溫德宏

(裝備項(xiàng)目管理中心，北京 100070)

0 引言

軍事裝備無人化是未來戰(zhàn)爭(zhēng)模式的重要發(fā)展方向，無人直升機(jī)以其固有的垂直起降、空中懸停、續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、無人操縱等優(yōu)點(diǎn)，在未來戰(zhàn)場(chǎng)上將有著不可替代的作用。民用方面,在長(zhǎng)時(shí)間交通執(zhí)法監(jiān)控、海洋監(jiān)測(cè)、航空測(cè)量等諸多領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用需求。隨著無人直升機(jī)平臺(tái)總體設(shè)計(jì)技術(shù)、自主飛行控制技術(shù)、鏈路技術(shù)的日趨成熟，無人直升機(jī)的研制技術(shù)壁壘已經(jīng)打破。為更好地發(fā)展無人直升機(jī)裝備，本文就無人直升機(jī)的使用能力及使用方式等進(jìn)行研究分析。

1 國(guó)外典型無人直升機(jī)介紹

目前，世界上最典型的現(xiàn)役無人直升機(jī)為美國(guó)諾斯羅普·格魯門公司的“火力偵察兵”RQ-8A/MQ-8B無人直升機(jī)。“火力偵察兵”是在施韋策333輕型直升機(jī)的基礎(chǔ)上改裝而成的。主要改裝包括機(jī)身的流線型設(shè)計(jì)、旋翼折疊、魚叉以及最大燃油量增加等。動(dòng)力裝置為1臺(tái)313千瓦(420軸馬力)羅·羅250-C20W渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)。航空電子設(shè)備是以“全球鷹”無人機(jī)所用設(shè)備為基礎(chǔ)選擇的。

“火力偵察兵”無人直升機(jī)主要用于執(zhí)行海軍水面火力支援/空戰(zhàn)目標(biāo)獲取、戰(zhàn)場(chǎng)偵察監(jiān)視、超視距目標(biāo)指示等任務(wù)。此外，美國(guó)陸軍于2003年將其納入“未來作戰(zhàn)系統(tǒng)”一環(huán)，配備于旅級(jí)部隊(duì)，用于空中兵力協(xié)同行動(dòng)、地面部隊(duì)聯(lián)合監(jiān)視、目標(biāo)獲取和通信中繼。

2000年，諾斯羅普·格魯門公司在美海軍組織的垂直起降無人機(jī)地面和艦載適配競(jìng)爭(zhēng)性演示試驗(yàn)中獲勝，開始研制“火力偵察兵”無人直升機(jī)，代號(hào)RQ-8A。阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)后，由于有人直升機(jī)損失嚴(yán)重，美國(guó)海軍重新評(píng)估了無人直升機(jī)的要求，諾斯羅普·格魯門公司根據(jù)新的需求開發(fā)了功能更強(qiáng)的MQ-8B：最大起飛重量1430千克，任務(wù)載重50～250千克，續(xù)航時(shí)間5～8小時(shí)，升限6100米，作戰(zhàn)半徑204千米。任務(wù)載荷采用模塊化設(shè)計(jì)，主要有AN/ZPY-4雷達(dá)、Brite Star II光電探測(cè)設(shè)備、艦船自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(AIS)和通信中繼設(shè)備等。1套MQ-8B“火力偵察兵”無人直升機(jī)系統(tǒng)典型組成包括3架無人直升機(jī)、1套地面系統(tǒng)、1套艦面系統(tǒng)以及配套保障設(shè)備。

“火力偵察兵”無人直升機(jī)主要配備給瀕海作戰(zhàn)艦。瀕海戰(zhàn)斗艦可搭載1架MH-60艦載直升機(jī)和2～3 架“火力偵察兵”無人直升機(jī)，通過有人-無人混編，為水面艦艇遂行水面戰(zhàn)、反潛戰(zhàn)及反水雷戰(zhàn)任務(wù)提供支持。2011年以來，MQ-8B無人直升機(jī)先后搭載于“麥金納尼”號(hào)護(hù)衛(wèi)艦、“哈里伯頓”驅(qū)逐艦、“辛普森”號(hào)護(hù)衛(wèi)艦、“自由”號(hào)瀕海作戰(zhàn)艦等，在利比亞、阿富汗、反海盜和緝毒行動(dòng)中投入了使用。

MQ-8B主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下[1]：

外形尺寸

旋翼直徑 8.398m2

旋翼槳盤面積 55.18m2

尾槳直徑 1.30m

尾槳槳盤面積 1.32m2

機(jī)身長(zhǎng)度 6.97m

總高 2.87m

垂直尾翼面積 0.44m2

水平尾翼面積 0.29m2

滑撬間距 1.75m

重量

空機(jī)重量 661kg

燃油重量 360 kg

滿載燃油時(shí)最大載荷 91 kg

最大起飛重量 1202 kg

性能

海平面最大平飛速度 231km/h

實(shí)用升限 6100m

無地效懸停升限 1525m

任務(wù)半徑 204km

最大續(xù)航時(shí)間 6h

2 無人直升機(jī)任務(wù)能力分析

結(jié)合“火力偵察兵”任務(wù)載荷配置，并充分考慮無人直升機(jī)技術(shù)特點(diǎn)，無人直升機(jī)的應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面：戰(zhàn)場(chǎng)偵察監(jiān)視、通信中繼、目標(biāo)指示與武裝打擊等[2-3]。

2.1 戰(zhàn)場(chǎng)偵察監(jiān)視

無人直升機(jī)攜帶光電探測(cè)設(shè)備、雷達(dá)等任務(wù)設(shè)備，主要執(zhí)行戰(zhàn)場(chǎng)偵察監(jiān)視任務(wù)，這也是目前無人直升機(jī)應(yīng)用最廣泛且最成熟的領(lǐng)域。

無人直升機(jī)使用機(jī)載光電探測(cè)系統(tǒng)，可通過紅外、可見光、紫外等不同譜段的圖像信息，充分反映出目標(biāo)區(qū)域的輻射特征。其中紅外偵察系統(tǒng)是實(shí)施晝夜偵察的主要設(shè)備。機(jī)載光電探測(cè)設(shè)備的紅外偵察設(shè)備主要是紅外行掃儀和紅外前視儀，紅外行掃儀視場(chǎng)大，適用于大面積搜索或?qū)Υ笮湍繕?biāo)偵察，紅外前視儀的主要特點(diǎn)是溫度靈敏度、空間分辨率均高于行掃儀，且可以實(shí)施目標(biāo)跟蹤及懸停成像。另外，使用光電探測(cè)設(shè)備的照相功能和電視攝像功能可實(shí)時(shí)反饋戰(zhàn)場(chǎng)形勢(shì)變化，對(duì)作戰(zhàn)區(qū)域進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間有效偵察。

2.2 通信中繼

信息化時(shí)代作戰(zhàn)，更強(qiáng)調(diào)火力協(xié)同打擊，但同時(shí)兵力更加分散，已從傳統(tǒng)的單平臺(tái)作戰(zhàn)向多平臺(tái)協(xié)同作戰(zhàn)轉(zhuǎn)變，從單編隊(duì)向多個(gè)編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)轉(zhuǎn)變，更加依賴編隊(duì)間的通信保障。

無人直升機(jī)通信中繼是一種非常有效的空中平臺(tái)中繼方式，無人直升機(jī)的通信中繼主要方式有3種：

1)機(jī)-地之間通信中繼。無人直升機(jī)作為中繼平臺(tái)，為有人直升機(jī)或其他空中武器裝備與地面控制指揮系統(tǒng)之間進(jìn)行中繼，主要用于多兵種協(xié)同作戰(zhàn)時(shí)為兩支相互不在視距通信范圍內(nèi)的部隊(duì)提供通信連接。

2)機(jī)-衛(wèi)星-地之間通信中繼。該種通信中繼方式主要用于控制視距范圍之外的無人直升機(jī)。衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備一般體積與重量較大，故這種通信中級(jí)方式一般用大型長(zhǎng)航時(shí)無人直升機(jī)。當(dāng)無人直升機(jī)深入敵方前沿陣地，且需要在較低高度執(zhí)行任務(wù)時(shí)，無人直升機(jī)不能通過測(cè)控鏈路與地面控制系統(tǒng)聯(lián)系，此時(shí)利用無人直升機(jī)-衛(wèi)星中繼通信鏈路就能很好地解決該問題，無人直升機(jī)可將偵察監(jiān)視信息通過衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈傳輸給衛(wèi)星，最后傳回地面指揮控制系統(tǒng)。

3)機(jī)-機(jī)之間的通信中繼。該種方式一般用于有人/無人直升機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)，可盡可能地增加部隊(duì)的偵察作戰(zhàn)區(qū)域。

2.3 武裝打擊

武裝打擊是無人直升機(jī)發(fā)展的重點(diǎn)方向。無人直升機(jī)同時(shí)配置光電探測(cè)設(shè)備和對(duì)地攻擊武器，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，利用光電探測(cè)設(shè)備進(jìn)行目標(biāo)指示，并迅速開展武裝攻擊。

3 無人直升機(jī)使用方式分析

3.1 單機(jī)自主作戰(zhàn)

考慮無人直升機(jī)特點(diǎn)，在未來戰(zhàn)場(chǎng)上的單機(jī)使用主要是執(zhí)行晝夜長(zhǎng)航時(shí)巡邏監(jiān)視、遠(yuǎn)距離偵察探測(cè)、通信中繼和低空/超低空火力打擊任務(wù)，任務(wù)載荷大，留空時(shí)間長(zhǎng)，可發(fā)展為偵察機(jī)、中繼機(jī)和察打一體無人直升機(jī)。

3.1.1 執(zhí)行長(zhǎng)航時(shí)偵察監(jiān)視作戰(zhàn)任務(wù)

偵察型是無人直升機(jī)發(fā)展的主流模式，以中小型無人直升機(jī)為主，起飛重量一般在2噸以下，留空時(shí)間一般在4～8小時(shí)，主要攜帶光學(xué)照相機(jī)、紅外掃描器、電視攝像機(jī)和合成孔徑雷達(dá)等探測(cè)設(shè)備，可完成偵察、監(jiān)視、警戒、氣象、戰(zhàn)傷評(píng)估、目標(biāo)跟蹤等任務(wù)。典型代表為美國(guó)的RQ-8A/MQ-8B “火力偵察兵”無人直升機(jī)。

3.1.2 執(zhí)行通信中繼任務(wù)

中繼型是無人直升機(jī)發(fā)展的一個(gè)主要方向，以中大型無人直升機(jī)為主，起飛重量一般在2噸以上，留空時(shí)間一般在8～12小時(shí)，主要攜帶通信中繼設(shè)備和信息處理設(shè)備，可完成通信中繼、通信管理、戰(zhàn)場(chǎng)信息搜集與分發(fā)、情報(bào)處理等任務(wù)。隨著智能化、無人化戰(zhàn)場(chǎng)的發(fā)展，作戰(zhàn)指揮控制系統(tǒng)將處于戰(zhàn)場(chǎng)后方，急需穩(wěn)定的空中信息中繼和處理平臺(tái)，用于搜集、處理和傳遞戰(zhàn)場(chǎng)信息。傳統(tǒng)的有人駕駛空中指揮控制系統(tǒng)和通信中繼系統(tǒng)比較靠近戰(zhàn)場(chǎng)前端，對(duì)作戰(zhàn)指揮人員生命安全具有較大威脅，無人直升機(jī)以其特有的空中懸停的優(yōu)勢(shì)，成為戰(zhàn)場(chǎng)通信中繼、信息傳遞的理想平臺(tái)。

3.1.3 執(zhí)行低空/超低空火力打擊作戰(zhàn)任務(wù)

察打一體無人直升機(jī)是未來無人直升機(jī)發(fā)展的主要方向之一，以中大型無人直升機(jī)為主，起飛重量一般在3噸以上，留空時(shí)間一般在12小時(shí)以上，主要攜帶光電轉(zhuǎn)塔和空空/空地武器系統(tǒng)，具有偵察、監(jiān)視、捕獲和目標(biāo)實(shí)時(shí)打擊的能力，可對(duì)高價(jià)值、時(shí)間敏感目標(biāo)實(shí)施精確攻擊，能極大地縮短從發(fā)現(xiàn)到摧毀目標(biāo)的時(shí)間。察打一體無人直升機(jī)并不是簡(jiǎn)單的“無人直升機(jī)+導(dǎo)彈”，它具有“靈魂”(作戰(zhàn)使命)、“眼睛”(偵察系統(tǒng))、“大腦”(控制系統(tǒng))和“心臟”(動(dòng)力系統(tǒng))，充分適用于未來信息化、智能化作戰(zhàn)。典型代表為美國(guó)的MQ-8C“火力偵察兵”和A160T“蜂鳥”無人直升機(jī)。

3.2 雙機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)

3.2.1 兩架無人直升機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)

雙無人直升機(jī)圍繞編隊(duì)，呈扇形執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，主要有偵察監(jiān)視等。模式一：兩架無人直升機(jī)圍繞編隊(duì)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，見圖 1。模式二：一架無人直升機(jī)執(zhí)行遠(yuǎn)距離作戰(zhàn)任務(wù)，一架無人直升機(jī)執(zhí)行中繼任務(wù)，見圖 2。

圖1 雙無人直升機(jī)任務(wù)模式一

圖2 雙無人直升機(jī)任務(wù)模式二

3.2.2 1架有人/1架無人直升機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)

無人直升機(jī)處于戰(zhàn)場(chǎng)前沿，執(zhí)行偵察、目標(biāo)指示、毀傷評(píng)估等作戰(zhàn)任務(wù)；有人直升機(jī)處于戰(zhàn)場(chǎng)后方，控制無人直升機(jī)，并根據(jù)無人直升機(jī)偵察結(jié)果執(zhí)行目標(biāo)打擊、火力支援等作戰(zhàn)任務(wù)，見圖 3。

3.3 三機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)

3.3.1 三架無人直升機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)

模式一：三架無人直升機(jī)圍繞編隊(duì)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，見圖 4。模式二：兩架無人直升機(jī)執(zhí)行遠(yuǎn)距離作戰(zhàn)任務(wù)，一架無人直升機(jī)執(zhí)行中繼任務(wù)，見圖 5。

圖3 1架有人/1架無人直升機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)

圖4 三架無人直升機(jī)任務(wù)模式一

圖5 三架無人直升機(jī)任務(wù)模式二

3.3.2 1架有人/2架無人直升機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)

模式一：兩架無人直升機(jī)處于戰(zhàn)場(chǎng)前沿，執(zhí)行偵察、目標(biāo)指示、毀傷評(píng)估等作戰(zhàn)任務(wù)；有人直升機(jī)處于戰(zhàn)場(chǎng)后方，控制無人直升機(jī)，并根據(jù)無人直升機(jī)偵察結(jié)果執(zhí)行目標(biāo)打擊、火力支援等作戰(zhàn)任務(wù)，見圖 6。模式二：一架無人直升機(jī)處于戰(zhàn)場(chǎng)前沿，執(zhí)行偵察、目標(biāo)指示、毀傷評(píng)估等作戰(zhàn)任務(wù)；有人直升機(jī)處于戰(zhàn)場(chǎng)后方，控制無人直升機(jī)，并根據(jù)無人直升機(jī)偵察結(jié)果執(zhí)行目標(biāo)打擊、火力支援等作戰(zhàn)任務(wù)；另一架無人直升機(jī)處于有人直升機(jī)附近巡邏，可配合執(zhí)行偵察、火力攻擊等作戰(zhàn)任務(wù)，見圖 7。

圖6 1架有人/2架無人直升機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)

圖7 1架有人/2架無人直升機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)

3.4 多機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)

3.4.1 無人直升機(jī)集群作戰(zhàn)

基于自主化、智能化技術(shù)的深度發(fā)展，無人直升機(jī)將出現(xiàn)一種全新的作戰(zhàn)應(yīng)用模式，那就是集群作戰(zhàn)。集群作戰(zhàn)目前還處于理論研究階段，但其必然是未來最主要的作戰(zhàn)方式之一。集群概念起源于蜜蜂，蜂群內(nèi)部分工明確，具有很強(qiáng)的自主性；個(gè)體之間又存在著豐富的信息交流和社會(huì)行為，具有很強(qiáng)的協(xié)同性。從數(shù)學(xué)模型的角度來看，個(gè)體遵循簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)和邏輯規(guī)則，不需要任何有中心的中央?yún)f(xié)調(diào)，而又能自然而然地呈現(xiàn)群體特征。

無人直升機(jī)集群作戰(zhàn)將形成規(guī)模優(yōu)勢(shì)，具有極佳的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力和任務(wù)完成能力，主要可以用來完成復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的協(xié)同搜索、協(xié)同攻擊、集群對(duì)抗等作戰(zhàn)任務(wù)。協(xié)同搜索則是利用多架無人直升機(jī)配備不同類型傳感器，充分發(fā)揮各傳感器的優(yōu)勢(shì)，如可見光、紅外、雷達(dá)等傳感器相互配合，完成疑似目標(biāo)的搜索與定位，并且通過任務(wù)分工，提高區(qū)域覆蓋范圍，解決復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的目標(biāo)不確定性問題。協(xié)同攻擊可以實(shí)現(xiàn)從多個(gè)攻擊陣位、多個(gè)攻擊角度對(duì)單個(gè)或多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行火力齊射，從而徹底有效地殺傷敵方目標(biāo)，作戰(zhàn)效能高。唯一能應(yīng)對(duì)無人機(jī)集群作戰(zhàn)的是另一群無人機(jī)，故應(yīng)盡早開展無人機(jī)集群對(duì)抗技術(shù)研究，避免受制于人。

3.4.2 有人機(jī)/無人直升機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)

根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)發(fā)展，可以預(yù)測(cè)未來20年-30年內(nèi)，無人直升機(jī)完全自主作戰(zhàn)技術(shù)尚未能成熟，協(xié)同作戰(zhàn)將是無人直升機(jī)作戰(zhàn)最典型的應(yīng)用方式。無人直升機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)方式多樣，包括有人固定翼飛機(jī)和無人直升機(jī)之間的協(xié)同、無人固定翼飛機(jī)和無人直升機(jī)之間的協(xié)同、有人直升機(jī)和無人直升機(jī)之間的協(xié)同以及無人直升機(jī)和無人直升機(jī)之間的協(xié)同。從飛行速度、飛行高度、航時(shí)、航程、任務(wù)載荷配置以及戰(zhàn)場(chǎng)布置多角度分析，有人直升機(jī)和無人直升機(jī)的協(xié)同作戰(zhàn)將是無人直升機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的主流。有人/無人直升機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)模式下，無人直升機(jī)可直接接受有人直升機(jī)的指揮控制，實(shí)施可控起飛和著陸、聯(lián)合目標(biāo)識(shí)別與確認(rèn)、快速打擊和戰(zhàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)評(píng)估等戰(zhàn)術(shù)任務(wù)。美國(guó)對(duì)有人直升機(jī)和無人機(jī)的協(xié)同作戰(zhàn)能力也進(jìn)行了等級(jí)劃分，見表1。

表1 有人直升機(jī)與無人機(jī)協(xié)同等級(jí)[4]

典型有人/旋翼無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)想定，假設(shè)由1架有人直升機(jī)和多架旋翼無人機(jī)組成的編隊(duì)協(xié)同對(duì)某目標(biāo)區(qū)域?qū)嵤┳鲬?zhàn)，包括偵察、打擊等任務(wù)。編隊(duì)中以有人直升機(jī)作為長(zhǎng)機(jī)，多架旋翼無人機(jī)作為編隊(duì)僚機(jī)。在網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)環(huán)境下，由地面指揮控制中心或預(yù)警機(jī)通過聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)分發(fā)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)聯(lián)合編隊(duì)的指揮控制；由有人直升機(jī)完成編隊(duì)?wèi)?zhàn)術(shù)決策和任務(wù)控制，包括戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)評(píng)估、旋翼無人機(jī)協(xié)同目標(biāo)分配、旋翼無人機(jī)協(xié)同航路規(guī)劃等；由旋翼無人機(jī)完成攻擊任務(wù)。能夠充分實(shí)現(xiàn)有人直升機(jī)與旋翼無人機(jī)聯(lián)合編隊(duì)之間的信息共享，可用資源的統(tǒng)一調(diào)度和作戰(zhàn)任務(wù)的綜合管理。

作戰(zhàn)起初有人機(jī)/無人機(jī)處于待命狀態(tài)，當(dāng)收到地面導(dǎo)航站的起飛命令后，有人直升機(jī)起飛，起飛后發(fā)送旋翼無人機(jī)飛行控制指令及旋翼無人機(jī)起飛應(yīng)答指令。如果未遇突發(fā)威脅或未進(jìn)入目標(biāo)區(qū)域，旋翼無人機(jī)按預(yù)先規(guī)劃好的航路飛行，有人直升機(jī)和旋翼無人機(jī)保持安全飛行距離。當(dāng)進(jìn)入目標(biāo)區(qū)域或者發(fā)現(xiàn)威脅時(shí)，旋翼無人機(jī)將目標(biāo)或威脅信息傳遞給有人機(jī)，有人直升機(jī)發(fā)出任務(wù)級(jí)命令，無人機(jī)收到命令后，按命令完成任務(wù)。完成任務(wù)后，旋翼無人機(jī)返航，最后有人直升機(jī)返航回到基地。

3.5 體系作戰(zhàn)

未來大規(guī)模戰(zhàn)爭(zhēng)中，陸、海、空、天、電五維一體化作戰(zhàn)環(huán)境下，無人直升機(jī)將會(huì)和包括有人機(jī)、岸基、艦船在內(nèi)的更多作戰(zhàn)平臺(tái)進(jìn)行協(xié)同作戰(zhàn)。無人機(jī)與無人直升機(jī)利用其無人特點(diǎn)，將在戰(zhàn)場(chǎng)最前沿執(zhí)行最危險(xiǎn)的作戰(zhàn)任務(wù)，包括偵察預(yù)警、目標(biāo)指示、火力打擊、毀傷評(píng)估等。

4 結(jié)束語

目前，世界上無人直升機(jī)正處于蓬勃發(fā)展之勢(shì)，美國(guó)“蜂鳥”長(zhǎng)航時(shí)無人直升機(jī)、以色列“斗牛士”無人直升機(jī)、俄羅斯Ka-137無人直升機(jī)、加拿大CL-327無人直升機(jī)、格魯吉亞攻擊無人直升機(jī)等相繼亮相，但投入實(shí)戰(zhàn)使用的相對(duì)較少。一方面是受限于技術(shù)的成熟度，另一方面也是對(duì)無人直升機(jī)的任務(wù)能力及使用方式尚缺乏更深入的研究，距離列裝部隊(duì)有一定的差距。后續(xù)需要深入開展無人直升機(jī)作戰(zhàn)方針研究，進(jìn)一步挖掘和分析無人直升機(jī)的任務(wù)能力和使用方式。