發(fā)展之中的艦載無人機(jī)

康輝

目前許多國(guó)家在發(fā)展海上艦載無人機(jī)，以加強(qiáng)海上C41SR能力，執(zhí)行各種近距離監(jiān)視任務(wù)，與大型有人駕駛偵察機(jī)，海上巡邏機(jī)（ MPA）或直升機(jī)相比其成本要低的多。

美國(guó)的MQ-25無人機(jī)項(xiàng)目

美國(guó)海軍此前一直在實(shí)施“無人駕駛艦載發(fā)射機(jī)載監(jiān)視和打擊”（ Uclass）計(jì)劃，希望研制一種遠(yuǎn)程、可生存的監(jiān)視和打擊無人機(jī)，但是美國(guó)海軍在2016年取消了改計(jì)劃，而是代之以一個(gè)新的“基于航空母艦的空中加油系統(tǒng)”（CBARS）計(jì)劃，要求工業(yè)界能提供一種首先具有空中加油能力，其次才具有情報(bào)、監(jiān)視及偵察（ISR）能力的艦載無人機(jī)，并把這種飛機(jī)命名為MQ-25“黃貂魚”（Stingray），因?yàn)镸Q-25“黃貂魚”要在航空母艦使用，所以不能像常規(guī)飛機(jī)一樣，從900～1800m陸基跑道上起飛，而是必須能在航空母艦甲板上用彈射發(fā)射器彈射起飛，并能在甲板上攔阻著陸，同時(shí)不再再?gòu)?qiáng)調(diào)無人機(jī)的隱身生存能力，以加快研制進(jìn)度，計(jì)劃價(jià)值估計(jì)數(shù)十億美元。

因?yàn)槟壳懊绹?guó)海軍缺乏專用的艦載加油機(jī)，只能由F/A-18E/F“超級(jí)大黃蜂”搭載加油吊艙進(jìn)行“伙伴”加油。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前有約20%～30%的F/A-18E/F負(fù)責(zé)執(zhí)行空中加油任務(wù)，從而嚴(yán)重限制了航母艦載機(jī)群的任務(wù)半徑、出動(dòng)頻率和攻防能力。而根據(jù)美國(guó)海軍發(fā)布的招標(biāo)書表明，要求這種MQ-25“黃貂魚”能攜帶不少于約6350kg的燃油，在距航空母艦920km外對(duì)4～6架艦載機(jī)實(shí)施空中加油，從而將F/A-18E/F“超級(jí)大黃蜂”，從“伙伴加油”任務(wù)中解脫出來。

美國(guó)海軍航空系統(tǒng)司令部稱，如果MQ-25能夠滿足上述要求，將使艦載機(jī)的作戰(zhàn)半徑能在現(xiàn)有基礎(chǔ)上擴(kuò)大480～640km，滯空時(shí)間和活動(dòng)范圍也將成倍提高，配合已列裝的和正在研制的多種高精度遠(yuǎn)程打擊武器，將使艦載機(jī)有能力深入對(duì)手的內(nèi)陸發(fā)動(dòng)打擊，或大大擴(kuò)展航母編隊(duì)的防空警戒、截?fù)艉头礉搮^(qū)域，如使F/A-18E/F戰(zhàn)斗機(jī)的任務(wù)半徑從目前的725km延伸至1300km以上。

同時(shí)，MQ-25“黃貂魚”也能裝備用于情報(bào)、監(jiān)視與偵察（ISR）的傳感器轉(zhuǎn)塔和海事監(jiān)視雷達(dá)，并且滿足適用于在航空母艦上使用的尺寸、重量、功率和系統(tǒng)冷卻要求。

美國(guó)海軍航空系統(tǒng)司令部（ Navair）于2017年10月4日正式發(fā)出了MQ-25“黃貂魚”計(jì)劃的正式招標(biāo)書，波音幻影工廠、洛馬臭鼬工廠和通用原子航空系統(tǒng)公司（ GA-ASI）三家公司，分別向美國(guó)海軍航空系統(tǒng)司令部提出了各自的截然不同的MQ-25“黃貂魚”設(shè)計(jì)方案，美國(guó)海軍預(yù)計(jì)將在2018年8月最終確定一個(gè)合同商，以固定價(jià)格研制合同制造最初的4架工程和研制原型機(jī)（EMD l-4），但如果過渡到生產(chǎn)階段，美國(guó)海軍的采購(gòu)量可能為72架。

英國(guó)的SULSA

2015年，英國(guó)皇家海軍（RN）在南安普頓大學(xué)協(xié)助下，試驗(yàn)了一架用尼龍材料激光燒結(jié)的3D打印的小型無人機(jī)，從一英國(guó)皇家海軍“HMS保護(hù)者”冰川巡邏艦上起飛，進(jìn)入了南極海域，引導(dǎo)冰川巡邏艦透過海洋的厚冰找到航行的路線，圓滿地完成了任務(wù)。

這架被稱為“南安普敦大學(xué)激光燒結(jié)飛機(jī)”（SULSA）的無人機(jī)重量3kg，翼展長(zhǎng)度將近1.5m，只有四個(gè)部件，無需使用工具即可組裝，巡航速度為92.6km/h，飛行時(shí)間大約為1h，飛行時(shí)通過艦上的一臺(tái)筆記本電腦來控制，由于發(fā)動(dòng)機(jī)較小，飛行中不會(huì)發(fā)出多大的噪聲，雖然比英國(guó)皇家海軍使用的“掃描鷹”（ScanEagle）無人機(jī)體積更小且技術(shù)含量更低，但卻可以通過機(jī)上攜帶的攝像機(jī)從空中拍攝到的詳細(xì)的周邊環(huán)境照片，實(shí)時(shí)傳輸?shù)窖策壟炆蠟榕炆先藛T提供了實(shí)時(shí)高質(zhì)量的信息，而成本不超過7，000英鎊（$9，200），還不到一架艦載武裝直升機(jī)飛行1h的成本。

美國(guó)的“郊狼”

同時(shí)在大洋彼岸的美國(guó)海軍辦公室研究（ONR）也在研究小型無人機(jī)作為海上情報(bào)、監(jiān)視與偵察（ISR）、反潛戰(zhàn)（ASW）的作戰(zhàn)平臺(tái)，特別提出了采用發(fā)射多無人機(jī)的集群戰(zhàn)術(shù)的“低成本無人機(jī)集群技術(shù)”（LOCUST）計(jì)劃，進(jìn)行了一系列無人機(jī)集群技術(shù)驗(yàn)證工作，由于這類無人機(jī)體積較小，可方便整合到艦船、裝甲車輛、大型飛機(jī)等平臺(tái)之上，通過發(fā)射管將大量的可進(jìn)行數(shù)據(jù)共享、自主協(xié)同的無人機(jī)快速連續(xù)發(fā)射至空中，然后有目的性地集群飛行、協(xié)同配合，對(duì)敵方目標(biāo)執(zhí)行偵察、打擊任務(wù)。為此，美國(guó)雷神無人機(jī)系統(tǒng)公司先在某沙漠的一個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)，用不到Imin的時(shí)間內(nèi)發(fā)射了30架“郊狼”（Coyote）無人機(jī)，進(jìn)行了集群作戰(zhàn)的演習(xí)，接著在2016年7月底又和美國(guó)海軍辦公室研究合作，在墨西哥灣從一艦船的甲板上進(jìn)行了海上同樣的試驗(yàn)。

“郊狼”無人機(jī)長(zhǎng)度0.91m、翼展1.47m、重量5.9kg，最大飛行高度6100m，可攜帶0.9kg的戰(zhàn)斗部，同時(shí)可加裝1.8kg的任務(wù)載荷，包括ASW磁異常探測(cè)以及一些其他任務(wù)載荷，從艦上或從空中如從P-3或P-8反潛飛機(jī)上的聲納浮筒或普通發(fā)射管中發(fā)射，可在不依賴GPS的環(huán)境下，基于光電/紅外傳感器及慣導(dǎo)裝置進(jìn)行導(dǎo)航，飛行時(shí)間可達(dá)90min。

雖然在平時(shí)一次發(fā)射20～30架這種一次性的無人機(jī)進(jìn)行ISR的掃描機(jī)動(dòng)，不是太實(shí)際，但同時(shí)發(fā)射用2～3架還是有很有優(yōu)勢(shì)的，特別是使用這些無人機(jī)可以更接近水面，更好地了解正在發(fā)生的事情。

西班牙海軍的“掃描鷹”

2015年，西班牙海軍將一架美國(guó)英西圖公司的“掃描鷹”戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)部署在ESPS加利西亞艦船上，與兩架SH-3D海王直升機(jī)一起作為艦載作戰(zhàn)飛機(jī)的一部分。雖然“掃描鷹”的飛行距離不能與“捕食者”相當(dāng)，但是續(xù)航能力是相似的，從而提供了一個(gè)持續(xù)的ISR能力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)擴(kuò)展了母艦的視野。2016年，西班牙海軍又將另一架“掃描鷹”部署在ESPS圣瑪麗亞艦上。

一個(gè)“掃描鷹”無人機(jī)系統(tǒng)包括兩架無人機(jī)、一個(gè)地面或艦上控制工作站、通信系統(tǒng)、彈射起飛裝置、空中阻攔鉤回收裝置和運(yùn)輸貯藏箱，機(jī)身長(zhǎng)1.22m，翼展3.05m，全重15kg，最大飛行速度129.5km/h，續(xù)航能力15～48h，最大飛行高度4900m，機(jī)翼可折疊后放入貯藏箱，機(jī)載的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)可以180°自由轉(zhuǎn)動(dòng)，具有全景、傾角和放大攝錄功能，也可裝載紅外攝像機(jī)進(jìn)行夜間偵察或集成其他傳感器。

最近英西圖公司得到合同一份，為美國(guó)海岸警衛(wèi)隊(duì)提供“掃描鷹”無人機(jī)的服務(wù)。為此，英西圖公司進(jìn)一步改進(jìn)了“掃描鷹”的性能，特別是安裝了一種名為“紅隼”（Kestrel）的海上探測(cè)和測(cè)距傳感器（ViDAR）。ViDAR系統(tǒng)基本上是一個(gè)“光學(xué)雷達(dá)”傳感器，包括一個(gè)9兆像素20°視野的光學(xué)照相機(jī)，可以進(jìn)行180°的自動(dòng)分步掃描，從而實(shí)現(xiàn)廣角覆蓋用于海洋表面的掃描，能將目標(biāo)從海洋背景中區(qū)分出來，傳感器的軟件算法能分別描述浪端泡沫和太陽強(qiáng)光、小船和筏子，圖像尺寸可能只有幾個(gè)像素那么大。

將ViDAR傳感器系統(tǒng)安裝在正在服役的D批次“掃描鷹”上后，并不會(huì)影響常規(guī)的光電/紅外傳感器的使用，而將這種ViDAR自主探測(cè)系統(tǒng)用于海上的電光圖像后，覆蓋的面積比目前使用的光電傳感器達(dá)80倍。

萄牙AR3“凈射線”

在2016中東無人機(jī)展上，葡萄牙Tekever公司展示了一種AR3“凈射線”（Net Ray）艦載無人機(jī)。這是一種新型的、輕量級(jí)的小型船載無人機(jī)，空重14kg，可攜帶8kg任務(wù)載荷，包括一套有效射程為46km的雷達(dá)和取決于客戶需求安裝各種光電/紅外傳感器，可以在小型船舶上使用，包括搜索、救援、監(jiān)視、非法漁業(yè)控制，海上巡邏和污染檢測(cè)。

目前，AR3“凈射線”的續(xù)航時(shí)間為lOh，視距通訊距離可達(dá)80km，能執(zhí)行包括ISTAR、污染監(jiān)測(cè)、基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)督和通信支持等任務(wù)。

除了AR3“凈射線”，Tekever公司公司還研制了更大的此外AR5“生命射線”（Life Ray）的艦載無人機(jī)，翼展4.3m，能攜帶重50kg的任務(wù)載荷，續(xù)航時(shí)間8～12h和有更大的使用距離，任務(wù)載荷包括高清晰度和紅外攝像機(jī)、人工合成雷達(dá)、激光雷達(dá)（LIDAR）和敵我識(shí)別系統(tǒng)，有廣域監(jiān)視功能和SATCOM的功能。目前，這種無人機(jī)只能在L波段工作，但Tekever公司正在開發(fā)Ka波段能力?，F(xiàn)在AR5已經(jīng)作為歐洲Rhapsody計(jì)劃的一部分，用于測(cè)試在各種海上情況下艦載無人機(jī)的使用。

德事隆系統(tǒng)的“航空探測(cè)器”

艦載固定翼無人機(jī)雖然為艦船提供了遠(yuǎn)程偵察能力，但要占用艦船甲板一定的空間，特別是如果艦船有其他甲板設(shè)備，就會(huì)有很大的不便。為此德事隆系統(tǒng)公司正在研制“航空探測(cè)器”Mk4.7具有垂直起降能力的4旋翼艦載無人機(jī)。

“航空探測(cè)器”Mk4.7采用高機(jī)翼、雙梁和倒V字型尾翼，在每一根梁的前端和后端分別設(shè)計(jì)了一個(gè)用電池驅(qū)動(dòng)的旋翼，總共4個(gè)旋翼用以提供飛機(jī)的垂直起降能力，機(jī)身后還有一個(gè)推進(jìn)螺旋槳，用以提供前飛的推力，機(jī)翼翼展為3.6m、最大起飛重量為36kg、11470Cm3的機(jī)身任務(wù)載荷艙內(nèi)裝有晝/夜電光紅外設(shè)備和激光指示器，由于采用了開放式架構(gòu)的模塊化任務(wù)載荷，可以按需要加裝其他任務(wù)載荷，如信號(hào)情報(bào)系統(tǒng)等，而無人機(jī)的重心也可以根據(jù)任務(wù)載荷進(jìn)行調(diào)整，再加上無人機(jī)的垂直起降能力，從而取消了對(duì)發(fā)射器及回收網(wǎng)的需求。

此外，“航空探測(cè)器”Mk4.7無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間為16h，因此用兩架無人機(jī)就可以在站位上實(shí)現(xiàn)全天時(shí)全天候覆蓋。

現(xiàn)在，德事隆系統(tǒng)正在努力把能同時(shí)完成多個(gè)任務(wù)的靈活性，引入“航空探測(cè)器”Mk4.7系統(tǒng)中，例如攜帶四種不同的任務(wù)載荷，從而能在一次出動(dòng)中完成同時(shí)發(fā)生的四個(gè)不同的任務(wù)，這些任務(wù)載荷可以包括能晝夜使用的光電/紅外實(shí)時(shí)全動(dòng)視頻、用于超視距通信的中繼信號(hào)情報(bào)、用于電子戰(zhàn)能力的SIGINT任務(wù)載荷和用于安全通信的移動(dòng)ad-hoc網(wǎng)絡(luò)。