通用原子航空系統(tǒng)公司Mojave無人機初步分析

劉雨

莫哈維（Mojave）是通用原子航空系統(tǒng)公司近年研制的新型陸基無人機，于2021年首飛，是MQ-1/MQ-9無人機家族的一個成員。該公司官網上強調莫哈維的性能特點是顯著縮短的起降距離，同時大幅度提高了攜帶武器的能力，并宣稱很適合用于快速隱蔽部署到前沿/未鋪設跑道的起降地點執(zhí)行作戰(zhàn)任務。近期，該公司宣布已完成了該機在沙土地面的短距起降試驗，進一步驗證了該型號的野外短距起降性能。

關于該型號，通用原子公司僅公開了少量指標數(shù)據(jù)和照片。本文依據(jù)互聯(lián)網開源資料對其進行初步分析。

總體布局概況

“灰鷹”增程型、莫哈維和MQ-9A“死神”三種型號外觀如圖1所示。從圖1b中可看出，莫哈維的總體外形在很大程度上延續(xù)了家族特征：細長機身，機頭頂部加高為大型鼓包，布置衛(wèi)星通信天線，機身后端布置發(fā)動機和推進式螺旋槳；大展弦比平直機翼，V形平尾/方向舵，下垂尾布置方向舵；收放式前三點起落架；機身下表面布置下視傳感器；機翼布置外掛掛點。

外掛能力分析

通用原子公司宣稱的最大軍械掛載構型是4個內側機翼掛點各掛一個裝填后的四聯(lián)海爾法導彈掛架，共16枚導彈，如圖2所示。按照2010年版簡氏年鑒數(shù)據(jù)，海爾法導彈標配的M299四聯(lián)發(fā)射器，空重66kg，滿載重量260kg（約572lb）。因此，4個機翼重載掛點確實具備掛載能力。此外，GBU-38/B型JDAM的發(fā)射重量為253.6kg（559lb），就掛載重量而言，這4個掛點甚至具備掛載這種武器的能力。

曾有照片顯示在機翼最外側350lb掛點掛米尼岡機槍吊艙，如圖3所示。考慮到這對掛點位置靠外、機槍吊艙后坐力/振動都較高，初步分析這種掛載構型僅僅是出于宣傳目的而并非掛點的設計用途。更大概率這對掛點將用于掛任務載荷吊艙或自防衛(wèi)吊艙。

該公司給出的有效載荷（Useful Load）約1632.9kg（3600lb），比所有掛點總載荷能力約1723.7kg（3800磅）略低。但即便如此，與“灰鷹”增程型、甚至更重的“死神”相比，掛點數(shù)量和有效載荷都有明顯提高。這確實拓寬了莫哈維可執(zhí)行任務的范圍。

為了獲得這項能力提升，飛機需要進行相應的結構調整。除了加強機翼/機身連接區(qū)域、機翼掛點周邊區(qū)域的結構，機翼同時從中單翼改為上單翼。這個修改可能是為了適應新的掛載構型。之前的“灰鷹”、“死神”最多掛載4枚海爾法導彈，所配套的單層發(fā)射架的高度都小于莫哈維使用的四聯(lián)發(fā)射架，所以確保高度更高的四聯(lián)掛架仍然能與地面保持足夠間距，有必要加高起落架和/或增加機翼離地高度。

短距起降技術措施

短距起降性能很難依靠某一個系統(tǒng)來獲得，對此莫哈維采取了很多相應設計措施。

發(fā)動機

據(jù)公開數(shù)據(jù)，“灰鷹”增程型最大起飛重量約1905.1kg（4200磅），使用180馬力重油發(fā)動機；莫哈維最大起飛重量約3175.1kg（7000磅），使用450馬力渦槳發(fā)動機。

從上述數(shù)據(jù)可以看到，莫哈維的最大起飛重量約是“灰鷹”增程型的1.5倍，發(fā)動機最大功率是后者的2.5倍。顯著提高的發(fā)動機功率，有助于飛機迅速加速到起飛速度，能夠有效縮短起飛距離。

機翼

莫哈維的每側機翼后緣，其內側占約2/3半翼展的部分，為后緣襟翼，如圖4所示。從襟翼滑軌整流罩的垂直尺寸分析，襟翼的偏轉角度相當大，應該有明顯的增升效果。襟翼的具體形式，尚難以判斷。有開源資料認為后緣采用了開縫襟翼，但尚無可信依據(jù)支持。此外，外翼段后緣推測為副翼，不排除在起降時與后緣襟翼聯(lián)動以進一步增加升力。

機翼的增升設計是獲得短距起降性能的重要措施。機翼前緣僅可觀察到分為若干段，尚無法判斷是否布置有縫翼等增升裝置。有開源資料認為機翼前緣設計有縫翼，但這個看法尚無可信依據(jù)支持。

起落架和平尾

為了在未鋪設地面進行短距起降，莫哈維的起落架進行了較大幅度的強化。圖1中很清晰地顯示：相比增程“灰鷹”和重量更高的“死神”，莫哈維的起落架支柱和起落架減震器都明顯更粗壯，所使用的機輪和輪胎，其厚度和直徑的尺寸也明顯更大。這些都是為了適應短距起降時更大的沖擊載荷。

對比增程“灰鷹”，莫哈維將上垂尾改為下垂尾，并在下垂尾下端設計有尾撬，尾撬距地高度也明顯大于增程“灰鷹”。推測這是為了增加起降時飛機的可用攻角、以降低起降速度。

此外，相比增程“灰鷹”，莫哈維的平尾不但明顯減少了上反角度，而且翼展也顯著增加。初步判斷：如此設計的原因之一，是為了提供更大的負升力，以配平機翼增升后更大的升力。

綜上所述，為了實現(xiàn)短距起降，莫哈維采用了很多技術措施。這也在側面反映出縮短起降距離對于這類飛行器而言并非易事。

“400英尺起飛”性能分析

初步分析，公司所稱的“400英尺起飛”性能存在水分，有刻意誤導的嫌疑。

“起飛距離”/“起飛滑跑距離”

圖5是公司官網給出的起飛參數(shù)。對比數(shù)據(jù)，實際上“400英尺”出現(xiàn)了兩個定義： “起飛距離/takeoff distance”和“起飛滑跑距離/takeoff ground roll”。

按照西方常用標準，起飛距離，是從開始滑跑、一直到飛機越過50英尺/15米高度時的距離，并不是飛機離地前在地面滑跑所經過的距離。這兩個參數(shù)，在數(shù)值上存在明顯的差異。

例如，按照洛馬官方宣傳手冊數(shù)據(jù)：作為類似的低速螺旋槳飛行器，在海平面/標準大氣/16.4萬磅起飛重量條件下的C-130J運輸機，越過50英尺高度時的起飛距離是5850英尺，而對應的地面滑跑距離是3100英尺。后者僅為前者的約53%，差別相當明顯。

作為初步估算，假設按照相當?shù)摹捌痫w滑跑距離是起飛距離的約53%”條件，且“400英尺”是標準大氣條件下的“起飛距離”，那么這意味著莫哈維要在滑跑212英尺（約65米，相當于不到8個全機長度）后離地，立刻以至少16°的爬升角爬升直到越過400英尺處50英尺障礙。對于這類低速飛行器，這幾乎是不可能的。

所以根據(jù)上述分析可認為：“400英尺”是莫哈維的極限地面滑跑距離，并非起飛距離。

“400英尺起飛”性能使用價值

同樣是基于圖5，可以看到：即使是無武裝純ISR任務構型，如果僅滑跑400英尺就起飛，則續(xù)航能力將低于5小時。如果起飛地點距離任務地點需要1小時航渡時間，則此時莫哈維在目標區(qū)域上空僅能滯留不超過3小時。這意味著不僅無法實現(xiàn)持續(xù)監(jiān)視，而且只能支持持續(xù)時間很短的地面軍事行動。同時也要看到：如果允許有更大的地面滑跑距離，則任務持續(xù)時間可快速增加。例如滑跑1000英尺/300米時，任務持續(xù)時間能快速提高到20小時。

同樣是基于圖5也可以看到：對于武裝打擊任務構型，即使是僅掛載12枚而不是16枚海爾法導彈，至少都需要1000英尺/300米地面滑跑距離，且此時任務持續(xù)時間仍然明顯低于5小時。

綜合上述分析可以認為：“400英尺起飛”僅僅是1個紙面性能，實現(xiàn)這個性能的最基本措施還是減少載油量/有效載荷，并沒有使用某種創(chuàng)新性技術。這無疑降低了這個指標的實戰(zhàn)價值。

技術代價

以下是公司官網列出的的相關數(shù)據(jù)見表。

以增程“灰鷹”作為比較對象。在氣動布局基本相似、尺寸相當之下：

—莫哈維的最大起飛重量是前者的1.6倍；

—莫哈維的發(fā)動機功率是前者的2.5倍，最大速度卻降低超過15%、升限降低超過10%；

—莫哈維的載油量是前者的幾乎4倍，續(xù)航力卻降低超過40%。

可以看到，為了實現(xiàn)“400英尺起飛”和“攜帶16枚海爾法導彈”，莫哈維在飛行性能方面做出了很大程度的折衷。

預想使用場景分析

關于莫哈維無人機的使用場景，公司設想如下：

1架C-130運輸機搭載無人機降落到預定起飛地點，1個4人小隊耗時1.5小時卸載、任務準備并放飛無人機，此時飛機可執(zhí)行8小時ISR任務或掛載12枚海爾法導彈執(zhí)行3小時任務。

對比前文各條公司官方數(shù)據(jù)，這兩種任務，所需的起飛場地不低于500英尺長度。但C-130J運輸機即使在較低的13.5萬磅著陸重量下，僅地面滑跑距離都需要1630英尺。換言之，如果按照公司預想的這種空運布署使用模式，預定起降地點必須要能保證搭載莫哈維的運輸機安全降落，此時場地條件完全足夠支持莫哈維的正常起飛，并不必須依靠其短距起飛能力才能完成任務。

從莫哈維無人機的尺寸和重量分析，將機翼和尾翼拆除、必要時拆除螺旋槳后，全機能裝入1個標準40英尺集裝箱。此時，1個以民用身份作為偽裝的小規(guī)模車隊，理論上有能力從地面隱蔽抵達預定起飛地點，完成組裝后短距起飛執(zhí)行任務。此時其短距起飛性能理論上也允許起飛場地有更寬的選擇范圍。因此這種地面運輸部署模式，有一定實戰(zhàn)意義。但從戰(zhàn)區(qū)外更遠距離起飛的“灰鷹”，依靠其42小時的續(xù)航力，滯留在目標上空的時間，不見得比續(xù)航力只有25+小時的莫哈維更短，還無需承擔地面車隊深入戰(zhàn)區(qū)可能面臨的風險。這樣對比來看，莫哈維的短距起降能力，也并未帶來更寬廣的應用場景。

總結

根據(jù)前文分析，公司宣稱的莫哈維無人機的“400英尺起飛”和“16枚海爾法導彈搭載能力”，在無人機進行針對性強化設計（同時接受飛行性能上的下降）后，在技術上是可行的。但在實際作戰(zhàn)任務中，還需要同時減少載油量/續(xù)航力才能應用這些能力。

因此筆者分析：莫哈維無人機的潛在市場過于狹窄，很難找到實際用戶并批生產，更可能成為公司的無人機技術演示驗證平臺和宣傳工具。