艦載無人機(jī)航空保障需求初探

陳納芝

成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司

本文梳理美軍艦載無人機(jī)航空保障需求，對起降、著艦引導(dǎo)、艦面駐留和轉(zhuǎn)運(yùn)、信息化及空中交通管制等需求進(jìn)行初步分析，可為我國艦載無人機(jī)設(shè)計(jì)和使用提供參考。

與陸基機(jī)場相比，艦載機(jī)在艦面的使用條件嚴(yán)酷、指揮引導(dǎo)程序復(fù)雜，對保障時效和人員素質(zhì)要求非常高。艦載有人機(jī)和艦載無人機(jī)對保障需求差異較大，艦載無人機(jī)無法完全沿用有人機(jī)保障模式。美軍經(jīng)過數(shù)十年實(shí)踐，形成了一套科學(xué)且行之有效的航空保障作業(yè)體系，為保障艦載無人機(jī)使用可用度與出動效率，發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

艦載有人機(jī)與艦載無人機(jī)保障需求差異

相比于有人機(jī)，無人機(jī)沒有機(jī)上駕駛員，作業(yè)模式會產(chǎn)生較大變化。無人機(jī)上艦，對航空保障系統(tǒng)提出了更高要求，無人機(jī)對飛行甲板、起飛和著艦設(shè)施、飛行甲板轉(zhuǎn)運(yùn)和飛行指揮均有特殊需求。根據(jù)美國戰(zhàn)略與預(yù)算評估中心（CSBA）的研究，艦載有人機(jī)和艦載無人機(jī)在艦面的適應(yīng)性，有40%是相同點(diǎn)，而60%需要針對無人機(jī)上艦，新增或改進(jìn)適應(yīng)性要求。

艦載無人機(jī)航保典型任務(wù)需求分析

無人機(jī)起降需求分析

大中型固定翼無人機(jī)在航母上起降需要使用彈射器與阻攔裝置，電磁彈射和電磁阻攔更適合無人機(jī)。因?yàn)闄C(jī)上沒有飛行員，在航母復(fù)雜運(yùn)動條件下，無人機(jī)起飛和著艦更為困難。

圖1 艦載有人機(jī)和艦載無人機(jī)航空保障需求差異性分析。

圖2 無人機(jī)在艦面起降。

如著艦遇到阻攔鉤索失敗時，無人機(jī)需自動感知攔阻失敗狀態(tài)并加大油門復(fù)飛，同時控制復(fù)飛路線不偏離斜角甲板中心線兩側(cè)允許范圍；而著艦阻攔鉤索成功時，無人機(jī)則需自動感知攔阻成功狀態(tài)并減小發(fā)動機(jī)功率至空轉(zhuǎn)狀態(tài)。

圖3 無人機(jī)著艦引導(dǎo)。

無人機(jī)著艦引導(dǎo)需求分析

無人機(jī)對著艦引導(dǎo)的自動化技術(shù)和精確度要求更高。有人機(jī)在高海況下著艦時，飛行員將菲涅耳光學(xué)助降裝置作為最后一道保障手段。但無人機(jī)需要采用全自動著艦系統(tǒng)，自動補(bǔ)償航母艉流干擾、自動補(bǔ)償航母甲板運(yùn)動產(chǎn)生的影響。

無人機(jī)駐留和轉(zhuǎn)運(yùn)需求分析

目前發(fā)展的大中型艦載無人機(jī)最大起飛重量約為10～20t，小于一般艦載有人機(jī)，以美國X-47B艦載無人機(jī)為例，其最大起飛重量約為20t，而F/A-18E/F戰(zhàn)斗機(jī)最大起飛重量接近30t，下一代F-35最大起飛重量約為27t，“蘇”-33艦載有人機(jī)最大起飛重量33t。

為保持較好兼容性，大中型無人機(jī)總體尺寸盡量小于現(xiàn)役有人機(jī)，從而適應(yīng)機(jī)庫高度、機(jī)庫出入口尺寸。以X-47B艦載無人機(jī)為例，為配合航母作業(yè)需求，X-47B外形尺寸力求緊湊，其機(jī)長11.6m，翼展約18.9m，機(jī)翼可以折疊，折疊后翼展僅8.9m，占位因子為0.87。無論是與F/A-18E/F、殲15艦載機(jī)相比，還是與未來F-35戰(zhàn)斗機(jī)相比，X-47B占用空間更小，即相同尺寸的航母甲板或機(jī)庫空間可布置更多數(shù)量的X-47B艦載無人機(jī)，使空間布置更加靈活。

圖4 F-35、X-47B、“蘇”-33外形尺寸對比圖。

圖5 無人機(jī)在艦面調(diào)運(yùn)。

為實(shí)現(xiàn)更好的調(diào)運(yùn)適配性，無人機(jī)應(yīng)盡量減小總體尺寸、減小轉(zhuǎn)彎半徑，從而更利于甲板調(diào)運(yùn)。

無人機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)兼容性求分析

相較有人機(jī)，無人機(jī)自主功能和智能功能較多，機(jī)載電子設(shè)備和通信設(shè)備兼容性要求更高。例如，X-47B艦載無人機(jī)安裝的電子設(shè)備與F/A-18E/F、F-35和“蘇”-33等艦載有人機(jī)機(jī)載電子設(shè)備相比，增加了大量自主控制、識別等智能設(shè)備。艦載無人機(jī)指揮與控制、空中交通管制、艦載相對全球定位系統(tǒng)（SRGPS）導(dǎo)航、起飛與著艦等都需通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，無人機(jī)偵察獲取的圖片、視頻也要實(shí)時傳回母艦，這些數(shù)據(jù)傳輸需要大帶寬、安全、冗余的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。

圖6 艦載信息系統(tǒng)構(gòu)成。

無人機(jī)空中交通管制需求分析

無人機(jī)上艦后，其操控主要分為三個戰(zhàn)位。

第一是無人機(jī)甲板操控員戰(zhàn)位，操控員主要采用無人機(jī)現(xiàn)場操控設(shè)備（CDU）控制其甲板滑行、彈射等作業(yè)，若無人機(jī)實(shí)現(xiàn)自主作業(yè)，可省去該戰(zhàn)位；

第二是無人機(jī)飛行操控員戰(zhàn)位，在航母航空保障系統(tǒng)新增的無人機(jī)艦面控制臺實(shí)現(xiàn)無人機(jī)飛行控制；

第三是無人機(jī)任務(wù)操作員戰(zhàn)位，在航母航空保障系統(tǒng)新增的無人機(jī)艦面控制臺實(shí)現(xiàn)無人機(jī)任務(wù)規(guī)劃、數(shù)據(jù)加載和任務(wù)執(zhí)行。

圖7 空中交通引導(dǎo)系統(tǒng)構(gòu)成。