“火力偵察兵”發(fā)展之路及啟示

程 明，夏 偉

(1.海裝武漢局，湖北 武漢 430064；2.中國直升機設計研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333001)

“火力偵察兵”發(fā)展之路及啟示

程 明1，夏 偉2

(1.海裝武漢局，湖北 武漢 430064；2.中國直升機設計研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333001)

介紹了“火力偵察兵”無人直升機的研制歷程，分析總結了“火力偵察兵”發(fā)展模式的特點以及對我國無人直升機發(fā)展的啟示。

火力偵察兵；發(fā)展啟示；無人駕駛直升機

0 引言

“火力偵察兵”是目前世界上已裝備使用的最先進的無人直升機，美國海軍的目標是將“火力偵察兵”發(fā)展成為一種多功能武器系統(tǒng)，承擔海上巡邏偵察任務，進行反潛、反艦和反水雷作戰(zhàn)，是美海軍艦載武器中的新利器。

1 發(fā)展之路

1.1 RQ-8A

1998年，美國海軍為發(fā)展下一代艦載垂直起降戰(zhàn)術無人機(VTUAV)，組織開展了垂直起降無人機競爭性演示驗證項目。參加競爭的有西科斯基公司的Cypher無人直升機，諾斯羅普·格魯門公司的“火力偵察兵”無人直升機和貝爾公司的“鷹眼”傾轉旋翼無人機[1]。

1999年初，諾斯羅普·格魯門公司針對美國海軍需求，將施韋策333改為無人駕駛試驗機，命名為P1。2000年1月P1試飛成功，并以此在美國海軍垂直起降無人機演示驗證項目競標中勝出。2000年2月獲得了美國海軍的工程與制造發(fā)展合同，開始了“火力偵察兵”垂直起降無人機項目，軍方編號RQ-8A。美海軍希望這種無人機平臺能成為一種多功能武器系統(tǒng)，承擔海上巡邏偵察任務，進行反潛、反艦和反水雷作戰(zhàn)。

RQ-8A保留了施韋策333的主體結構、發(fā)動機、旋翼和傳動系統(tǒng)，改進了外形以提高速度，增大了油箱以增加續(xù)航時間，采用余度飛行控制系統(tǒng)，通信系統(tǒng)、機載設備和軟件大部分由“全球鷹”的系統(tǒng)發(fā)展而來。該機起飛重量1200千克，空機重量660千克，滿油時任務載荷91千克，續(xù)航時間6小時，最大平飛速度230千米/小時，實用升限6100米。

圖1 RQ-8A無人直升機

2002年1月，RQ-8A樣機進行了首次飛行試驗，美國海軍考慮到該機的生存力低，且航時、航程、載荷等性能無法滿足海軍的需求，決定取消該計劃，但小批量生產(chǎn)仍繼續(xù)，用于試驗。2005年7月，RQ-8A在美國亞里桑那州“尤馬”(Yuma)試驗場成功試射了2枚Mk66型無制導70mm火箭彈，證明了“火力偵察兵”除了能執(zhí)行情報、監(jiān)視和偵察任務外，還具有執(zhí)行打擊任務的能力。

圖2 RQ-8A無人直升機首飛

1.2 MQ-8B

2003年，由于伊拉克戰(zhàn)場上有人直升機損失慘重， “火力偵察兵”項目重獲新生，美國海軍又決定繼續(xù)支持該項目，將“火力偵察兵”納入其瀕海戰(zhàn)艦(LCS)系統(tǒng)發(fā)展中，同時美國陸軍也選擇了 “火力偵察兵”作為其“未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)”的Ⅳ級無人機[2]。

諾斯羅普·格魯門公司根據(jù)美國海軍和陸軍的新要求對RQ-8A進行了改進，即MQ-8B。與RQ-8A相比，MQ-8B增大了動力裝置功率，換裝了4槳葉旋翼系統(tǒng)，增加了載油量，起飛重量、航程、航時均有較大增長。最大起飛重量1430千克，任務載重50～250千克，續(xù)航時間5～8小時，升限6100米。

圖3 RQ-8A試射火箭彈

2006年12月，美國海軍改進型“火力偵察兵”MQ-8B首飛。2008年11月，MQ-8B開始交付美國海軍進行作戰(zhàn)評估試驗，2008年12月在美國海軍“麥金納尼”號導彈護衛(wèi)艦上進行了作戰(zhàn)適配檢驗以及艦船集成測試。2009年5月，MQ-8B在“麥金納尼”號上，針對艦艇甲板運動、風力飛行包線擴充以及降落等領域進行了飛行試驗，共進行了12次試飛，累計飛行19小時，包括54次著艦，其中的37次著艦落在了北約組織標準柵格中。試驗期間，船速為14節(jié)，船體橫搖角度為5°，甲板上風力達25節(jié)。2009年9月，MQ-8B在尤馬試驗場完成了新通用地面控制站的試飛，該控制站符合4586標準化協(xié)議，具備多路無線電和一個戰(zhàn)術通用數(shù)據(jù)鏈。

2009年10月，MQ-8B開始部署在“麥金納尼”號護衛(wèi)艦執(zhí)行反毒品走私任務。

圖4 MQ-8B無人直升機

2010年和2011年，MQ-8B分別在美國海軍“自由”號和“獨立”號瀕海戰(zhàn)斗艦上進行了動態(tài)界面試驗，以驗證“火力偵察兵”的控制系統(tǒng)是否與“自由”號瀕海戰(zhàn)斗艦真正整合到一起。在動態(tài)界面試驗期間，“火力偵察兵”在各種風向和船速的條件下進行了艦面起飛，并從各種航路進行了著艦。

圖5 MQ-8B在“自由”號瀕海戰(zhàn)斗艦上試飛

2012年，美國海軍在圣地亞哥組建了第一個裝備有人直升機和無人直升機執(zhí)行遠征任務的混編直升機中隊，即第35直升機海上攻擊中隊。該中隊歸屬太平洋直升機海上攻擊聯(lián)隊，并以MH-60R“海鷹”直升機和MQ-8B“火力偵察兵”無人直升機對瀕海戰(zhàn)斗艦和太平洋艦隊的其他艦只提供支持[3]。

2014年5月，在圣地亞哥附近海域的“自由”號瀕海戰(zhàn)斗艦上進行了MQ-8B無人直升機與MH-60R直升機聯(lián)合飛行試驗，目的是驗證有人/無人直升機聯(lián)合使用是否能夠提高瀕海戰(zhàn)斗艦指揮官的情報獲取能力。試驗表明，MQ-8B能夠有效地提高MH-60R和瀕海戰(zhàn)斗艦的態(tài)勢感知能力，并為其提供精確瞄準能力保障，證明了混合機種在提升艦艇指揮和情報收集能力方面的巨大作用。

美國海軍計劃采購168架MQ-8B無人直升機，用來執(zhí)行反潛、布雷和水面作戰(zhàn)任務。

1.3 MQ-8C

2011年，美軍非洲司令部和特種作戰(zhàn)司令部提交了一份緊急需求，要求無人直升機具有更大的續(xù)航能力和有效載荷能力，承擔海基情報、監(jiān)視和偵察任務。為滿足美軍的新需求，諾斯羅普公司建議轉向更大的無人直升機，但保留系統(tǒng)、電子設備和為較小型直升機研發(fā)的地面測控站。

2012年，諾斯羅普·格魯門公司根據(jù)美軍新的作戰(zhàn)需求，使用貝爾407機身研發(fā)出“火-X”概念演示機，獲得美軍方認可，因此得到新型“火力偵察兵”即MQ-8C的研制合同。MQ-8C主要是為了滿足美海軍非洲司令部和特種作戰(zhàn)司令部等提出的特別是熱帶地區(qū)的視距外特種作戰(zhàn)需求，搭載平臺是兩棲攻擊艦、驅逐艦等大型艦船，其能力、大小、重量和保障條件也與此需求相匹配[4]。

MQ-8C保留了MQ-8B的傳感器、通信設備和軟件，與MQ-8B約有80%到90%共性，但機身、發(fā)動機和旋翼不同。MQ-8C起飛重量達到2700千克，續(xù)航時間長達11～14小時，有效載荷450千克，可掛載“地獄火”等導彈。與MQ-8B相比，MQ-8C具有更大的體積、更長的續(xù)航時間以及更強的全天候飛行能力。

2013年10月31日，MQ-8C完成了首飛，隨后進行了自主控制系統(tǒng)的試飛。2014年8月，完成了陸上飛行試驗。2014年9月，在“賈森·鄧納姆”號驅逐艦上進行了首次艦載飛行試驗。

MQ-8C計劃首先部署驅逐艦，以支援特種作戰(zhàn)司令部，但其整體重心仍然是在瀕海戰(zhàn)斗艦上，未來將主要部署在瀕海戰(zhàn)斗艦上執(zhí)行任務。

截止到2014年11月，諾斯羅普·格魯門公司已向美國海軍交付了首批19架MQ-8C無人直升機，美國海軍按計劃還將購買21架MQ-8C，預計于2016年進行首次部署。

圖6 MQ-8C在加州文杜拉郡海軍基地首飛

2 啟示

“火力偵察兵”的發(fā)展之路告訴我們，以成熟的有人直升機改進發(fā)展無人直升機不失為一條捷徑，風險小、周期短、費用少，是快速發(fā)展無人直升機的有效途徑。其優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1) 可以直接繼承成熟的總體布局以及旋翼、機體、傳動、發(fā)動機等部件，回避全新研制平臺帶來的這些技術問題；

2) 可以集中攻關解決制約無人直升機實用化的關鍵技術，可以利用成熟有人平臺積累相關試驗數(shù)據(jù)，降低關鍵技術攻關的難度；

3) 可以使用經(jīng)校驗準確的飛行動力學模型設計飛行控制律，降低試飛風險。

但也存在一些缺點，如無人直升機性能受平臺限制，難以充分體現(xiàn)無人直升機特點，綜合效能不如全新設計的無人直升機等。

我們可以借鑒“火力偵察兵”的發(fā)展途徑，充分利用現(xiàn)有的成熟有人直升機開發(fā)無人直升機，由基本型入手，實現(xiàn)重點突破，再不斷改進改型，提高綜合效能，滿足各種用戶使用要求。

以成熟有人直升機改進發(fā)展無人直升機需要解決的關鍵技術主要體現(xiàn)在飛行控制技術、測控與指揮技術兩大方面。

飛行控制技術主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1) 從傳感器、飛控計算機、執(zhí)行機構以及飛行控制軟件等多個方面著手，采用余度技術，實現(xiàn)高可靠性的無人直升機飛行控制；

2) 針對無人直升機固有的通道耦合和多輸入多輸出特性，采用多變量控制技術，實現(xiàn)無人直升機全包線飛行控制；

3) 在故障檢測和辨識的基礎上，采用主動容錯控制技術，充分利用控制系統(tǒng)的功能冗余來進行飛行控制律的重構，提高無人直升機對故障的適應能力；

4) 針對超視距或遠程不確定的飛行環(huán)境，采用智能感知與識別、實時自主航線規(guī)劃等自主飛行控制技術，提高無人直升機對飛行環(huán)境的適應能力和對環(huán)境動態(tài)變化的快速響應能力，增強無人直升機的生存能力，提高任務成功率；

5) 針對多機協(xié)同作戰(zhàn)需求，采用集群分布式控制、合作/協(xié)作管理與控制、群體決策/規(guī)劃與重規(guī)劃等技術，實現(xiàn)無人直升機自主群體飛行控制。

測控與指揮技術主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1) 針對無人直升機遠程、貼地飛行通信需求，采用小型化衛(wèi)通、空中/地面平臺中繼等技術，使無人直升機具有測控遠程通信、衛(wèi)星通信能力，實現(xiàn)無人直升機遠程跨戰(zhàn)區(qū)、貼地飛行測控能力；

2) 針對多機編隊、多機聯(lián)合作戰(zhàn)、多站交接控制的需求，采用無線通信網(wǎng)絡技術及多目標任務分配與規(guī)劃技術，實現(xiàn)多架無人直升機、多個地面控制站之間數(shù)據(jù)傳輸與信息共享，采用多目標任務分配與規(guī)劃技術，實現(xiàn)無人直升機多機聯(lián)合執(zhí)行作戰(zhàn)任務能力；

3) 針對無人平臺技術通用化需求，采用通用化與互操作頂層標準規(guī)范、鏈路通用化、接口通用化等技術，實現(xiàn)無人直升機測控系統(tǒng)通用化與互操作化；

4) 針對無人直升機遠程作戰(zhàn)需求，采用目標識別與鎖定、遠程低延時機動遙控、攻擊決策與毀傷評估等技術，實現(xiàn)無人直升機地面站遠程作戰(zhàn)測控與指揮能力。

目前國內(nèi)成熟的有人直升機種類不少，有2噸級、4噸級、6噸級、13噸級等，有運輸類、武裝類、戰(zhàn)斗勤務類等，從中選擇合適的平臺，本著先易后難、逐步完善的原則，進行無人化發(fā)展，可以快速形成無人直升機裝備，填補我軍無人直升機裝備的空缺。

如Z11、Z9等直升機，通過無人化改裝和加裝相應的任務設備，可作為信息支援、信息對抗、勤務保障、火力打擊的無人直升機平臺，用于執(zhí)行偵察監(jiān)視、警戒探測、目標指示、毀傷評估、電子對抗、技術偵察、通信中繼、搜索救援、戰(zhàn)術運輸、高原運輸、突擊運輸、戰(zhàn)場勤務、火力支援等任務，滿足各軍兵種的使用急需。

[1] Wenku.baidu.com[EB/OL].

[2] www.baike.com/wiki[EB/OL].

[3] www.chinanews.com/mil[EB/OL].

[4] Mil.cankaoxiaoxi.com[EB/OL].

The Development Course and Revelation of the “Fire Scout”

CHENG Ming1，XIA Wei2

(1.Wuhan Military Representative Bureau of Navy Equipment Department, Wuhan 430064, China； 2.China Helicopter Research and Development Institute, Jingdezhen 333001, China)

This article recommended the development course of the "Fire Scout" unmanned helicopter, and analyzed the characteristics of the development type of the "Fire Scout". Finally, the author summarized the revelation of the development of unmanned helicopter in China.

Fire Scout; development revelation; unmanned helicopter

2015-11-04 作者簡介：程 明(1985-)，男，江西景德鎮(zhèn)人，碩士，工程師，主要研究方向：無人直升機。

1673-1220(2016)01-069-04

V279；V275+.1

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