
無人機達到了自己的巡航速度后，就可以向近萬公里外的目標連續(xù)發(fā)射帶火箭裝藥的炮射彈藥，攻擊前迸。攻擊目標時，中通彈藥的飛行速度設為十二倍音速，剰余重量設為三公斤。彈藥的攻擊動量約為三公斤與十二倍音速的乘積。這種彈藥的最大弱點是攻擊精度不高，但是不管它有多大的攻擊誤差。當這種彈藥怪叫著，拉著長長的火舌飛來，并在目標方圓幾公里的范圍內，以強大的動量入水時所產生的震撼效果，具備了強大的心力震攝力。預計目睹了這種攻擊的故人，都只有以等死的心態(tài)面對無人機發(fā)起的后續(xù)進攻。
隨著無人機滯空時間的加長，飛行速度會減低，為了保證高巡航速度，無人機以自身攜帯的預成型固體火箭燃料，通過炮膛燃燒為飛機提供提速的動力。當前成熟的技術是自帶氧化劑的火箭燃料。使用這種火箭燃料時，炮ロ需用活動擋板擋住。
當無人機進入無裝藥彈藥攻擊的射程后。航炮就改為發(fā)射無動カ裝藥的炮射彈藥。以八至十倍的初速，按即定的直線彈道據高臨下地對目標發(fā)起攻擊。這種彈藥的攻擊誤差比前一種彈藥要小一些，相對攻擊動量也小。隨著距離的拉近，攻擊精度會越來越高。
當無人機一次攻擊越過目標上空后，可以根據炮射彈藥命中精度的需要，采取空中盤旋攻擊或拉據式攻擊的方法對目標返復攻擊。
最后的攻擊是無人機自毀式攻擊。當彈藥全部用完以后，無人機選定ー個目標，在衛(wèi)星和機載自控系統(tǒng)的操縱下，向目標俯沖。由于速度較炮射中通彈藥慢，又有衛(wèi)星和自帶電子系統(tǒng)導航，所以命中精度最高。最后以自身動量和攜帯的戰(zhàn)斗裝藥，實現(xiàn)對目標的最后ー擊?？梢灶A見，一架無人機的攻擊，足以使遠在萬里之外的龐大的航母艦隊喪失作戰(zhàn)意志。無人機母機將使航母作戰(zhàn)群徹底退出大國海戰(zhàn)。
這種無人攻擊機也可以用以對空作戰(zhàn)，使用霰弾航炮，動能攻擊。憑借高速度，大航程，形成有效威攝。
因本方案尚無實驗結果支持，僅存在于原理推理之中，能否實現(xiàn)ー小時全球打擊的要求尚不得而知。但是這種技術組合，大大增加了航程，提高了威攝カ應該是可以預見的，特別是當前沒有技術瓶頸。
權利要求
1.雙功能火箭發(fā)動機。飛機或各類中通彈藥的阻力整流動カ筒道與火箭發(fā)動機合ニ為一的技木。固體燃料燃燒時，是火箭發(fā)動機。固體燃料使用完畢后，慣通飛行器首尾的中通筒道自然暢通，預埋設備開始工作的技木。
2.無人飛機與航炮(火箭炮)結合的技木。特別是使航炮發(fā)射炮彈所產生的后噴高溫氣體被導入無人飛機的中通動カ筒道，并最終從無人飛機尾部噴出，為飛機產生向前推力的技術。
3.通過高速飛行器外表面等離子體與磁場的互動，使飛行器的外表面的微觀結構與正離子的作用獲得推力，通過負離子對前方空氣的電離使前方空氣等離子化，并進而在大氣中，形成相對真空的遂道，使飛行器阻カ更低的磁控(驅)等離子技木。
4.以全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，無人機母機，支持下的以航炮發(fā)射各類中通彈藥為主要攻擊手段的低成本，極遠程的對地對海的攻擊技木。
5.對航炮進行的霰弾化改裝，使航炮以霰弾所形成的彈幕實現(xiàn)作戰(zhàn)目的。
專利摘要
單程無人飛機攻擊系統(tǒng)，是通過衛(wèi)星導航、無人機母機的支持下。以無人機攜帶航炮(或火箭炮)發(fā)射中通類彈藥為主要作戰(zhàn)手段。以極低的成本，形成的一小時攻擊威攝地球上任何一個地區(qū)和目標的作戰(zhàn)系統(tǒng)。本方案所涉及的所有技術，都屬于當前成熟技術，或以當前成熟技術可以簡單完成的。是最短時間內形成一小時全球攻擊有力的最佳選擇。
文檔編號F42B15/00GKCN102910290SQ201110227510
公開日2013年2月6日 申請日期2011年8月1日
發(fā)明者葛泓杉 申請人:葛泓杉導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan