美国军用无人运输直升机的发展与分析

2019-04-28叶文辉姚海涛

电子技术与软件工程 2019年3期

文/叶文辉姚海涛

1 引言

近几年复合材料、动力系统、传感器等新技术的发展，推动了无人直升机技术的发展，各国也投入越来越多的资金进行无人直升机技术的研究。作为世界头号军事强国的美国，研发了不同用途的多种型号无人直升机，其中就包含无人运输直升机。本文主要介绍美国几种无人运输直升机的发展，并分析了无人运输直升机相较于有人运输直升机的优势，据此提出了几点无人运输直升机发展的思路和建议。

2 美国无人运输直升机的发展由来

美国国防部2005年发布的无人直升机系统路线图中，对无人直升机的发展需求进行了规划。按照该路线图的规划看出，美军正积极推动无人运输直升机的研制。另外，911事件后，以美国为首的联军对阿富汗发动了针对基地组织和塔利班的反恐战争，但是美国军方在阿富汗战争中一直面临着十分棘手的后勤物资补给难题。阿富汗境内高山林立、地形崎岖，依靠汽车运送弹药和给养的方式存在运输成本高昂、连续补给困难等问题，特别是数量庞大的简易爆炸装置令美军十分头疼，而采用有人驾驶运输直升机，一旦被击落，就难免机毁人亡的局面。为解决这一难题，美国军方开始寻求新的为前线基地提供物质补给的方式。美国军方在观看了K-MAX无人直升机的飞行演示后，认为其有能力取代有人运输直升机实施空中补给，立即着手评估各种垂直起降平台的性能，大力推动无人运输直升机的快速发展。

3 美国无人运输直升机发展现状

3.1 K-MAX无人直升机

K-MAX直升机是美国卡曼航空公司为伐木起重吊运作业而研制的有人驾驶起重吊运直升机。2007年3月，洛克希德·马丁公司与卡曼航宇公司签署了合作协议，决定以K-MAX直升机为基础，联手发展K-MAX无人直升机（简称K-MAX）。2008年11月K-MAX为美国海军陆战队进行飞行演示获得成功。2009年9月，洛克希德·马丁公司被授予一项合同，用于验证K-MAX在高原等极端环境下向前线基地运送货物的能力。2011年8月，K-MAX在快速反应评估(OBA)中击败了波音公司的A160T无人直升机，赢得了飞赴阿富汗进行实战评估的机会。2011年10月底，两架K-MAX被秘密派往阿富汗，开始进行历时6个月的实战评估，12月17日，K-MAX在世界上首次完成了货运任务，将弹药和给养空运到前线阵地，2012年底转入正式部署。在实际使用中，这种无人运输直升机每次可运送2吨物资，每天运送物资多达14吨。另外值得注意的是，从开始研制到正式部署使用仅耗时不到6年。K-MAX无人直升机如图1所示，参数如表1所示。

表1：K-MAX无人直升机参数

表2：A160T无人直升机参数

表3：无人黑鹰直升机参数

3.2 A160T无人直升机

A160“蜂鸟”无人直升机是1998年初由美国五角大楼下属的国防高级研究计划局(DARPA)与圣地亚哥的边界航空公司合作开发的一种无铰链刚性旋翼无人机。2004年5月，波音公司收购了边疆系统公司。2006年波音公司将A160无人直升机使用的活塞发动机换装为PW207D涡轮轴发动机（连续工作功率460千瓦，起飞功率520千瓦），A160T无人直升机由此诞生。2007年6月15日A160T首飞，12月10日，A160T进行试飞时发生坠机事故。恢复试飞后，在2008年创造了最大续航时间18.7小时的世界纪录。2009年9月，波音公司与洛克希德·马丁公司同时获得了验证货运型无人直升机的合同，2011在快速反应评估(OBA)中，虽然A160T无人直升机性能超过了基本要求，但仍然败给了K-MAX无人直升机。A160T无人直升机如图2所示，参数如表2所示。

3.3 无人黑鹰直升机

图1：K-MAX无人直升机

在美国国防高级研究计划局(DARPA)和美国陆军的资助下，西科斯基公司自主筹集了部分资金，开展了旋翼机的自主飞行技术验证研究。2010年初，西科斯基公司宣布研制无人驾驶的黑鹰直升机，用于验证美国陆军有人/无人空中运输(Mural)项目。在该项目中，西科斯基将最新版本的自主任务管理系统应用到了可选有人/无人驾驶的黑鹰演示验证机上，该演示验证项目在2014年4月结束。2015年3月，一架从美国陆军退役的UH-60A黑鹰直升机完成了可选有人/无人驾驶直升机初步设计。无人黑鹰直升机如图3所示，参数如表3所示。

图2：A160T无人直升机

4 无人运输直升机的优势

与有人运输直升机相比，无人运输直升机具有更优越的特殊情况下（不良视觉条件、危险环境等）的行动能力、自主性，并且具有与陆运相当的运输费用。

4.1 特殊情况下的行动能力

在不良视觉条件下，如恶劣气象环境、夜间等，迫使飞行员根据仪表操纵飞机，发生事故造成人员伤亡的可能性也会明显上升。不良视觉环境是飞行员在空间迷失方向的主要因素，美军每年都会发生由此造成意外事故。在一些危险环境下，有人运输直升机又面临着被击落的风险，在这种有人驾驶飞机不能安全运行的情况下，地面部队不仅无法按时接收物资补给，还可能造成机组人员的伤亡，而无人运输直升机用于执行特殊情况下的物资补给任务，很好的填补了这个能力缺口。