美軍無人機(jī)氣象保障概述

徐陳磊，劉博，任毅，趙后亮

1.95894部隊(duì)

2.陸軍航空兵學(xué)院

作為當(dāng)今世界首屈一指的軍事強(qiáng)國，美國不斷探索各種新的作戰(zhàn)力量運(yùn)用。無人機(jī)是未來不可缺少的空中作戰(zhàn)單元，美軍也在提升無人機(jī)的戰(zhàn)場(chǎng)適應(yīng)能力。天氣因素對(duì)無人機(jī)能否完成作戰(zhàn)任務(wù)至關(guān)重要，美軍已發(fā)布《美國空軍氣象現(xiàn)代化戰(zhàn)略計(jì)劃》，將無人機(jī)氣象保障納入其保障體系。

在全球無人機(jī)領(lǐng)域，美國是最為先進(jìn)的國家之一，也是實(shí)戰(zhàn)中應(yīng)用無人機(jī)最多的國家，而且具備相對(duì)完善的無人機(jī)氣象保障體系。對(duì)美軍無人機(jī)系統(tǒng)氣象保障現(xiàn)狀進(jìn)行研究，分析其發(fā)展趨勢(shì)，能夠?yàn)槲臆姛o人機(jī)系統(tǒng)氣象保障裝備論證、技術(shù)研究、規(guī)范制定等工作提供參考，對(duì)提高無人機(jī)系統(tǒng)氣象保障能力具有重要促進(jìn)作用。

目前美軍現(xiàn)役無人機(jī)數(shù)量和應(yīng)用最多的機(jī)型有MQ-9“死神”、RQ-4“全球鷹”、RQ-170“哨兵”、MQ-1C“灰鷹”等無人機(jī)。MQ-9“死神”主要部署在克里奇空軍基地及霍洛曼空軍基地，RQ-4“全球鷹”部署在比爾空軍基地。由于RQ-170“哨兵”無人機(jī)裝備數(shù)量少，而RQ-4“全球鷹”號(hào)稱能全天候執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，受氣象環(huán)境影響較小，因此本文主要對(duì)MQ-9“死神”無人機(jī)的氣象保障進(jìn)行研究。

美軍無人機(jī)系統(tǒng)氣象保障現(xiàn)狀

美軍MQ-9“死神”無人機(jī)主要部署在克里奇空軍基地及霍洛曼空軍基地，第25作戰(zhàn)氣象中隊(duì)及第432作戰(zhàn)保障中隊(duì)氣象小隊(duì)負(fù)責(zé)克里奇空軍基地的氣象保障，第25作戰(zhàn)氣象中隊(duì)及第49作戰(zhàn)保障中隊(duì)氣象小隊(duì)負(fù)責(zé)霍洛曼空軍基地的氣象保障。

第25作戰(zhàn)氣象中隊(duì)的任務(wù)

第25作戰(zhàn)氣象中隊(duì)（25 OWS）駐扎在亞利桑那州圖森市戴維斯-蒙山空軍基地，負(fù)責(zé)美國西部11個(gè)州82個(gè)空中作戰(zhàn)中心和作戰(zhàn)保障中隊(duì)氣象小隊(duì)的氣象保障，以及美國南方司令部責(zé)任區(qū)的軍事任務(wù)氣象保障，為作戰(zhàn)司令部責(zé)任區(qū)的空軍、陸軍作戰(zhàn)計(jì)劃制定和執(zhí)行提供支援，提供區(qū)域和戰(zhàn)區(qū)氣象指導(dǎo)。具體地說，該中隊(duì)就是為責(zé)任區(qū)的作戰(zhàn)部隊(duì)和軍事基地提供全時(shí)段、全區(qū)域氣象保障和空間天氣保障，同時(shí)為44.1萬余人以及價(jià)值1410億美元的武器系統(tǒng)提供氣象產(chǎn)品和資源保護(hù)保障，其中包括已部署的無人機(jī)裝備。

克里奇空軍基地和霍洛曼空軍基地均位于第25作戰(zhàn)氣象中隊(duì)責(zé)任區(qū)域內(nèi)。第25作戰(zhàn)氣象中隊(duì)使用聯(lián)合環(huán)境工具包（JET2）或電話，向克里奇空軍基地第432作戰(zhàn)保障中隊(duì)氣象小隊(duì)（432 OSS/OSW）和霍洛曼空軍基地第49作戰(zhàn)保障中隊(duì)氣象小隊(duì)（49 OSS/OSW）發(fā)布基地所需的各種氣象信息。

氣象保障小隊(duì)為美軍無人機(jī)提供保障

無人機(jī)系統(tǒng)氣象保障小隊(duì)即432 OSS/OSW、49 OSS/OSW使用聯(lián)合環(huán)境工具包接收第25作戰(zhàn)氣象中隊(duì)發(fā)布的氣象產(chǎn)品；協(xié)助第25作戰(zhàn)氣象中隊(duì)對(duì)克里奇空軍基地、霍洛曼空軍基地終端機(jī)場(chǎng)的實(shí)況進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，并制作生成各種可視化產(chǎn)品，經(jīng)聯(lián)合環(huán)境工具包將氣象信息發(fā)送給第25作戰(zhàn)氣象中隊(duì)；根據(jù)本地實(shí)際天氣情況及時(shí)修正第25作戰(zhàn)氣象中隊(duì)提供的天氣預(yù)報(bào)、天氣預(yù)警和警報(bào)；任務(wù)期間，及時(shí)快速地提供戰(zhàn)術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的氣象產(chǎn)品和信息；戰(zhàn)時(shí)、突發(fā)事件及訓(xùn)練期間，為作戰(zhàn)指揮員提供必要的氣象產(chǎn)品和信息。

氣象保障小隊(duì)主要任務(wù)是前出進(jìn)行地面觀測(cè)，氣象監(jiān)測(cè)，接收第25作戰(zhàn)氣象中隊(duì)發(fā)布的天氣預(yù)報(bào)，并將其發(fā)送給空中管制部門、飛行監(jiān)管部門和各級(jí)無人機(jī)部隊(duì)指揮官。氣象保障小隊(duì)還承擔(dān)第25作戰(zhàn)氣象中隊(duì)的前方觀測(cè)任務(wù)，獲取氣象雷達(dá)、閃電監(jiān)測(cè)設(shè)備和非標(biāo)準(zhǔn)氣象系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并采用各種軟件工具整合處理數(shù)據(jù)，生成基于地理底圖的各類可視化產(chǎn)品及機(jī)場(chǎng)短期氣象預(yù)報(bào)產(chǎn)品，提供給第25作戰(zhàn)氣象中隊(duì)。

圖1 氣象保障人員前出架設(shè)地面觀測(cè)設(shè)備，獲取實(shí)時(shí)氣象信息。

圖2 無人機(jī)正在避開濃積云區(qū)域。

影響美軍無人機(jī)飛行的氣象要素

強(qiáng)對(duì)流天氣

危及無人機(jī)飛行安全的強(qiáng)對(duì)流天氣主要有雷暴、颮、龍卷、冰雹、強(qiáng)降水等。雷暴會(huì)使無人機(jī)遭受雷擊，對(duì)機(jī)載電子元件造成毀壞；颮一般伴隨降水或冰雹，容易砸壞無人機(jī)機(jī)身及機(jī)載儀器；龍卷會(huì)導(dǎo)致無人機(jī)遠(yuǎn)程操控困難，甚至失去控制并墜毀；強(qiáng)降水會(huì)造成機(jī)載電子元件損壞，輕則導(dǎo)致作業(yè)失敗，重則影響遠(yuǎn)程操控，致使無人機(jī)無法正常飛行。

風(fēng)向風(fēng)速

風(fēng)是影響無人機(jī)飛行作業(yè)的主要因素，也是氣象保障的重點(diǎn)對(duì)象。強(qiáng)對(duì)流天氣是短時(shí)局部氣象事件，能夠預(yù)測(cè)和探測(cè)其發(fā)生的時(shí)間及范圍，及時(shí)操控?zé)o人機(jī)避開危險(xiǎn)區(qū)域，但風(fēng)會(huì)時(shí)刻影響無人機(jī)的飛行作業(yè)，它對(duì)無人機(jī)飛行的影響主要體現(xiàn)在三個(gè)階段。

一是起飛階段。無人機(jī)起飛需要推力，然后逆風(fēng)升空，所以通常在逆風(fēng)和風(fēng)速適宜的條件下才能順利升空。升空過程要求不能有湍流、大的風(fēng)切變、下?lián)舯┝鞯?。因此，保障過程中需要把握風(fēng)向風(fēng)速、低層大氣穩(wěn)定性等因素；

二是執(zhí)行任務(wù)階段。任務(wù)執(zhí)行階段要求無人機(jī)飛行平穩(wěn)，不要產(chǎn)生抖動(dòng)、顛簸等現(xiàn)象，因此要求航線上沒有大的側(cè)風(fēng)，風(fēng)向風(fēng)速基本穩(wěn)定，中途沒有湍流、大的風(fēng)切變；

三是降落階段。無人機(jī)降落受風(fēng)向風(fēng)速的影響最大，保障過程中要時(shí)刻注意分析并收集各類信息，綜合研判給出準(zhǔn)確的風(fēng)向風(fēng)速，以便無人機(jī)調(diào)整到正確的航向和飛行速度。

能見度

為了保證MQ-9“死神”無人機(jī)任務(wù)執(zhí)行的效果，要求任務(wù)區(qū)域內(nèi)垂直能見度始終保持在4800m以上。影響能見度的因素主要有煙、霧、霾、低云、沙塵、降水等。

空間天氣

大型無人機(jī)都需遠(yuǎn)程控制，因此對(duì)地球磁層、電離層和熱層等空間環(huán)境狀態(tài)及其變化的了解至關(guān)重要。

圖4 無人機(jī)操控員通過回傳影像時(shí)刻關(guān)注天氣變化。

美軍無人機(jī)任務(wù)氣象保障

執(zhí)行任務(wù)期間，氣象小隊(duì)為無人機(jī)任務(wù)執(zhí)行中隊(duì)提供任務(wù)氣象預(yù)報(bào)、氣象簡(jiǎn)報(bào)及任務(wù)觀測(cè)，并安排氣象預(yù)報(bào)員到無人機(jī)任務(wù)執(zhí)行中隊(duì)工作，為其提供任務(wù)期間的氣象保障。

任務(wù)氣象預(yù)報(bào)員必須跟蹤無人機(jī)飛行的整個(gè)過程。無人機(jī)飛行前2h制作飛行任務(wù)氣象預(yù)報(bào)，其有效時(shí)間從第一架無人機(jī)起飛開始到最后一架無人機(jī)起飛后16h，任務(wù)氣象預(yù)報(bào)才能結(jié)束。任務(wù)氣象預(yù)報(bào)產(chǎn)品包括云預(yù)報(bào)產(chǎn)品、空間天氣產(chǎn)品、衛(wèi)星圖像、雷達(dá)圖像、無人偵察機(jī)發(fā)回的實(shí)時(shí)天氣圖像、起飛及降落時(shí)的天氣預(yù)報(bào)、天氣預(yù)警和警報(bào)等。

任務(wù)期間，氣象小隊(duì)根據(jù)任務(wù)氣象預(yù)報(bào)內(nèi)容，收集所有航線及飛行區(qū)域中影響飛行安全和任務(wù)執(zhí)行的氣象資料，并通知無人機(jī)飛行主管和任務(wù)執(zhí)行部門。

當(dāng)實(shí)際天氣狀況與預(yù)報(bào)結(jié)論或觀測(cè)實(shí)況有巨大偏差時(shí)，需要?dú)庀笥^測(cè)員和無人機(jī)機(jī)載觀測(cè)設(shè)備共同監(jiān)測(cè)實(shí)況；當(dāng)無人機(jī)操控員發(fā)現(xiàn)某些影響飛行安全、危及其他地面行動(dòng)和資源安全的天氣發(fā)生時(shí)，無人機(jī)操控員要根據(jù)實(shí)際情況將實(shí)況數(shù)據(jù)發(fā)送給氣象小隊(duì)。

美軍無人機(jī)氣象保障隸屬美國空軍氣象保障體系，美國空軍氣象保障體系是一個(gè)整體系統(tǒng)，其中各個(gè)部分相互關(guān)聯(lián)，不可分隔。無人機(jī)氣象保障的成功，取決于各氣象保障部隊(duì)之間及時(shí)、可靠的通信，實(shí)現(xiàn)最大程度數(shù)據(jù)共享。美軍無人機(jī)不僅大量部署于本土各空軍基地，也遍布全球，美國空軍在美國本土和海外均設(shè)置有作戰(zhàn)氣象中隊(duì)，在特定區(qū)域建立了氣象中心，這些機(jī)構(gòu)特別是作戰(zhàn)氣象保障機(jī)構(gòu)，長(zhǎng)期駐扎在熱點(diǎn)作戰(zhàn)地區(qū)，連續(xù)研究和掌握當(dāng)?shù)靥鞖庾兓?guī)律，具有很強(qiáng)的快速反應(yīng)能力，能為無人機(jī)長(zhǎng)時(shí)間跨地域執(zhí)行任務(wù)提供完備的氣象保障。