戰(zhàn)力倍增美國海軍MQ-4C“海神信使”無人機系統(tǒng)

溫杰

今年10月，美國海軍將按照計劃開始接收MQ-4C無人機，預(yù)計在2018年正式部署到關(guān)島安德森空軍基地。作為RQ-4“全球鷹”高空長航時無人機的海上衍生型，“海神信使”（Triton）無人機是諾格公司為美國海軍精心設(shè)計的一種先進自主飛行器，主要角色是協(xié)助P-8A“海神”反潛巡邏機在大洋上空執(zhí)行情報、監(jiān)視與偵察（ISR）任務(wù)，正在成為美國海軍的一種全新“力量倍增器”。

在此之前，美國海軍在位于馬里蘭州的帕圖森特河海軍航空站組建了“海神信使”綜合測試團隊（ITT），主要承擔作戰(zhàn)評估任務(wù)。隨著MQ-4C無人機系統(tǒng)成功完成作戰(zhàn)評估，各項數(shù)據(jù)表明了這種無人機系統(tǒng)的成熟度，為美國國防部批準“里程碑C”鋪平了道路，并獲準進入小批量生產(chǎn)。時隔一年多后，綜合測試團隊在今年3月向外界介紹了MQ-4C系統(tǒng)在性能測試和操作使用中的一些情況，從中可以進一步了解到這種海上監(jiān)視無人機的作戰(zhàn)方式和獨特能力。

集成多種系統(tǒng)

“海神信使”綜合測試團隊由帕圖森特河海軍航空站、第 20飛行測試與評估中隊（VX-20）和“先鋒者”飛行測試與評估中隊（VX-1）等研制與作戰(zhàn)測試部門的人員組成。該團隊在帕圖森特河海軍航空站專門建造了一個設(shè)施，配備了3架MQ-4C無人機、一個足夠容納3架MQ-4C的機庫以及飛行試驗計劃所需的不同類型控制站，包括在前方作戰(zhàn)基地使用的控制站。

MQ-4C及其承擔的任務(wù)有許多令人感興趣的地方。與“全球鷹”相比，MQ-4C在外部構(gòu)型上看起來非常相似，但是在蒙皮下加強了機翼結(jié)構(gòu)，不僅增加了一套防冰和除冰系統(tǒng)，還配備了多種機載系統(tǒng)，這些都使“海神信使”有別于美國空軍的“全球鷹”系列。

2015年下半年，綜合測試團隊和美國海軍航空系統(tǒng)司令部下屬的持久海上無人機系統(tǒng)計劃辦公室（PMA-262）為MQ-4C集成了最新的綜合多功能能力2.2（IFC 2.2）軟件，可以將諾格公司多功能有源相控陣雷達和雷錫恩公司的多頻譜目標截獲系統(tǒng)、電子支援措施、自動識別系統(tǒng)融為一體，達到基本的作戰(zhàn)能力，滿足國防部規(guī)定的“里程碑C”要求。

憑借著出色的長續(xù)航能力，MQ-4C在廣域監(jiān)視領(lǐng)域具有無與倫比的優(yōu)勢，而出色完成ISR任務(wù)的關(guān)鍵是在機身腹部安裝的多功能有源傳感器（MFAS），其正式編號為AN/ZPY-3。這種雷達是第一種能夠從極遠的距離對海洋及沿岸實現(xiàn)360度持續(xù)覆蓋的雷達系統(tǒng)，采用了2D有源電子掃描陣列，具備海上模式和空地模式，可以遠距探測、識別和跟蹤海上和沿岸的多個目標。

根據(jù)海上任務(wù)需要，MQ-4C在機頭下采用了雷錫恩公司研制的多頻譜目標截獲系統(tǒng)（MTS-B）。該系統(tǒng)具備了紅外、光電、激光指示等能力，并采用了先進的數(shù)字體系結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)遠程空中監(jiān)視、高空目標截獲、跟蹤、測距，主要用于偵察和瞄準。它在技術(shù)上最突出特點是把圖像融合能力作為標準配置，增強了圖像處理能力，提高了清晰度。

MQ-4C還根據(jù)海上巡邏任務(wù)需要安裝了一種自動識別系統(tǒng)（AIS），可以接收到海面上行駛的船只通過VHF頻段廣播數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)自動、定時播發(fā)的信息，有效地采集到相關(guān)的船籍、船型、位置和航向等多種數(shù)據(jù)，從而可以全面地掌控目標海域的戰(zhàn)場態(tài)勢，完善海上ISR手段。此外，該機還配備了ZLQ-1電子支持措施系統(tǒng)，用于檢測、識別和定位雷達威脅信號。

展開作戰(zhàn)評估

2015年11月至2016年1月期間，MQ-4C接受了作戰(zhàn)評估。此次評估包括6次試飛和大約60小時的飛行時間，主要測試無人機的飛行包線性能及其傳感器套件。6次任務(wù)都是在馬里蘭州海岸的警戒區(qū)內(nèi)飛行，根據(jù)需要延伸到弗吉尼亞州南部的海角。其中，最長的一次任務(wù)時間超過12小時。

作戰(zhàn)評估還為綜合測試團隊提供了一種具有作戰(zhàn)代表性的海上環(huán)境，用于測試機載視線和超視線數(shù)據(jù)鏈及其轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，向MQ-4C提供指揮與控制，并將傳感器數(shù)據(jù)從無人機傳輸?shù)饺蝿?wù)控制站（MCS），實時分發(fā)給海上艦隊的戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)中心和情報分析部門。

在6次飛行測試中，機組人員能夠在地面站內(nèi)有效地控制MQ-4C，并向美國海軍的終端用戶提供實時更新的數(shù)據(jù)。機組人員嘗試了有效改進機隊操作的多種方法，在使用過程中通過程序調(diào)試和發(fā)現(xiàn)軟件存在的小問題，力求構(gòu)建更好的用戶界面，如減少某些功能所需的命令推送次數(shù)，同時認為傳感器的性能非常出色。

在作戰(zhàn)評估測試中，測試人員主要關(guān)注傳感器的穩(wěn)定性、照相機系統(tǒng)的多功能性、全套通信系統(tǒng)（無線電、視距和衛(wèi)星通信）的信息傳輸；傳感器、通信與地面航空綜合實驗室（SAIL）模擬海上作戰(zhàn)是否具有互操作性；無人機的可靠性。在評估期間，SAIL也被用于模擬不同類型的美國海軍作戰(zhàn)飛機，如P-8A反潛機，在6次飛行任務(wù)中均模擬了“海神信使”與P-8A之間的互操作性。

在照相機性能方面，測試人員評估了MQ-4C檢測一定尺寸船只的能力，并使用雷達檢測和識別了船舶類型。他們還確定了探測小型漁船或巡邏艇的范圍，并嘗試探測了一艘較大型的海上競速船的位置、航向和速度。

作戰(zhàn)評估計劃的一個目標是在一次具有代表性任務(wù)中使用“海神信使”，其中一部分包括在不同條件下改變高度，特別是在不同空域和海域的環(huán)境條件下。這個階段主要用于確定“海神信使”的性能，使無人機系統(tǒng)能夠進一步發(fā)展和提升性能，因此，無論各種條件是否妨礙了傳感器檢測目標，無人機都將改變飛行高度。

在作戰(zhàn)評估期間，“海神信使”無人機系統(tǒng)證實了傳感器性能和可靠性，海上目標的最大檢測和識別距離超出了能力發(fā)展文件的要求，而“海神信使”機組人員能夠通過通用數(shù)據(jù)鏈，將視頻傳輸?shù)降孛娴木C合實驗室。

選擇防撞技術(shù)

MQ-4C無人機在研制過程中最具挑戰(zhàn)性的要求之一是無人機必須具備在可控空域外安全飛行的能力。根據(jù)最初簽訂的合同，ITT Exelis公司將為MQ-4C提供一種機載感知與規(guī)避（ABSAA）雷達，也被形象地稱為“預(yù)先關(guān)注”（Due Regard）雷達。這種雷達能夠使無人機完全滿足國際民用航空組織的要求，即軍用和他國飛機在國際水域上空飛行時，都應(yīng)該“預(yù)先關(guān)注”民用飛機的安全。

按照設(shè)計，ABSAA雷達安裝在無人機的鼻錐后面、衛(wèi)星通信天線的前方，采用一種三面薄瓦式的有源電子掃描陣列，工作于Ku波段，探測距離大約為14～18千米，水平視場達到220度，俯仰視場達到60度。MQ-4C飛行期間，該雷達將向地面站提供信息，由操作員及時發(fā)出指令，讓無人機遠離可能發(fā)生碰撞的空域。從發(fā)展來看，具備自主飛行能力的MQ-4C將基于ABSAA雷達的數(shù)據(jù)，自行改變飛行路徑。

遺憾的是，由于技術(shù)問題和成本超支，美國海軍在2013年6月終止了ABSAA項目，并專門成立了一個專家組來評估如何替代這一子系統(tǒng)。目前，PMA-262正在考慮選擇一個技術(shù)解決方案，準備在正式宣布“海神信使”無人機系統(tǒng)具備初始作戰(zhàn)能力（IOC）后，為其提供空中規(guī)避沖突和防撞的能力。目前，美國海軍航空系統(tǒng)司令部正在研究合適的替代方法，包括已經(jīng)集成在MQ-4C無人機中的程序和其它協(xié)同規(guī)避系統(tǒng)，以支持“海神信使”在IOC階段的使用。

美國海軍在2016年11月宣布，將在MQ-4C上安裝下一代空中防撞系統(tǒng)。目前，諾格公司已經(jīng)到一份價格不菲的合同，將機載防撞系統(tǒng)X（ACAS X）的自動響應(yīng)模塊（ARM）安裝進MQ-4C的航空電子系統(tǒng)中。

ACAS X由麻省理工學(xué)院林肯實驗室研制，可以探測和跟蹤其它飛機，評估潛在的碰撞風(fēng)險，及時發(fā)出提醒，以阻止空中相撞。該系統(tǒng)以每秒一次的頻率提取和處理監(jiān)視數(shù)據(jù)，針對每一架目標飛機來確定最佳的行動。ACAS X可以跟蹤不同飛行模式的平臺，從而允許相對于其它飛機更近距離地飛行，同時保持各種安全協(xié)議。

驗證作戰(zhàn)概念

在作戰(zhàn)評估中，“海神信使”作戰(zhàn)概念是在距離控制站數(shù)千千米遠的空域保持一架MQ-4C無人機飛行。按照計劃，兩架MQ-4C分別部署在佛羅里達州杰克遜維爾海軍航空站和華盛頓州的惠德比島海軍航空站。一旦MQ-4C系統(tǒng)交付美國海軍正式服役，“海神信使”機隊將有兩組完全不同的機組人員，一組與MQ-4C無人機和MCS部署在前線作戰(zhàn)基地（FOB），另一組駐扎在主作戰(zhàn)基地（MOB）。

像任何一種其它型號飛機一樣，“海神信使”的任務(wù)也是從機組人員之間的任務(wù)規(guī)劃和準備工作開始。機組人員包括一名無人機操作員（AVO）兼無人機指揮官、一名戰(zhàn)術(shù)協(xié)調(diào)員（TACCO）和兩名任務(wù)載荷操作員（MPO）。其中，AVO負責無人機的安全飛行及其為傳感器的戰(zhàn)術(shù)使用進行定位；TACCO負責協(xié)調(diào)戰(zhàn)術(shù)畫面；MPO從其控制站操作傳感器。

在MQ-4C無人機正式起飛前，機組人員開始聽取任務(wù)簡報，涵蓋了安全性、特定項目、當天的任務(wù)和目標，以及飛行前所需的各種細節(jié)。然后，機組成員開始執(zhí)行各自的職責。

無人機指揮官在完成了飛行前檢查后，將MQ-4C移交給測試控制員，他將確保沒有遺漏無人機的所有事項。然后，無人機指揮官簽署飛行起飛指令。因為“海神信使”的續(xù)航時間太長，所以在飛行任務(wù)的多個階段，會使用多個機組人員，因此在飛行后半段，需要輪換機組人員。

駐扎在帕圖森特河航空站的ITT使用了兩種任務(wù)控制站：一個前線作戰(zhàn)基地MCS和一個主作戰(zhàn)基地MCS。兩名操作員并肩而坐，他們與機隊的操作方式完全相同。

在前線作戰(zhàn)基地，MQ-4C處在視線范圍之內(nèi)，AVO的目的是控制地面上的無人機，執(zhí)行起飛和初步爬升。隨后，無人機的控制權(quán)交給主作戰(zhàn)基地。所有控制站都能夠同時控制飛機并保持無人機的指揮與控制。

作戰(zhàn)概念的目的是針對前線作戰(zhàn)基地的AVO，一旦MQ-4C無人機在主作戰(zhàn)基地人員的控制下執(zhí)行任務(wù)，AVO將不再指揮與控制無人機。返回基地時，該機的控制權(quán)限再次移交給前線作戰(zhàn)基地AVO，根據(jù)實際情況下達最終的下降、著陸和地面滑行的指令。

演練艦機協(xié)同

2016年3月，美國海軍在“艾森豪威爾”號（CVN 69）航空母艦打擊群的合成訓(xùn)練部隊演習(xí)（COMPTUEX）期間，專門為MQ-4C無人機系統(tǒng)安排了一次聯(lián)合測試。利用此次機會，ITT在合成演練期間著手實施了幾項任務(wù)，為航母打擊群的指揮官提供戰(zhàn)場態(tài)勢感知?！昂Ｉ裥攀埂睓C組尋找一支模擬的敵方作戰(zhàn)部隊，利用雷達和照相機識別，并將作戰(zhàn)部隊的網(wǎng)絡(luò)化全動態(tài)視頻實時傳輸給航母戰(zhàn)斗群的指揮官。

測試表明，流媒體視頻可以很好地傳輸給航母戰(zhàn)斗群。MQ-4C在演習(xí)中表現(xiàn)出色，通過與航母戰(zhàn)斗群相互配合，能夠使用所有的任務(wù)傳感器。同時，P-3C和P-8A反潛機也參加了此次演習(xí)，很好地展示了“海神信使”無人機系統(tǒng)在今后幾年與反潛機隊協(xié)同作戰(zhàn)的方式。

VX-20中隊的P-8A反潛機和MQ-4C無人機在分別執(zhí)行各自的測試任務(wù)時，都能夠?qū)崿F(xiàn)互操作。根據(jù)高分辨率視頻和其它數(shù)據(jù)的傳輸需要，MQ-4C將“全球鷹”使用的10.7兆字節(jié)/秒的數(shù)據(jù)鏈更新為一種非專用的數(shù)據(jù)鏈，將容量增加了一倍。該機還將集成一種VHF/UHF中繼載荷，以便作為低空飛行的海上巡邏飛機和直升機與水面船只的通信中繼平臺。

2016年6月2日，“海神信使”無人機從帕圖森特河航空站起飛，執(zhí)行測試任務(wù)。在此期間，該機用MTS-B系統(tǒng)跟蹤目標，為保持在一定距離外的P-8A反潛巡邏機上的機組人員提供了作戰(zhàn)空域的態(tài)勢感知信息。無人機首次在飛行期間，通過通用數(shù)據(jù)鏈，將目標的全動態(tài)視頻傳輸給P-8A。在作戰(zhàn)環(huán)境中，這使P-8A機組人員在飛機到達預(yù)定空域之前，就能夠熟悉相關(guān)的感興趣目標和周圍的船只。

“海神信使”無人機系統(tǒng)可以在超過15 850米的高度持續(xù)飛行24小時，使其任務(wù)系統(tǒng)在一次任務(wù)中能夠監(jiān)測5.179萬平方千米的海洋面積和沿海區(qū)域。然而，處于作戰(zhàn)評估階段的MQ-4C受限于攜帶的燃油量，暫時還不具備晝夜持續(xù)留空能力。

2016年6月， MQ-4C計劃達到了一個重要的里程碑。當時，ITT團隊執(zhí)行了一次任務(wù)，將“海神信使”的重載包線擴展到全燃油載荷，這是MQ-4C無人機實現(xiàn)24小時續(xù)航飛行的關(guān)鍵要求。該機以重載構(gòu)型，在第一次任務(wù)中完成了所有的測試目標，同時在一個6 100米的高度上正常工作。隨后，該機在6月14日進行了第二次飛行，在9 150米的高度上成功完成了測試。

2016年8月22日，美國國防部負責采購、技術(shù)和后勤的副部長弗蘭克·肯德爾正式批準了美國海軍MQ-4C無人機系統(tǒng)發(fā)展計劃的“里程碑C”評審結(jié)果，標志著“海神信使”無人機系統(tǒng)獲準進入低速初始生產(chǎn)（LRIP）階段。

準備作戰(zhàn)部署

按照最初的“廣域海上監(jiān)視”（BAMS）計劃，美國海軍計劃采購68架MQ-4C無人機，與117架P-8A反潛機組成編隊，逐步替代現(xiàn)役的P-3C巡邏機。但是，美國海軍航空系統(tǒng)司令部負責MQ-4C計劃的吉姆·霍克上校透露，美國海軍可能考慮減少MQ-4C的采購數(shù)量，因為它的可靠性高出預(yù)期。

2016年10月28日，美國海軍在佛羅里達州杰克遜維爾海軍航空站組建了第一支配備“海神信使”的無人機巡邏中隊（VUP-19），標志著自主系統(tǒng)的歷史性轉(zhuǎn)變。該中隊由操縱 MQ-4C的后方任務(wù)人員組成，將在今年底形成早期作戰(zhàn)能力。首批兩架MQ-4C基準構(gòu)型無人機和一個發(fā)射、回收與維護團隊最早將在2018年夏天部署到關(guān)島安德森空軍基地，著手建立一個前線作戰(zhàn)基地。

關(guān)島位于美國海軍第七艦隊的任務(wù)范圍內(nèi)，在一年內(nèi)將部署兩架MQ-4C，部署時間為兩年。MQ-4C從關(guān)島起飛后，可以直接飛往南中國?；蛉毡竞?，實施不間斷偵察。在此期間，MQ-4C的雷達、電子支持措施和自動識別系統(tǒng)方面的功能將得到進一步改進，其后美國海軍將裝備一種早期作戰(zhàn)構(gòu)型。

2016年第四季度，PMA-262決定將初始作戰(zhàn)測試與評估階段從2017年第四季度推遲到2020年第四季度，改變了“海神信使”無人機系統(tǒng)的采購策略。這一改變的主要目的是力求與MQ-4C第一種作戰(zhàn)構(gòu)型的研制與交付保持同步，這種構(gòu)型將具備“海神信使”最為重要的多情報能力。

多情報系統(tǒng)將為“海神信使”提供電子和信號情報功能，包括傳感器和相應(yīng)支持的軟件與硬件，后者可以處理機密、敏感和隔離的信息。多情報構(gòu)型將有效擴大現(xiàn)役P-8A反潛機所具備的海上ISR能力，并最終取代目前執(zhí)行大多數(shù)任務(wù)的EP-3“白羊座Ⅱ”情報搜集飛機，這是美國海軍裝備MQ-4C的主要目的。

諾格公司在今年4月4日宣布，隸屬于ITT的一架MQ-4C在加載了經(jīng)過升級的軟件后，已經(jīng)完成了首次飛行。新軟件旨在改進無人機的空中防撞系統(tǒng)（TCAS）、多機控制和AN/ZPY-3雷達的附加作戰(zhàn)模式。4月18日，美國海軍航空技術(shù)訓(xùn)練中心在穆古角正式啟用了MQ-4C系統(tǒng)的維護訓(xùn)練校舍，開始為即將接收和部署“海神信使”做好各項準備。今年晚些時候，ITT將著手測試IFC 3.1軟件。

與此同時，MQ-4C無人機正在國際市場獲得一些國家的青睞。作為P-8計劃的合作伙伴，澳大利亞將采購8架P-8A反潛巡邏機，同時也決定引進7架MQ-4C，將在2023年正式服役。由此，美國海軍相應(yīng)取消了原定在印度洋的迪戈加西亞基地部署MQ-4C的計劃。目前，德國正在評估MQ-4C的關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)，考慮將其作為“歐洲鷹”監(jiān)視與信號情報計劃終止后的替代方案。在亞洲，印度對MQ-4C表示出了濃厚興趣，日本航空自衛(wèi)隊被認為是一個潛在用戶。