海警船艇无人机应用及配置需求分析∗

赫英全

（辽宁海警第一支队 大连 116113）

1 引言

海警是维护海上治安的执法力量，负责管护海上边界，防范打击海上走私、偷渡、贩毒等违法犯罪活动，维护国家海上安全和治安秩序，为海上重要目标安全警戒，处置海上突发事件。海警318、618、718型巡逻艇是我国海警部队的主要装备，为提升巡逻艇执行任务的能力，世界各国海警及海军部队都有在舰艇上装载无人机的实践做法，也都采取引进或自主研发的方式进行舰艇无人机的研制与应用实验［1～3］。无人机技术的发展也呈现了多元化的态势，面向海警部队提供了更多的选择。

2 舰艇无人机分类

舰艇无人机主要分固定翼和旋翼机两种，固定翼无人机种类较多，固定翼无人机主要按大小型号来分［4～5］。固定翼大型无人机的代表类型有美国的X-47。中小型固定翼无人机有美国的扫描鹰，以色列的哈比。舰艇无人机也包括旋翼无人机，现在用于船载的旋翼机主要有美国火力侦察兵和奥地利的西贝尔（S-100）无人机。世界各国现役船载旋翼机以无人直升机为主：其有一个主旋翼提供动力，尾桨用于抵消主旋翼的转动力矩调整无人机姿态。暂时没有多旋翼无人机装船。

3 舰艇无人机释放和回收方式介绍

3.1 舰艇无人机的释放

舰艇无人机的释放方式由提供无人机升力的方式决定的［6～8］。固定翼无人机的释放通过船载的弹射器进行，如美国的扫描鹰无人机的释放，通过在直升机甲板架设集成弹射器来对无人机进行弹射起飞，见图1。以色列的哈比无人机的释放是通过具有发射功能的存储箱实现的，哈比无人机经发射主推器点火将无人机加速到巡航速度后助推器脱落，哈比无人机使用自身动力飞行，如图2。船载旋翼无人机的升力由旋翼提供，所以像奥地利S-100无人机和美国活力侦察兵类的船载旋翼机的起飞为依靠自身动力起飞，如图3。

图1 美国扫描鹰无人机释放图

图2 以色列哈比无人机释放图

图3 奥地利S-100无人机释放图

3.2 舰艇无人机的回收

船载固定翼无人机的回收方式主要有拦阻索，捕获，无动力自降三种方式。美国的大型船载固定翼无人机的回收方式为拦阻索减速，与固定翼飞机在航空母船上降落方式一样，如图4。

美国中型固定翼舰艇无人机——扫描鹰无人机的回收有捕获和无动力自降两种。扫描鹰无人机采用捕获方式回收时通过天钩系统，如图5。在船尾展开天钩系统，升起垂直悬挂的拦阻索，无人机低速掠过天钩系统的拦阻索，通过布置在无人固定翼机翼翼稍的拦阻钩把无人机和拦阻索固定在一起来达到减速回收无人机的目的。扫描鹰采用无动力自降的方式回收时，无人机先在母船上空盘旋降速，待速度降低后释放降落伞，无人机在不依赖动力的情况下降落至海面，再由母船派出的小艇把无人机收回。船载旋翼无人机的释放方式较为统一，均为使用自身动力直接由飞行甲板升空。船载旋翼无人机的回收方式通常分为两种，一是采用自身动力降落至母船，二是停桨后释放降落伞降落至海面，多用于紧急时刻回收无人直升机。奥地利的西贝尔无人机的回收方式为使用自身动力降落至母船。美国的火力侦察兵无人机的回收包涵以上两种方式，在一般情况下无人机使用自身动力降落至母船，特殊情况时采用停桨释放降落伞的方式回收。

图4 美国大型船载固定翼无人机拦阻索减速回收图

图5 扫描鹰无人机天钩系统回收图

4 各型舰艇无人机装载的要求及实现

现役舰艇无人机的研制都经历了一个由陆地到水面的过程；如何解决好这个问题是成功研制一款舰艇无人机的关键［9～10］。

4.1 陆海环境的特征分析

陆地环境的主要有五个方面的的特点。一是海拔变化大，不同地域起飞海拔不同。二是气象条件复杂，陆地的热力差异较大，气流垂向分布不均衡。三是陆地空气颗粒物较多，空气质量差异较大。四是陆地平台稳定，方便无人机上的陀螺对准。五是陆地地形复杂，地势起伏和山体遮挡影响无人机的操纵距离和定位信号的接受。

海洋环境有三个方面特征。一是高盐高湿，对金属件损害较大。二是海面风力较大，天气变化快，雷暴天气对无人机影响较大。三是海面平台不稳定，起飞前必须使用惯导对准，否则无人机无法正常飞行。

由此可以得出，无人机由陆地环境到海洋环境必须解决的问题。一是机体材料的改进，需采用抗腐蚀的材料，整机还要具有可以漂浮海面的能力。二是解决在高湿环境下发动机的稳定工作问题。三是解决无人机起飞前陀螺对准的问题，现有飞控板只有少数几款带有陀螺对准的接口。四是解决无人机在气流速度较快的环境中稳定飞行的问题。

4.2 各型舰艇无人机装船需求

完成无人机上船的过程分为两个方面：一是对无人机自身机构的改进，使之能够在海洋环境中正常工作；二是船载平台的改进，使之能给所配无人机提供使用空间和与无人机的功能任务相应的保障条件［11～12］。

美国X-47无人机体积大，采F109涡喷发动机，起飞速度大，对母船保障能力要求很高。只能在尼米兹级、福特级的航母上使用，采用弹射起飞；如果在大黄蜂级两栖攻击船使用，只能采取滑跑的起飞方式，无法携带武器载荷和满载荷的燃油，仅具有有限的侦察能力。

美国扫描鹰侦察机，在进行机体密封和加强后首先装配在伯克级驱逐舰上。扫描鹰无人机辅助设备为集释放和回收一体的“天钩系统”，可在飞行甲板展开，扫描鹰采用电动机驱动，对动力保障条件要求较低，一般的舰艇上都可以达成。

美国火力侦察兵无人机实验时试装在伯克级驱逐舰。实验船船载直升机载机数量由两架减为一架。火力侦察兵使用高速内燃机，采用轻质燃料且燃料消耗量大。母船需要单独设置1200L的燃料柜，但动力设备维护简单可快速更换。

以色列哈比无人机全部载机系统集成在发射箱内，只需在甲板上设置发射架并使其开口指向无遮挡空域即可。哈比无人机虽然在甲板上布置简单，但在实际使用中需要依靠火力兼容系统的辅助才能安全发射。哈比无人机采用自杀方式攻击目标，因此改型无人机全系列没有回收手段。哈比舰艇无人机暴露在海洋环境中的最长时间为从密封发射箱发射到攻击目标或坠海的4h～5h，因此该船载型无人机也没有必要进行耐腐蚀强化。

多旋翼无人机在实际使用中多采用耐腐蚀的碳纤维材料。整体抗腐蚀性好，飞控、电调等器件可以完全密封在机体内部。多旋翼无人机释放起飞简易，对场地要求少，长宽大于无人机最大尺寸两倍即可。多旋翼无人机在收起状态时可以折叠，折叠后存储空间小于3m3。在保障需求方面需要专门的充电设备和轻质燃油的存储油柜。

5 结语

海警部队是目前中国海上执法的主要武装力量，负责近海海上治安，巡逻艇作为其主要装备在执行任务中扮演重要角色，装载无人机可扩大侦查范围，覆盖监控盲区，提高侦查质量，能起到较大的辅助作用。本文从无人机的发展现状以及各国舰艇无人机的应用实际出发，以海陆环境差异为依据，分析各型舰艇无人机装船需求，为我国海警舰艇无人机的选型提供参考。