舰载无人机弹射战位及指挥系统设计∗

唐克兵 李 彤 徐伊达 何世伟

1 引言

历经几次局部战争的检验，无人机凭借其风险小、成本低、可靠性高等优点得到各国军队的广泛认可［1～3］。20世纪80年代末，美国海军率先将无人机搬上“依阿华”级战列舰，主要用于侦察、目标指示和校正弹道；1991年海湾战争中，威斯康星号和密苏里号战列舰借助无人机的杰出性能，给伊军以沉重的打击［4］。此后，舰载无人机向全世界展示了用于海战的广阔前景，各海军强国纷纷出台了系列关于研制、开发舰载无人机的计划，舰载无人机走上了蓬勃发展的新阶段。

当前，舰载无人机正朝着智能化、高性能、多功能的方向发展，其定位已从过去的执行侦察监视、通信中继和毁伤评估等任务的作战支援装备，升级为未来能够对海、陆、空重要目标实施精确打击的主战装备之一。特别是，美国X-47B无人机于2013年成功实现舰上弹射起飞，注定成为无人机系统发展过程的重大里程碑，将对未来的军事作战方式产生深远的乃至革命性的影响。

常规陆基飞机通常借助长达2km的跑道加速到产生足够大的升力后，飞机离开地面起飞。区别于常规陆基飞机，固定翼舰载飞机受制于航母飞行甲板长度，必须在100m～200m起飞距离内完成起飞。但是，单靠发动机的推力很难在如此短距离内加速到起飞速度。因此，舰载飞机要么通过快速建立起飞迎角—滑跃起飞，要么获得外界施加的额外辅助推力—弹射起飞，才能获得足够的起飞升力。

相比于滑跃起飞，弹射起飞方式具有起飞能力强、效率高等特点，增强了舰载飞机的作战能力，受到各海军发达国家的高度重视。目前，世界范围内运用最广泛、使用时间最长的弹射方式是蒸汽弹射［5］。全世界范围内，也只有美国完全掌握蒸汽弹射技术，其所有“尼米兹”级航母上配备的均是蒸汽弹射器，并且已实战使用了50年，功能、性能都得到了全面检验。近年来，随着弹射技术的发展，电磁式弹射器［6～12］作为一种新型弹射装置已经装备到美国海军。电磁弹射装置系统更简洁、重量更轻、弹射效率更高，弹射系统所占的空间将大为缩减，所留出的空间将有利于航母装备更多作战飞机。因此，弹射装置与舰载无人机结合，可以缩短起飞滑跑距离，提高舰载无人机作战出勤率和作战能力，具有十分重要的战略意义。

固定翼舰载无人机要实现舰上弹射起飞，必须结合其“机上无人”和弹射装置自身特点，开展相关关键技术研究。其中，弹射作业流程是实现舰载无人机弹射起飞的关键，合理的战位和指挥系统的设置是保证舰载无人机弹射作业流程安全、有序、顺畅工作的前提。目前，国内外相关院所和学校针对固定翼舰载无人机、弹射装置等设计技术的研究报道较多，但固定翼舰载无人机弹射作业流程相关的研究却鲜有报道。

本文结合舰载无人机与弹射装置的特点，对无人机弹射作业战位设置、指挥关系、作业期间各个战位之间信息交流方式，进行初步探索与设计。

2 弹射战位及指挥体系设计

2.1 舰面布置

航母的飞行甲板主要是供舰载机停放和舰载起降滑跑使用，其舰面按弹射功能可分为舰岛、准备区、机务保障区、勤务保障区、弹射区等部分，详见图1。

图1 航母甲板总体布置

航母甲板上空间资源非常有限，现代航母把航母飞行指挥中心、航海室、雷达和通信天线等集中在飞行甲板右舷的舰岛上。另外，弹射起飞跑道与着舰阻拦冲跑跑道会与其他舰载装置争夺空间，必须合理规划每个战位、周密安排舰载无人机的活动，避免对舰载无人机或周围的其他飞机造成危险。

2.2 舰载无人机弹射战位布置

针对舰载无人机特点，在舰岛设置舰面站，主要负责无人机飞行控制、任务规划以及数据加载等工作。在弹射过程中，各个战位相互配合完成舰载无人机弹射起飞工作。

2.2.1 飞行指挥中心

飞行指挥中心位于舰岛，是无人机弹射作业的顶层组织，负责监视、督促其他各个战位按照计划开展保障作业。同时，与航母航管中心、航海室等其他系统指挥战位协同完成舰载无人机弹射起飞工作。按照飞行组织指挥相关规定，舰载无人机弹射飞行作业由飞行指挥中心的飞行指挥员统一组织实施。

同时，在飞行指挥中心设置飞行协调员，负责与气象、航管、场务等值班员协调飞行保障相关事项，并及时向飞行指挥员汇报，以便指挥员修改、制定、执行相应计划。

2.2.2 舰面站

根据无人机飞行员与无人机分离的特点，由无人机相关操作人员位于舰面站中完成无人机弹射起飞操作及控制工作。其中，舰面站人员战位设置：

1）无人机指挥员：负责指挥舰载无人机弹射起飞等工作，同时对弹射起飞及飞行过程实时观察，当出现紧急状况时发出应急处置指令；

2）无人机飞行员：负责操控舰载无人机、完成飞行任务等工作；

3）数据链路操作员：负责加载舰载无人机数据、实时监管数据链路等工作。

2.2.3 弹射中心

弹射中心设置在甲板弹射区轨道旁，主要负责检查弹射装置、完成弹射准备、张紧、发射等工作。弹射中心内人员站位设置：

1）弹射值班员：负责组织弹射装置保障员配合舰载无人机完成弹射试验；

2）指挥席操作员：根据弹射值班员指示负责完成张紧、发射等操作；与飞行指挥员核对当天试验计划装订的弹射参数等工作；

3）监控席操作员：负责实时汇报弹射装置的情况、完成弹射装置回收等工作。

2.2.4 机务保障组

机务保障是为确保舰载无人机的完好性而进行的一系列保障活动，包括舰载无人机的转运、系留、通电、充气、加油、冷却、武器加挂等。因此，在甲板上设置机务保障组，主要人员站位设置如下。

1）起飞助理：按照弹射作业流程指挥机务完成舰载无人机转运、日常维护、弹射区准备等工作；在弹射过程中，迅速、高效地处置突发情况；

2）机务保障员：依据起飞助理指令和机务保障计划完成舰载无人机转运、维护以及弹射起飞前的机务工作；

3）无人机甲板操作员：采用现场操控设备（如地面引导设备等）进行无人机甲板滑行作业、弹射前舰机适配作业等，使舰载无人机进入甲板弹射区，达到弹射作业状态；当舰载无人机实现自主作业时，可以省去该战位；

4）装置保障员：负责检查并清除弹射轨道区域障碍物、核实并反馈舰载无人机与弹射装置的结合、缓冲、张紧等适配情况；出现突发情况时，配合弹射中心完成弹射轨道复位等工作。

2.2.5 勤务保障组

舰载无人机弹射起飞期间航母甲板设置勤务保障组，按照勤务保障计划，组织开展各项保障活动，主要人员站位有：

1）勤务值班员：组织勤务保障员配合机务保障组完成舰载无人机飞行前的各项勤务工作；

2）勤务保障员：负责检查舰上保障能力，提供航母甲板弹射区安全警戒、舰面供给，如：油水气电、抢险救生、医疗救护等常规飞行保障。

2.3 无人机弹射作业口令及手势

美军在航母长期出海和战斗执勤过程中，形成了一系列航母类战舰特有的海军文化和行为方式，主要适用于在甲板上负责舰载无人机起降服务及战斗维护的舰载航空兵服务保障人员。在舰载无人机弹射起飞作业过程中，可以借鉴美军的经验及已经成熟的舰上手势信号，结合无人机弹射起飞的特点，进行相应改进和优化，形成一套无人机弹射作业口令及手势。通过穿戴不同颜色的马甲、头盔来区别甲板人员分工，比如：

蓝色工作服是负责舰载无人机转运、准备区工作的机务、勤务保障员；

黄色工作服、黄色头盔是引导舰载无人机在甲板上移动的起飞指示员；

绿色工作服、绿色头盔是将舰载无人机前起落架与弹射器往复车紧密相连的弹射器操作员；

黄色工作服、绿色头盔是通过手势发出起飞信号的舰载无人机弹射员；

红色工作服、红色头盔通常是承担极具危险性工作的勤务员，包括消防员、爆炸物处理员等。

针对航母复杂环境，各战位交互的口令应简洁、清晰。典型的口令见表1。

表1 舰载无人机弹射作业典型口令

在未听清指令的情况下，应该再次询问、确认。同时，考虑到舰载无人机发动机启动后声音较大，影响语音通讯质量，探究了一套简易的手势来表达指令，在减轻管理和指挥工作压力的同时，能够保证信息、指令交流顺畅。

初步规范了舰载无人机弹射起飞过程中各战位的手势，典型指挥引导手势如下所示。

1）引导手势

图2 引导手势示意图

2）前进手势

图3 前进手势示意图

无人地面引导设备使舰载无人机滑入弹射区，准备与弹射装置适配。

3）确认张紧手势

图4 确认张紧手势示意图

甲板上起飞助理看到弹射器操作员张紧手势后，指挥弹射区人员撤离至安全区域。随后，弹射中心的弹射值班员完成最后准备、弹射等工作。

4）起飞手势

图5 起飞示意图

相比站立姿势，蹲立起飞姿势更加有助于舰载无人机弹射员观察机身下方与航母甲板之间的情况，视野会更加开阔。

通过本套手势，不仅可以解决在复杂、嘈杂的战斗环境下无人机信息有效传递的难题，实现无人机战斗指令的清晰交互，还保障无人机弹射起飞的有序进行和对现场突发情况的快速处置。

2.4 无人机弹射指挥体系

结合舰载无人机弹射的舰面总体布置，可以形成以飞行指挥中心为核心的无人机弹射指挥体系，并通过规定指挥、保障的战位及职责，并配合相应的口令，进而实现舰载无人机弹射起飞的统一指挥；同时，起飞助理作为无人机弹射起飞甲板指挥和联络主要站位，由机务、勤务保障配合其完成弹射相关准备工作，不仅可以实现弹射起飞甲板的指挥控制和特情处置，还可以保证无人机弹射起飞现场控制和飞行控制的无缝连接。

通过手势、交互口令保障无人机-飞行指挥中心-舰面站-弹射中心-机务保障组-勤务保障组之间信息交流顺畅，具体关系如图6所示。其中：

1）实线表示飞行指挥中心向各个战位传达指令；

2）虚线代表各个战位对飞行指挥中心的信息反馈；

3）点划线则表示不同战位之间的信息交互。

图6 无人机弹射起飞指挥系统

3 结语

在深入研究舰载无人机作战的弹射流程后，本文针对性设计了弹射战位布置，研究了作业手势及口令以及指挥系统，提出了一套简洁、规范的无人机弹射战位与指挥体系，在解决多个战位并行工作难题的同时，达到按作业流程安全、有序、高效实现舰载无人机弹射起飞的目的。

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