发展之中的舰载无人机
2018-09-10康辉
康辉
目前许多国家在发展海上舰载无人机,以加强海上C41SR能力,执行各种近距离监视任务,与大型有人驾驶侦察机,海上巡逻机( MPA)或直升机相比其成本要低的多。
美国的MQ-25无人机项目
美国海军此前一直在实施“无人驾驶舰载发射机载监视和打击”( Uclass)计划,希望研制一种远程、可生存的监视和打击无人机,但是美国海军在2016年取消了改计划,而是代之以一个新的“基于航空母舰的空中加油系统”(CBARS)计划,要求工业界能提供一种首先具有空中加油能力,其次才具有情报、监视及侦察(ISR)能力的舰载无人机,并把这种飞机命名为MQ-25“黄貂鱼”(Stingray),因为MQ-25“黄貂鱼”要在航空母舰使用,所以不能像常规飞机一样,从900~1800m陆基跑道上起飞,而是必须能在航空母舰甲板上用弹射发射器弹射起飞,并能在甲板上拦阻着陆,同时不再再强调无人机的隐身生存能力,以加快研制进度,计划价值估计数十亿美元。
因为目前美国海军缺乏专用的舰载加油机,只能由F/A-18E/F“超级大黄蜂”搭载加油吊舱进行“伙伴”加油。根据统计,目前有约20%~30%的F/A-18E/F负责执行空中加油任务,从而严重限制了航母舰载机群的任务半径、出动频率和攻防能力。而根据美国海军发布的招标书表明,要求这种MQ-25“黄貂鱼”能携带不少于约6350kg的燃油,在距航空母舰920km外对4~6架舰载机实施空中加油,从而将F/A-18E/F“超级大黄蜂”,从“伙伴加油”任务中解脱出来。
美国海军航空系统司令部称,如果MQ-25能够满足上述要求,将使舰载机的作战半径能在现有基础上扩大480~640km,滞空时间和活动范围也将成倍提高,配合已列装的和正在研制的多种高精度远程打击武器,将使舰载机有能力深入对手的内陆发动打击,或大大扩展航母编队的防空警戒、截击和反潜区域,如使F/A-18E/F战斗机的任务半径从目前的725km延伸至1300km以上。
同时,MQ-25“黄貂鱼”也能装备用于情报、监视与侦察(ISR)的传感器转塔和海事监视雷达,并且满足适用于在航空母舰上使用的尺寸、重量、功率和系统冷却要求。
美国海军航空系统司令部( Navair)于2017年10月4日正式发出了MQ-25“黄貂鱼”计划的正式招标书,波音幻影工厂、洛马臭鼬工厂和通用原子航空系统公司( GA-ASI)三家公司,分别向美国海军航空系统司令部提出了各自的截然不同的MQ-25“黄貂鱼”设计方案,美国海军预计将在2018年8月最终确定一个合同商,以固定价格研制合同制造最初的4架工程和研制原型机(EMD l-4),但如果过渡到生产阶段,美国海军的采购量可能为72架。
英国的SULSA
2015年,英国皇家海军(RN)在南安普顿大学协助下,试验了一架用尼龙材料激光烧结的3D打印的小型无人机,从一英国皇家海军“HMS保护者”冰川巡逻舰上起飞,进入了南极海域,引导冰川巡逻舰透过海洋的厚冰找到航行的路线,圆满地完成了任务。
这架被称为“南安普敦大学激光烧结飞机”(SULSA)的无人机重量3kg,翼展长度将近1.5m,只有四个部件,无需使用工具即可组装,巡航速度为92.6km/h,飞行时间大约为1h,飞行时通过舰上的一台笔记本电脑来控制,由于发动机较小,飞行中不会发出多大的噪声,虽然比英国皇家海军使用的“扫描鹰”(ScanEagle)无人机体积更小且技术含量更低,但却可以通过机上携带的摄像机从空中拍摄到的详细的周边环境照片,实时传输到巡逻舰上为舰上人员提供了实时高质量的信息,而成本不超过7,000英镑($9,200),还不到一架舰载武装直升机飞行1h的成本。
美国的“郊狼”
同时在大洋彼岸的美国海军办公室研究(ONR)也在研究小型无人机作为海上情报、监视与侦察(ISR)、反潜战(ASW)的作战平台,特别提出了采用发射多无人机的集群战术的“低成本无人机集群技术”(LOCUST)计划,进行了一系列无人机集群技术验证工作,由于这类无人机体积较小,可方便整合到舰船、装甲车辆、大型飞机等平台之上,通过发射管将大量的可进行数据共享、自主协同的无人机快速连续发射至空中,然后有目的性地集群飞行、协同配合,对敌方目标执行侦察、打击任務。为此,美国雷神无人机系统公司先在某沙漠的一个试验场,用不到Imin的时间内发射了30架“郊狼”(Coyote)无人机,进行了集群作战的演习,接着在2016年7月底又和美国海军办公室研究合作,在墨西哥湾从一舰船的甲板上进行了海上同样的试验。
“郊狼”无人机长度0.91m、翼展1.47m、重量5.9kg,最大飞行高度6100m,可携带0.9kg的战斗部,同时可加装1.8kg的任务载荷,包括ASW磁异常探测以及一些其他任务载荷,从舰上或从空中如从P-3或P-8反潜飞机上的声纳浮筒或普通发射管中发射,可在不依赖GPS的环境下,基于光电/红外传感器及惯导装置进行导航,飞行时间可达90min。
虽然在平时一次发射20~30架这种一次性的无人机进行ISR的扫描机动,不是太实际,但同时发射用2~3架还是有很有优势的,特别是使用这些无人机可以更接近水面,更好地了解正在发生的事情。
西班牙海军的“扫描鹰”
2015年,西班牙海军将一架美国英西图公司的“扫描鹰”战术无人机部署在ESPS加利西亚舰船上,与两架SH-3D海王直升机一起作为舰载作战飞机的一部分。虽然“扫描鹰”的飞行距离不能与“捕食者”相当,但是续航能力是相似的,从而提供了一个持续的ISR能力,远远扩展了母舰的视野。2016年,西班牙海军又将另一架“扫描鹰”部署在ESPS圣玛丽亚舰上。
一个“扫描鹰”无人机系统包括两架无人机、一个地面或舰上控制工作站、通信系统、弹射起飞装置、空中阻拦钩回收装置和运输贮藏箱,机身长1.22m,翼展3.05m,全重15kg,最大飞行速度129.5km/h,续航能力15~48h,最大飞行高度4900m,机翼可折叠后放入贮藏箱,机载的数字摄像机可以180°自由转动,具有全景、倾角和放大摄录功能,也可装载红外摄像机进行夜间侦察或集成其他传感器。
最近英西图公司得到合同一份,为美国海岸警卫队提供“扫描鹰”无人机的服务。为此,英西图公司进一步改进了“扫描鹰”的性能,特别是安装了一种名为“红隼”(Kestrel)的海上探测和测距传感器(ViDAR)。ViDAR系统基本上是一个“光学雷达”传感器,包括一个9兆像素20°视野的光学照相机,可以进行180°的自动分步扫描,从而实现广角覆盖用于海洋表面的扫描,能将目标从海洋背景中区分出来,传感器的软件算法能分别描述浪端泡沫和太阳强光、小船和筏子,图像尺寸可能只有几个像素那么大。
将ViDAR传感器系统安装在正在服役的D批次“扫描鹰”上后,并不会影响常规的光电/红外传感器的使用,而将这种ViDAR自主探测系统用于海上的电光图像后,覆盖的面积比目前使用的光电传感器达80倍。
萄牙AR3“净射线”
在2016中东无人机展上,葡萄牙Tekever公司展示了一种AR3“净射线”(Net Ray)舰载无人机。这是一种新型的、轻量级的小型船载无人机,空重14kg,可携带8kg任务载荷,包括一套有效射程为46km的雷达和取决于客户需求安装各种光电/红外传感器,可以在小型船舶上使用,包括搜索、救援、监视、非法渔业控制,海上巡逻和污染检测。
目前,AR3“净射线”的续航时间为lOh,视距通讯距离可达80km,能执行包括ISTAR、污染监测、基础设施监督和通信支持等任务。
除了AR3“净射线”,Tekever公司公司还研制了更大的此外AR5“生命射线”(Life Ray)的舰载无人机,翼展4.3m,能携带重50kg的任务载荷,续航时间8~12h和有更大的使用距离,任务载荷包括高清晰度和红外摄像机、人工合成雷达、激光雷达(LIDAR)和敌我识别系统,有广域监视功能和SATCOM的功能。目前,这种无人机只能在L波段工作,但Tekever公司正在开发Ka波段能力。现在AR5已经作为欧洲Rhapsody计划的一部分,用于测试在各种海上情况下舰载无人机的使用。
德事隆系统的“航空探测器”
舰载固定翼无人机虽然为舰船提供了远程侦察能力,但要占用舰船甲板一定的空间,特别是如果舰船有其他甲板设备,就会有很大的不便。为此德事隆系统公司正在研制“航空探测器”Mk4.7具有垂直起降能力的4旋翼舰载无人机。
“航空探测器”Mk4.7采用高机翼、双梁和倒V字型尾翼,在每一根梁的前端和后端分別设计了一个用电池驱动的旋翼,总共4个旋翼用以提供飞机的垂直起降能力,机身后还有一个推进螺旋桨,用以提供前飞的推力,机翼翼展为3.6m、最大起飞重量为36kg、11470Cm3的机身任务载荷舱内装有昼/夜电光红外设备和激光指示器,由于采用了开放式架构的模块化任务载荷,可以按需要加装其他任务载荷,如信号情报系统等,而无人机的重心也可以根据任务载荷进行调整,再加上无人机的垂直起降能力,从而取消了对发射器及回收网的需求。
此外,“航空探测器”Mk4.7无人机的续航时间为16h,因此用两架无人机就可以在站位上实现全天时全天候覆盖。
现在,德事隆系统正在努力把能同时完成多个任务的灵活性,引入“航空探测器”Mk4.7系统中,例如携带四种不同的任务载荷,从而能在一次出动中完成同时发生的四个不同的任务,这些任务载荷可以包括能昼夜使用的光电/红外实时全动视频、用于超视距通信的中继信号情报、用于电子战能力的SIGINT任务载荷和用于安全通信的移动ad-hoc网络。