早期“圖”式無人機

吳敏杰

研制無人機 起步于導(dǎo)彈

1956～1957年間，由安德烈·尼古拉耶維奇·圖波列夫領(lǐng)導(dǎo)的編號為 О К Б－156的設(shè)計局可謂形勢喜人，圖－95洲際轟炸機正在擴大生產(chǎn)， 圖－16正在批量生產(chǎn)，圖－104客機的試驗已經(jīng)結(jié)束，而圖－95飛機的軍轉(zhuǎn)民方案也已制訂完畢。

不過，這些到?jīng)]有難倒圖波列夫，而此時此刻困擾他的是，蘇聯(lián)領(lǐng)導(dǎo)人赫魯曉夫?qū)﹂_發(fā)導(dǎo)彈武器的興趣與日俱增，因為當(dāng)時所有的防空兵器在對付彈道導(dǎo)彈方面都顯得無能為力。相反，北美洲的防空系統(tǒng)已經(jīng)成為遠程航空兵常規(guī)武器無法克服的障礙。

赫魯曉夫“重導(dǎo)彈、輕轟炸機”的思想，使得蘇聯(lián)官方下決心研制導(dǎo)彈武器。這對于以研制轟炸機為主導(dǎo)的圖波列夫設(shè)計局來說，的確面臨著嚴(yán)峻考驗。讓圖波列夫感到頭疼的是，該設(shè)計局從1954年開始在圖－95和米高揚的Х－20飛航式導(dǎo)彈基礎(chǔ)上制造的“К－20噴氣式武器系統(tǒng)”已經(jīng)顯得過時，因為在飛往美洲數(shù)小時的長途跋涉過程中，Х－20的載機圖－95會被擊落，而Х－20導(dǎo)彈本身的速度和飛行高度雖然與當(dāng)時的最新型飛機相當(dāng)，但也不能排除被超音速戰(zhàn)斗機攔截的可能性，更不要說被地－空導(dǎo)彈攔截了，在當(dāng)時地－空導(dǎo)彈被看作是對付飛機獨一無二的“殺手锏”。

圖波列夫認為：硬著頭皮也得上！

圖－121誕生 開無人機先河

圖波列夫最終接受了導(dǎo)彈武器的研制，他們從研制巡航導(dǎo)彈起步，逐步發(fā)展到能研制無人偵察機、無人攻擊機。

從某種意義上說，可以把巡航導(dǎo)彈看成是無人機的一種，它的構(gòu)造和外形很像無人機，但與無人機不完全一樣，比如，它只是一種具有一次性殺傷力的攻擊武器，不能回收。而無人機則是具有偵察和攻擊能力的無人飛行器，它用作偵察時可以回收，用作攻擊時，既可以回收，也可以不回收。

研制導(dǎo)彈伊始，圖波列夫設(shè)計局就以研制射程為9000～12000公里巡航導(dǎo)彈的龐大計劃來激發(fā)訂貨人的興趣，其計劃具體的是研制發(fā)射重量為240噸的三級液態(tài)燃料火箭，其速度可達20000公里/小時，飛行高度50000米。在被動飛行段速度逐漸下降，即使在目標(biāo)區(qū)30公里的上空，其速度也能超過7000公里/小時，但偏離指定點的距離不會超過10公里。

這個設(shè)計方案起源于二戰(zhàn)結(jié)束前德國研制的?。?/?。?0導(dǎo)彈和一種軌道轟炸機，當(dāng)時該方案帶有不可預(yù)知的技術(shù)風(fēng)險。

1957年3月19日，蘇聯(lián)部長會議下達指示，要求圖波列夫設(shè)計局研制巡航導(dǎo)彈，并建議在1958年第三季度拿出“Д”型巡航導(dǎo)彈的草案，對該型導(dǎo)彈性能的大致要求是：速度2500～2700公里／小時，飛行高度22000～25000米，航程9000～9500公里，

圖波列夫分析了當(dāng)時的形勢，論證了研制“Д”型巡航導(dǎo)彈的可行性，認為他們要研制的正處在紙上談兵的“Д”型導(dǎo)彈，與拉沃契金設(shè)計局從1954年開始研制的“暴風(fēng)”(Б У Р Я )號和已經(jīng)進入飛行試驗準(zhǔn)備階段的米亞西舍夫設(shè)計局威力更大的“暴風(fēng)雪”( Б У Р А Н )號巡航導(dǎo)彈相比，不論是在速度特性和高空飛行特性方面遠遠不及他們，因此，提出了研制與“Д”型導(dǎo)彈的最大速度和飛行高度相當(dāng)?shù)闹谐萄埠綄?dǎo)彈的建議。同年9月23日，前蘇聯(lián)政府又作出決定，要求圖波列夫設(shè)計局研制航程3000～4000公里的“С”型巡航導(dǎo)彈，并要求在1958年底投入飛行試驗。

在研制中程巡航導(dǎo)彈方面，圖波列夫設(shè)計局也并非先行者。С·?！ひ亮暝O(shè)計局從1956年4月就開始研制用于裝備潛艇的П－20巡航導(dǎo)彈，此導(dǎo)彈的射程為2500～3000公里，速度3200公里/小時，飛行高度20000米以上。在這之后一年，政府又下達了研制射程3200～3400公里的П－20С陸基巡航導(dǎo)彈的任務(wù)。至此，伊柳申設(shè)計局一直沒間斷從事П－20С陸基巡航導(dǎo)彈的研制工作。

憑借設(shè)計局自身的條件，圖波列夫下決心超過伊柳申設(shè)計局。他利用在國家航空技術(shù)委員會和國家上層的特殊威望，找到了支持者，最后以研制П－20С導(dǎo)彈與研制“С”型導(dǎo)彈重復(fù)為借口，建議政府停止П－20С導(dǎo)彈的研制工作。雖然當(dāng)時圖波列夫設(shè)計局的“С”型導(dǎo)彈仍處在早期研制階段，但政府在1959年4月1日還是作出了停止П－20С導(dǎo)彈研發(fā)工作的指示。

一向慎重的圖波列夫為贏得政府批準(zhǔn)，提出了“С”型導(dǎo)彈合理的飛行技術(shù)性能指標(biāo)，其結(jié)構(gòu)將主要使用當(dāng)時已經(jīng)開發(fā)出來的鋁合金，并將使用帶加力燃燒室的渦輪噴氣發(fā)動機作為動力，其目的是避免出現(xiàn)“暴風(fēng)”號和“暴風(fēng)雪”號導(dǎo)彈在研制過程中碰到的耐熱材料和采用沖壓式發(fā)動機方面的難題。

“С”導(dǎo)彈，就是當(dāng)時被稱為圖－121無人駕駛攻擊機。該機的總體結(jié)構(gòu)布局沒有什么奇特的地方，其機身結(jié)構(gòu)與切洛梅耶夫的П－5型導(dǎo)彈和別里耶夫的П－10導(dǎo)彈基本相似，其機翼為三角翼，三個尾翼面沿彈尾表面均勻分布，彼此間相隔120度。

圖－121的機身長24.7米，圓柱形機身的直徑為1.7米。該型機共由七大部分組成：頭部兩個艙用于安裝第三艙的功能保障設(shè)備，第三艙為重約3噸的熱核戰(zhàn)斗部；第四艙和第五艙為焊接式承壓燃料艙；第六艙上部密封，裝有天文導(dǎo)航儀、自動駕駛儀和調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)備，下部為發(fā)動機；第七艙為尾艙。三角形機翼，采用多梁箱式結(jié)構(gòu)，其后掠角為67度，機翼采用3.5％相對厚度的П－35ЦАГИ翼形，機翼面積61.192平方米，翼展8.4米，展弦比1.5。飛機尾部有三個全動式方向舵，相對厚度4.5％，采用П－35 ЦАГИ翼形，尾翼前緣的后掠度為45度，后緣后掠度2.3度，尾翼總面積1.88平方米。

50年代中期，無人機自動飛行控制系統(tǒng)的發(fā)展仍處在起步階段，因此在1.5小時的飛行過程中，圖－121的航向誤差能達到數(shù)10公里。這樣，即使導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部威力較大，也會大大影響作戰(zhàn)效能。為盡量減小這種誤差，圖－121又采用了“大地－А И”天文導(dǎo)航系統(tǒng)和А П－85型自動駕駛儀，并由這兩種系統(tǒng)聯(lián)合工作，來控制導(dǎo)彈的飛行。

“大地－А И”天文導(dǎo)航系統(tǒng)由航空工業(yè)部第一科研所（Н И И－1）研制，它是在“暴風(fēng)”號巡航導(dǎo)彈使用的天文導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上研制出來的，由三軸陀螺穩(wěn)定儀、天文望遠鏡、垂直陀螺和航向計算裝置組成，借助于恒星觀測方法，它能提供導(dǎo)彈在整個飛行過程中的角度和方位校正，恒星觀測則通過安裝在垂尾底部的光學(xué)弦窗來進行，光學(xué)舷窗的結(jié)構(gòu)與“暴風(fēng)”號巡航導(dǎo)彈的一樣。導(dǎo)彈發(fā)射5分鐘后能達到12公里的飛行高度，這時導(dǎo)彈開始利用天文導(dǎo)航儀提供的數(shù)據(jù)飛行。

為保障圖－121的起飛，在其翼下裝有一對推力57～80噸的П Р Д－52型固體燃料助推器，每個助推器帶有1.55噸Н М Ф－2型燃料。可拆下的外翼、舵面和助推器被固定在СТ－10型發(fā)射車上，導(dǎo)彈的部分控制設(shè)備和戰(zhàn)斗部由另外的專用車輛運往發(fā)射陣地。

在預(yù)發(fā)射狀態(tài)，導(dǎo)彈與地面呈15度夾角。發(fā)射時首先啟動的是КР－15－300型發(fā)動機，在地面它能以加力狀態(tài)工作45秒鐘。助推器啟動后以10噸的力量沖斷СТ－10發(fā)射架導(dǎo)軌上的導(dǎo)彈固定螺栓。導(dǎo)彈發(fā)射3.75～5秒后，飛行速度可達167米/秒，高度約100米，這時助推器燃料用盡，自動與導(dǎo)彈分離，降落到距發(fā)射架500～1500米遠的地方。

在進入巡航飛行段前，導(dǎo)彈的飛行高度是19.9公里，速度達到2660公里/小時，這時導(dǎo)彈攜帶的16噸ТС或Т－1號煤油已被耗去40％。在進入巡航段后，導(dǎo)彈通過操縱發(fā)動機加力推力油門仍基本保持這一速度，飛行高度逐漸增加到24.1公里。在距目標(biāo)大約45公里的時候，導(dǎo)彈沿彈道進入俯沖階段，在到達指定區(qū)域后，導(dǎo)彈自行爆炸。

1958年下半年，圖波列夫設(shè)計局亞烏澤試驗工廠準(zhǔn)備好了首批圖－121的試驗產(chǎn)品，并于當(dāng)年冬天開始在法烏斯托沃國家航空技術(shù)研究所的靶場上進行發(fā)射系統(tǒng)、發(fā)射助推器等的點火試驗，同時圖－121無人攻擊機的模擬機也進行了試飛。根據(jù)試驗結(jié)果，對發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)和其它系統(tǒng)進行了相應(yīng)的改進。

1959年春天，經(jīng)過試驗改進后的圖－121無人機的首架樣機運抵設(shè)計局的弗拉基米羅夫卡基地，準(zhǔn)備進行飛行試驗。在對樣機進行必要的檢查和調(diào)整后，于當(dāng)年8月25日進行了首次成功發(fā)射。隨后，根據(jù)飛行試驗計劃又進行了4次發(fā)射，以證實全套裝置所有部件的性能。

正當(dāng)圖－121無人機準(zhǔn)備投入批量生產(chǎn)時，蘇聯(lián)部長會議下達指示，停止所有不具備發(fā)展前景的噴氣式武器的研制工作，其中包括圖－121無人駕駛攻擊機項目。原因是：

首先，由М·К·揚格利領(lǐng)導(dǎo)研制的航程為2000公里的Р－12彈道導(dǎo)彈已經(jīng)于1959年底開始裝備部隊，其進攻精確度幾乎是圖－121無人駕駛攻擊機的兩倍，Р－12可采用井式發(fā)射，其隱蔽性和安全性也大大高于圖－121；

其次，圖－121已成為1958年開始在歐洲部署的美國“奈基”地空導(dǎo)彈的理想靶標(biāo)，這種導(dǎo)彈能摧毀30公里高空的超音速目標(biāo)；

第三，圖－121的大航程優(yōu)勢已失去實際意義，因為大部分歐洲目標(biāo)已處于部署在蘇聯(lián)西部的Р－12導(dǎo)彈的有效射程內(nèi)，而打擊極個別的遠距離目標(biāo)可用當(dāng)時已經(jīng)研制出來的威力更大的Р－14彈道導(dǎo)彈，這種導(dǎo)彈也是由揚格利設(shè)計局研制的，該導(dǎo)彈于1961年裝備部隊。

圖－121數(shù)據(jù)：翼展8.4米，機長24.77米，機身直徑1.7米，起飛重量35000公斤，巡航速度2775公里/小時，最大航程3880公里，巡航段飛行高度19900米，接近目標(biāo)時的飛行高度為24100米。

圖－123服役 無人機成功之作

在研制圖－121的同時，圖波列夫設(shè)計局已著手研制圖－123無人駕駛攻擊機，它與圖－121結(jié)構(gòu)相似，區(qū)別在于增加了重量，擴大了外廓尺寸。為實現(xiàn)遠距離飛行攻擊洲際目標(biāo)，增加了飛機的油料儲備，并安裝了НК－6新型節(jié)油渦輪風(fēng)扇發(fā)動機，其最大推力為18～22噸。不過圖－123項目在草案設(shè)計階段就被迫停止了，原因與圖－121一樣。

前蘇聯(lián)政府在1960年7月16日，下達了研制遠程無人駕駛系統(tǒng)的指示，該系統(tǒng)的正式代號為Д Б Р－1（“鷹－1”）。該系統(tǒng)中的無人駕駛偵察機重新起用了圖－123這個代號。它主要用于對導(dǎo)彈陣地、機場、工業(yè)目標(biāo)、港口、部隊集結(jié)地、艦隊、防空系統(tǒng)和導(dǎo)彈防御系統(tǒng)等遠距離目標(biāo)進行空中偵察，還能對大規(guī)模殺傷性武器的使用結(jié)果進行檢驗。政府對圖－123無人偵察機提出基本性能要求是：航程3500～4000公里，速度2700～3000公里/小時，飛行高度20000～25000米。

在接到上級指示后，圖波列夫設(shè)計局又開始了圖－123無人駕駛偵察機的研制。圖－123的機體結(jié)構(gòu)和氣動布局與圖－121基本相同，外形上的區(qū)別是圖－123機體呈圓形，向尾部逐步過渡為橢圓形，加上要安裝偵察設(shè)備，飛行過程也有所變化，所以圖－123的結(jié)構(gòu)布局多少有些變化，由于設(shè)備艙的容積加大，導(dǎo)致無人機的機身頭部加長。

圖－123也裝一臺КР－15－300型渦噴發(fā)動機，但使用壽命延長到了50小時。機翼下方裝有兩臺推力75000～80000公斤的П Р Д－52型固體燃料助推器。

與一次性使用的圖－121無人駕駛攻擊機相比，對圖－123無人偵察機的性能要求提高了很多，首先要求它必需具有沿偵察航線飛行的高準(zhǔn)確性，所以圖－123采用了帶速度與偏流角多普勒計算器的控制系統(tǒng)，但該系統(tǒng)卻無法保障將無人機引導(dǎo)到半徑僅10公里的偵察情報傳遞區(qū)。因此，要求圖－123在完成偵察任務(wù)后要能返回到距情報傳遞區(qū)約300公里的地區(qū)，這時它就能被П－35型地面雷達發(fā)現(xiàn)，爾后地面操作員通過專門的無線電指令，將圖－123引導(dǎo)到情報傳遞區(qū)。同樣，根據(jù)地面指令，無人機發(fā)動機關(guān)車，然后拋掉剩余燃料，無人機的速度隨之下降到1.75～1.3馬赫，這時裝在無人機方向舵底部容器內(nèi)的減速傘啟動并打開，傘衣面積為34平方米。在距地面4公里時，無人機的頭部與機體脫離，頭部的回收靠的是三個依次打開的減速傘，主傘的傘衣面積為158平方米，它能使無人機頭部在接近地面時的下降速度降低到6米/秒左右。著陸時的沖擊能量由四輪起落架抵消，而無人機的其它組成部分在著陸后完全報廢。

“鷹－1”無人駕駛偵察機系統(tǒng)于1961年9月參加了由國防部組織的國家試驗，當(dāng)年共進行了5次發(fā)射試驗，其中第1次和第5次發(fā)射失敗。1962年又進行了4次發(fā)射，從1963年4月28日到12月24日又進行了5次飛行試驗，盡管第4次試驗只取得了部分成功，無人機沒有返回指定地區(qū)，但空軍司令在這次發(fā)射后，卻批準(zhǔn)了國家委員會建議圖－123開始服役的申請。根據(jù)1964年5月23日的政府令，“鷹－1”無人機系統(tǒng)正式裝備部隊。

1964年，圖－123在沃羅涅日的第64號飛機廠投入批量生產(chǎn)，前蘇聯(lián)西部邊界地區(qū)的空軍航空兵偵察分隊先后裝備了52架圖－123無人機。1972年，“鷹－1”無人機系統(tǒng)停產(chǎn)，1979年全部退出現(xiàn)役。退役后圖－123被改裝成靶標(biāo)，用于防空導(dǎo)彈部隊的訓(xùn)練與演習(xí)。目前，唯一一架幸存的圖－123無人駕駛偵察機被存放在位于莫斯科的航空博物館內(nèi)。

圖－123數(shù)據(jù)：翼展8.414米，機長27.825米，機身直徑1.7米，起飛重量35610公斤，巡航速度2700公里／小時，最大航程3560～3680公里，巡航段飛行高度19000米，接近目標(biāo)時飛行高度22800米。

圖－139夭折 形勢發(fā)展必然

根據(jù)蘇聯(lián)軍事工業(yè)委員會對“鷹”式無人駕駛偵察系統(tǒng)提出的要求，圖波列夫設(shè)計局在研究過程中曾設(shè)想制造可以完全回收的無人駕駛偵察機，并提出了實施這一設(shè)想的兩種方案。第一種是制造有人駕駛的圖－123方案，代號是圖－141（圖－123П）或“鷹－П”。

根據(jù)預(yù)先設(shè)想，這種偵察機從發(fā)射陣地上發(fā)射出去，而執(zhí)行任務(wù)、返回本土和降落則由飛行員駕駛完成，結(jié)果這項方案被否決，原因是它根本沒有體現(xiàn)無人駕駛偵察機的優(yōu)勢，即高度的作戰(zhàn)獨立性和遇到強火力攻擊時的作戰(zhàn)穩(wěn)定性，而且其過載飛行員也難以承受。第二個方案是在圖－123無人機的基礎(chǔ)上研制其回收改進型。1964年“鷹－1”開始批量生產(chǎn)后，圖波列夫設(shè)計局馬上著手研制可完全回收的無人駕駛偵察機系統(tǒng)，該系統(tǒng)命名為Д Б Р－2“鷹－2”，這種可完全回收的無人機代號為圖－139。

根據(jù)方案的設(shè)計要求，圖－139無人駕駛偵察機在完成任務(wù)后降落重量是13500公斤，與此同時還要考慮到它必須完成不少于10次的再次起飛和在事先沒有準(zhǔn)備好的降落場上著陸。圖－139是在批量生產(chǎn)的圖－123無人機的基礎(chǔ)上設(shè)計而成的，它與后者的區(qū)別是圖－139采用了首架圖－144超音速客機實驗機使用的高升力翼型。

為保證圖－139能夠?qū)崿F(xiàn)水平軟著陸，以保障飛機結(jié)構(gòu)最小限度地受損，飛機采用了傘衣面積為1200～1500平方米的新型著陸減速傘。同時還安裝了固體燃料制動發(fā)動機以實現(xiàn)減速，該發(fā)動機可根據(jù)接地探測器的信號自動起動。當(dāng)無人機進入軟著陸后，減速傘會被一個專用系統(tǒng)轉(zhuǎn)掛到接近飛機重心的部位，以確保飛機垂直降落速度大約10米/秒。在接近地面時，由接地探測器信號起動的制動發(fā)動機開始工作，它可使圖－139的垂直下降速度進一步降低到2～3米/秒。

60年代后期，圖波列夫設(shè)計局完成了圖－139無人駕駛偵察機的設(shè)計，研制出了試驗機，并在60年代末70年代初進行了飛行試驗，但很快圖－139計劃和其它所有后續(xù)的陸基戰(zhàn)略超音速無人駕駛偵察機的研發(fā)工作都被取消。原因是：第一，當(dāng)時已經(jīng)在米格－25基礎(chǔ)上成功地研制出在作戰(zhàn)使用上速度更快、機動性更強的有人駕駛偵察機；其次，在已密集部署各種防空兵器（其中包括“奈基”地空導(dǎo)彈裝置）的歐洲戰(zhàn)區(qū)，“鷹”式無人機能否成功地執(zhí)行偵察任務(wù)已成問題。

盡管圖－121無人駕駛攻擊機剛開始試驗就被槍斃，圖－139也胎死腹中，但圖波列夫設(shè)計局在早期無人機的研制過程中所積累的經(jīng)驗和取得的成果，為其后來成功研制“雨燕”亞音速戰(zhàn)術(shù)無人機和“航班”戰(zhàn)術(shù)無人機打下了堅實的基礎(chǔ)。 ■