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战场尖兵世界典型军用迷你无人侦察机一览

2016-11-23郑大壮

现代兵器 2016年11期
关键词:比特

郑大壮

军用迷你无人侦察机具有部署灵活、机动能力好、成本造价低、不易被发现等优点。大家最熟知的便是美国陆军在阿富汗和伊拉克战场广泛使用的手抛式RQ-11“大乌鸦”和RQ-20“美洲狮”。其实除了美制无人机外,还有若干同样出色的产品并不为外界所关注。

以色列“奥比特”无人侦察机

2004年夏,以色列著名的航空防御系统公司决定开发“奥比特”迷你战术无人侦察机项目(见题图)。该项目的特点是便携性好,能够单兵携带;整套系统的展开和回收时间较短,能够适应瞬息万变的战场需求。无人机自身信号特征弱,不易被敌方侦察系统发现。投入实战后,可供营、连级地面部队或内卫安全部队使用。

2005年10月,首架“奥比特”-1原型机问世。该机翼展长2.2米,最大起飞重量7千克,航程约15~30千米,续航时间3小时。之后,航空防御系统公司又在“奥比特”-1的基础上衍生出了性能更佳的“奥比特”-2、“奥比特”-3和“奥比特”-3LE等3种无人机以及“奥比特”-1K攻击无人机。

说“奥比特”是一款单兵装备一点也不为过,因为它可以装进背包。士兵们将“奥比特”打包在行囊内背着前进,从外部看基本无法识别出包内装的居然是无人机。在寻找到合适的隐蔽地点之后,无人机便可迅速展开。系统主套件为 1架“奥比特”无人机、1部手持操控终端、1台弹射发射架和1部数据链天线;备用套件为2架“奥比特”无人机、2部备用电池和2套备用载荷。

组装过程非常简单,将机身、机翼和翼尖三部分拼装起来,装好之后将其放置在长约1米的弹射架上,然后将数据链天线和手持终端连接。士兵按动弹射架上的按钮,无人机便像弹弓一样飞出。升空后,士兵利用手持操控终端操纵无人机活动。无人机从开始组装到弹射出去,仅用10分钟便可完成。

手持操控终端挂在士兵的防护服或是随身携带的1部三脚架上,终端安装了人机友好界面软件和先进的实时控制硬件,即使是没有任何经验的人员,只要稍加训练,就可灵活操控无人机执行任务。

当然,在无人机起飞前就可为机载航空电子设备写入程序,以便在抵达预先设定的飞行侦察区域后,能够顺利搜集高质量情报。所有获取的情报数据,例如视频或遥感勘测信息都被记录在无人机上安装的可连续工作12个小时的数字录像机当中。任务结束后,无人机返回地面,既可由士兵发出操控指令,也可自主降落。降落时,无人机在抵达回收点上空之后便打开降落伞。同时,机上可重复使用的气囊在着地前迅速膨胀,以保护机上的传感器设备。降落后迅速更换电池,无人机在数分钟内便可再次升空,执行下一个任务。

“奥比特”的机身设计采用无尾飞翼布局和复合结构,主翼后掠且角度大,具有出色的空气动力学特性和载荷提升空间。“奥比特”无人机的机翼采用一种向上翻起的弯翼尖小翼,称作是“翼梢小翼”。这种小翼的优点在于重新调整了翼尖涡流,阻碍上下表面的空气绕流从而减小涡流强度,有效降低飞行时的阻力和电力消耗。

动力系统方面,“奥比特”安装电动发动机,发动机和由其带动的螺桨推进器位于机身尾部。这样做的好处在于:电力驱动的无人机整机声音比较小,发动机噪音很低,而且基本不具备红外信号特征,敌方的雷达和光学设备探测难度大。同时,由于受外界条件干扰少,该无人机在不良天气条件下依然可以顺利工作。

“奥比特”机载传感器特性十分鲜明,位于机首半球状的机鼻内。以“奥比特”-2为例,该机于2008年出厂,拥有先进的昼间/夜间图像处理能力,包含自动视频跟踪、视频运动监测、视频拼接合成、图像稳定设置、数字变焦、超分辨率和H.246编码视频流生成。机载传感器包含稳定的双光学/红外成像载荷,带有激光指示器的光学相机以及摄影测绘制图终端。该机同时拥有加密的数字化数据链接和跳频能力,隐蔽作战能力以及快速转弯能力,被视为成熟的作战系统。

较之前文所述的“奥比特”-1,“奥比特”-2的翼展延长为3米,最大起飞重量9.5千克,载荷1.5千克,最高速度70节,航程35~80千米,升限6000米,续航时间4小时。除了单兵操控外,“奥比特”-2也适于从行进的拖车上发射,使用充气式弹射器,使用降落伞回收,也能够多架联动发射。

应用方面,“奥比特”的主要任务是情报监视与侦察,也可用于炮兵火力管理和战场损毁评估、精确制导武器的目标获取、部队保护、护送支援、边界侦察、应急响应和特种战情报侦察。此外,以色列海军战舰装备“奥比特”-2后,可用于海上和岸上监视、舰船防御、沿岸设施安全保护等任务。

再次升级后的“奥比特”-3于2010年11月17日完成首飞,翼展达到了4.4米,最大起飞重量30千克,续航时间7小时, 机载传感器重5.5千克,航程100千米,视距数据链(有效操控范围)150千米。凭借着特有的信号情报搜集能力,装备在舰船上时不需要飞行甲板。另外,光电设备为10倍光学变焦和全方位视角的昼间行动传感器,以及能够进行热成像摄录、数字变焦和全景图像的夜间行动传感器。

2015年6月巴黎航展上展出的“奥比特”-3LE无人机则采用了动力更为强劲的电动发动机,将续航时间从之前的7小时提升至15~20小时,能长航时执行陆上和海上的情报监视与侦察任务。该机所携带的传感器重3千克,具有较高的工艺水准,包括昼间/夜间传感器、高清照相机、红外成像器。该型无人机具备很好的可靠性,可在世界范围内发生冲突的地区实施情报侦察。与此同时,该机安装了先进的数据链系统,均可利用高速传输来提供数据链接,并支持由电子光学传感器拍摄的高分辨率图像。该机还可以使用精确导航(全球定位系统GPS+惯性制导)方式制导。

以色列除了本国装备外,还将这款经典无人机推向海外市场。2006年,波兰特种部队曾订购“奥比特”-1无人机。2007年7月,波兰陆军也采购6套该无人机系统,用于连级部队的侦察监视。据悉,在竞标波兰军方的合同时,“奥比特”在与其他11种同类无人机的竞争中脱颖而出,可见其性能之出色。此外,阿塞拜疆也于2009年采购了数套“奥比特”无人机。芬兰陆军、爱尔兰陆军、墨西哥联邦警察、秘鲁陆军、南非国防军、塞尔维亚陆军,甚至连美国和英国这样的发达国家也参与了订购。

土耳其“贝拉克塔尔”无人侦察机

2004年,土耳其巴伊卡尔·马基纳公司总裁奥兹德米尔·贝拉克塔尔决定打造一款迷你军用无人侦察机,并开始与他的三个儿子致力于新机的开发工作。恰巧当年,土耳其国防工业副部长表示要列装由本国自研的小型战术无人机系统,为武装部队提供近程空中侦察与监视能力。得知消息后,巴伊卡尔·马基纳公司决定立即与凯利集团联合研制迷你无人机系统,将其命名“贝拉克塔尔”。2005年10月,“贝拉克塔尔”A原型机完成首次手抛式全自主飞行。

在经历上百次的试验后,巴伊卡尔·马基纳公司对“贝拉克塔尔”A进行了系统化改进,将其升级为“贝拉克塔尔”B,也是投产型产品。2006年8月,土耳其军方与巴伊卡尔-凯利联合企业签订合同,生产和交付第一批19套“贝拉克塔尔”无人机系统。在完成了首次许可测试后,2007年12月,联合企业向土耳其陆军交付了首套“贝拉克塔尔”B。接下来,在2009年进行的飞行演示全部完成后,土耳其陆军司令部于2010年正式启动接收程序。

“贝拉克塔尔”无人机成功运用了灵巧设计和成熟的智能化思维,采用模块化快速组装、拆卸方案,非常适合于单兵在恶劣地理和气象条件下的战术行动。

整套系统由无人机、便携式地面控制终端、一部自动跟踪天线和备用电源组成。无人机机身为数控机械加工泡沫夹层机翼结构。机身使用复合材料,包括碳纤维、凯芙拉(美国杜邦公司研制的一种芳纶纤维材料产品)泡沫以及环氧涂层。

“贝拉克塔尔”整个机身都为可拆卸模块,由一条细长的尾桁将前后两部分连接起来。无人机的前部分是主机体,机翼应用上单翼,由左翼、中翼和右翼拼接而成。后部分配备了一个V型尾翼通过尾桁与主机体紧密结合,这样的尾翼既可起到方向舵也可起到升降舵的作用,有利于提升迷你无人机稳定性和大仰角可控性。主机身大部分由多层凯芙拉材料喷涂,以便无人机的机腹着陆时能够减低振动强度。

无人机动力系统为可以二次充电的蓄电池电动机,位于主机体上,其静音效果很好,在低空渗透时不易被发现。电动机驱动一部后置螺旋桨,阻力小,适合流线型机体,具备爬升和飞行速度快的特点。主机体最前端的机鼻处安装有情报侦察载荷,机鼻后方机身两侧各安装一部通信天线。

在机载传感器的协助下,无人机既可自主起飞和降落,也可自动返回基地或在与地面失去联络的情况下安全着陆。此外,也可在无法接收GPS信号的条件下继续工作。无人机机上还内置了发动机停转和旋转控制机制用于安全飞行控制,同时配有特有的降落伞回收系统,可在受限制的地形上着陆,也拥有自动机腹着陆的特性。

“贝拉克塔尔”的其他特性还包括:自动航路导航,安全数字化通信,智能电池管理系统,遥控指挥/控制和监控,自动巡航,电动机运转不良情况下的自动停转操纵以及及时与“谷歌地球”数据衔接整合获取对应图像。

“贝拉克塔尔”有两种操控模式,一是利用便携式地面终端(以下简称终端)上的操纵杆进行半自动化控制,二是通过自动驾驶系统进行自主飞行。系统的工作流程是:无人机发射后与自动跟踪天线建立通信体制,终端通过自动跟踪天线来接收、处理和存储由无人机实时传回的数据。无人机天线和终端的有效通信距离为15千米,使用跳频式展布频谱数字数据链进行数据传输。

终端由即插即用型触摸屏移动式PC组成,集任务计划制定、飞行航迹控制和情报侦察载荷操作及图像数据处理多种功能于一身。终端显示屏上指挥控制界面显示内容较为丰富,包含无人机飞行状态数据、飞行路线、地理空间态势、无人机半自动化和自主飞行模式之间来回切换的信息等。

终端安装了先进的高级算法软件和图像处理软件,具备智能比对技术,尽可能将重复及错误的数据信息筛选掉。终端还安装有微控系统、薄膜按钮键盘、充电和更换电池单元界面,通常需要两名人员操作。此外,无人机在自主飞行模式下使用的内置自动驾驶系统也为该平台执行侦察监视任务提供了可靠保障。

情报侦察载荷是“贝拉克塔尔”的核心部件。无人机机鼻处安装的载荷有两种,一是福莱尔TAU式25毫米镜片双轴万向热感相机,负责为地面终端传回热成像视频图像,能够为用户提供广域态势感知信息。二是昼用相机,负责在白天执行任务,均可在起飞前拆卸和安装。无人机上的情报侦察载荷由终端的操作人员控制,在获取可视化情报后,战术分队依据实际情况做出下一步动作。另外,也可将战场情报信息传回终端经过处理后再传至指挥中心,用于及时引导部队行动和降低风险。

有消息称,土耳其警方订购该无人机系统用于国内维稳。鉴于该无人机系统的优秀品质,卡塔尔武装部队于2012年宣布订购若干套,合同总价值达2500万美元。

法国“管鼻鸟”无人侦察机

2016年3月16日,马来西亚一家造船商授予法国泰利斯集团合同,由其提供6架 “管鼻鸟”迷你军用无人侦察机。马来西亚海事执行署是这批无人机的最终客户,或将其用于监视侦察和边界管控任务。据悉,这是泰利斯集团继2015年在法国国际军警装备展上展出“侦察员”小型无人机后,再次推出的一款新型无人机,颇值得外界关注。

2011年3月,著名的西班牙空景航空系统公司与法国泰利斯集团决定合作将一款名为“管鼻鸟”的无人机推向国际市场。“管鼻鸟”项目被视作西班牙本土化项目,由泰利斯集团驻西班牙分公司生产,集成了泰利斯先进的海上监视系统。总体而言,其最大特点就是信息化程度高,能提供实时的图像和视频流并将情报信息传送至安保系统当中,在边界管理和救援行动当中的价值不可估量。

2012年初,欧洲国际边界管理署在位于希腊普雷维扎的阿克星空军基地举办了一次为期3天的飞行展示活动。期间,多个国际无人机制造商都在希腊的西海岸展示了自己的“看家宝贝”。尽管有着强大对手,“管鼻鸟”项目组为欧洲国际边界管理署提供了出色的演示,充分论证了该型无人机在欧盟成员国边界控制协调行动方面的能力。

应该说,这是“管鼻鸟”的首次公开露面,意义非比寻常。纵观整个演示过程,它不需要跑道就能起飞和降落,而且从方便携带的弹射式发射架上发射,使用冲击吸收网进行回收。发射和回收装置均可在高山、舰船、城市小巷等地点短时间内展开。这些与众不同的特性着实让其他参展方刮目相看,可谓是一鸣惊人。

“管鼻鸟”采用了常规的无人机气动布局设计。机头前端安装了一只长长的鼻子,这或许就是起名“管鼻鸟”的缘故。“管鼻鸟”是生活在北欧的一种鸟类,其鼻孔像一根长管,而这个“鼻子”就是无人机的通信天线。无人机的发动机位于机身尾部,带动1部3叶片桨叶。另一个显著特征就是传感器位于机头下方,同时在尾部发动机上方安装了长方形的进气道。“管鼻鸟”的翼展为3米,机身长度1.2米,高0.5米,绝对是名副其实的“小型”。该机的巡航速度为100千米/时,最高可爬升至4000米高度,最大起飞重量20千克,最大载荷8千克,续航时间6~12小时,航程800千米,数据实时传输距离70~90千米。

“管鼻鸟”整个生命周期内的使用和维护成本较低,性能优良、部署方便,容易整合进部队的情报监视与侦察(C4ISR)系统当中。值得一提的是,操作和维护程序简单使这套系统成为了先进战术能力相当强的小型无人机方案。

可以坦言,“管鼻鸟”是一套拥有很强灵活性的多功能军民两用系统,用于执行军事和民事领域内的多样化任务,比如在山区实施搜索与救援、监控走私和非法运输、为地面部队提供支援以及收集情报等等。在军事领域,该型无人机在提升部队的情报监视与侦察能力方面能起到关键作用,通过自身携带的先进传感器,既可远距离,也可在任务区附近游弋。与此同时,“管鼻鸟”的高度可靠性和易用性也为联合作战提供了附加值。

较之有人机,这套无人机系统具备很多优势。“管鼻鸟”可渗透至有人机难以介入的危险环境;“管鼻鸟”的滞空时间比有人机长,可在预设程序后自主完成既定任务。具体特点如下:

尺寸小 整套系统可放置在小型拖车内由任何一种车辆拖拽。使用方便,仅需2名操作员,在接受短时间培训后便可上岗。无人机在30分钟内可部署完毕。机身使用了碳纤维预浸材料,这种材料的强度高,为钢材的6~12倍,而密度只有钢材的四分之一。其次是可塑性好,可根据模具形状做成任何形状,成型容易,便于加工。再次是耐腐蚀,寿命长。

地面控制站 预先制定任务计划,在实际控制过程当中,无人机操作员只需点击鼠标就能够对其进行实时的路线修正。据悉,1部地面控制站可同时控制3架无人机。为延长作战航程,1架无人机的操控工作可从1部地面控制站移交给另1部控制站来继续进行。由此,这种互通性使得某架无人机在陆地和海洋环境下使用不同的控制站实施发射和回收。

续航时间长 整套系统能够在一次飞行任务当中保持最高12小时的续航时间,可在第1架无人机返回地面之前发射另1架无人机,以确保任务的连续性。在一次加注燃油的情况下,能连续飞行800千米。

载荷丰富 无人机具有光电/红外融合能力,能够整合不同类型的传感器,例如陀螺稳定光电探测平台、红外照相机,还可搭载核生化(CRBN)探测仪、多光谱相机等微传感器。

重油发动机 无人机使用了重油发动机,这种发动机的噪音较低,处于500~600米高度时的低空飞行性能良好,使敌方难以发现或将其击落。其次,重油发动机可使用柴油、JP5、JP8型航油,灵活性更好,能在舰船上部署。

综合性能 无人机配备了Mode3型敌我识别系统及应答器,不论地面的军方还是民事机构,都能辨识到无人机的存在。在GPS信号消失或受到干扰的情况下,其自身携带的多传感器导航系统能够控制无人机。即使与地面失去联络,也可返回。无人机具备很强的滑翔能力,平均每下降1千米的高度可滑行17千米,这使得其一旦在发动机停车时,能够有充足的时间来决定降落地点。为应对上述突发情况,无人机内部还安装有应急电池,能够继续控制使无人机并使其安全返回地面。无人机可在任何时间任何地点部署,使用较为便携的弹射架发射,并使用特制的冲击吸收网来回收。其能够在任何天气和地形条件下使用,尤其能在海上移动的舰船上运行。

其实,自2012年在希腊飞行演示后,有关“管鼻鸟”的消息却少得可怜,或许是在不断取得进步。终于在2016年3月,传出这款无人机将首次出口马来西亚的消息。与此同时,泰利斯集团驻西班牙分公司也在不断推动“管鼻鸟”在西班牙武装部队所属海军陆战队当中装备使用。泰利斯方面期望能在未来2年的时间里。将其作为主打产品生产25架。

塞尔维亚“麻雀”无人侦察机

从2008年开始,塞尔维亚国防部就积极致力于迷你军用无人侦察机的研发工作。在充分认识到无人机的前景后,当局首先迈出的一步就是在无人机强国以色列打造的“奥比特”项目上进行投资,由此引进这种无人侦察机。接下来,国防部出于培植塞尔维亚国防工业基础的考虑,试图自主设计和制造一款本土产无人机,并借此填补塞尔维亚陆军的作战能力不足。当然,塞尔维亚国防部也考虑拥有了自主知识产权的无人机,能够为今后向国外军事实体提供高品质和低价格的迷你无人机方案,并最终走向国际市场开辟道路。

这款无人机被命名为“弗拉巴茨”,绰号“麻雀”,由塞尔维亚军事技术研究所(VTI)设计,2009年首次对外展出全尺寸模型,2010年年初完成了最后的研发收尾工作。无人机由乌特瓦通用飞机制造厂制造。该厂于1937年成立,在前南斯拉夫时期声名显赫,曾为伊拉克生产过LASTA-95型初级教练机。

据悉,在引进接收了以色列“奥比特”无人侦察机后,塞尔维亚的工程师们才开始着手这个本土方案,不免让外界怀疑有抄袭之嫌。在2013年贝尔格莱德举行的“伙伴”国际防务展上,“麻雀”无人机真机公开亮相,随后又在2015年的“伙伴”防务展上再次展出,引来了不少关注。按照计划,乌特瓦通用飞机制造厂将首批生产50架。

“麻雀”是一款迷你军用无人侦察机,旨在执行短程昼/夜侦察和监视、重要目标位置探测、目标识别和指示、航空测量等任务。同时,该无人机从设计上讲还可应用于民事领域,例如保护重要的地面基础设施,对管线、道路、桥梁和森林等实施勘测、分析和监察等。

整套“麻雀”无人机系统由无人机、发射回收系统、机载传感器以及地面控制系统四部分组成,具有可灵活拆卸,能够放在手提箱中携带等特点。无人机机身长度为1.94米,重量仅为5.3千克,翼展2.8米,翼面积0.75平方米,最多可携带1.5千克重的载荷,续航时间约为1小时,最高航速 85千米/时。无人机的作战航程是10千米左右,飞行高度为距离地面300~500米。

无人机气动布局采用高翼单翼式设计,机翼上反一定角度,目的是降低阻力。无人机后部是垂直尾翼,上面安装有水平尾翼,在复杂气象条件下的平衡和稳定性更好,气动干扰也较小。无人机的机身由复合材料制成,具有比较强的抗腐蚀能力。

无人机采用手抛的发射方式,使用内置降落伞或气囊进行回收。此外,无人机还具备机腹部着陆能力,可使其在动力失效的情况下自行返回地面,特殊的机腹造型能大大减轻机身受到的冲击力。

无人机的动力系统为1台功率800瓦的电动机,由1组高分子锂电池(28伏8000毫安时)提供电力。电动机安装在机头部分,驱动机鼻上1部转速为9000转/分的Aeronaut CAM型双叶片折叠桨叶,桨叶使用了石墨复合材料,具有良好的耐用性,可为无人机提供更高飞行速度和机动性能。电动机下前方安装的就是光学/电子侦察设备,通常为陀螺稳定光学/红外照相机。此外,无人机的机载计算机系统内置在了机身中部。

无人机有两种操控模式,即完全自主飞行和手动控制。在自主飞行模式下,无人机可使用机载计算机预先设定的程序,按照飞行路线和航路点导航及轨道跟踪进行自主起飞和降落。在手动模式下,操控人员使用地面控制系统操控,该系统由万向操作杆和便携式计算机平台、通信天线共同组成。

无人机的通信天线位于机身中部顶端,使用S波段、数字和加密下行链路,将机载传感器收集到的图像和遥感信息传送给地面控制系统,利用跳频扩频传送技术,通过超高频下行链路接收来自地面控制系统发送的飞行路线和任务计划信息。

目前,媒体还没有披露这款无人机何时会正式列装。不过,塞尔维亚当前面临的紧张边境局势着实让官方感到头疼,这就是难以应对大量来自中东的难民。有消息称,从“麻雀”的用途和当前形势上不难分析,塞尔维亚很可能短期内生产若干套无人机,将其首先用于边界侦察监视和执行巡逻任务,以便更好地监视大量聚集边境的难民,对可能的潜在安全风险实行警戒。凭借着便携性好、性能出众等诸多优势,“麻雀”定会在边界侦察和预警任务当中大显身手,也能为今后在塞尔维亚军队中的广泛应用打下良好开端。

(编辑/一翔)

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