战场快递要来了?
2019-09-03吴越
吴越
美军研发的联合精确空投系统
消费不起的空投补给
早在海湾战争时期,美军就对如何保证快速机动部队能够及时获得充裕的补给进行了尝试。但当时以美国为首的联合国军完全掌握了制空权,在地面作战中也势如破竹,在整个海湾战争过程中,对于快速而精确的后勤补给需求并不强烈。
海湾战争之后,美军认为未来类似的大兵团作战将极其罕见,而在小规模部队参与的低烈度冲突中,美军对于后勤保障的高货运量需求问题就浮出水面。由于缺乏足够的护送兵力,地面运输虽然费用最低、效果最好,却也是最有可能遭到敌方伏击。相比之下,空中运输虽然费用较高,但从反应速度和安全性方面来看,都是可以接受的。
为了改进现代小规模作战中,对战区部队的快速和精确补给能力,美军在21世纪初研发了联合精确空投系统(JPADS)。该系统目前有6种空投载荷规格,有效载荷从45千克到11吨。通过使用GPS制导和柔性冲压滑翔翼伞技术,JPADS可以将补给准确投送到目的地点。JPADS已在阿富汗战争和伊拉克战争中大量使用,成功率很高,颇受部队好评。
但在阿富汗战争中,JPADS系统也暴露了不少缺陷。由于阿富汗地区山地多,山区风力多变,使得JPADS 90米的投放精度变得无法接受。士兵们有时需要下到山谷底部,甚至爬上另一个山头,才能取回“近在咫尺”的补给物资。为了避免遭到伏击,现场指挥官多数情况下只能放弃补给。另外,JPADS翼伞体积庞大——4500千克级载荷使用的伞衣面积高达325平方米,在实战条件下前线官兵难以回收伞具,使其“可重复使用”的设计变得毫无意义。据官方数据统计,在2011年,驻阿富汗美军使用JPADS系统向部队投放了约36320吨补给物资,平均每套JPADS系统的使用成本高达29700美元。另外,JPADS系统一般由C-130或C-17运输机负责投放,这些运输机任务繁重,必须严格按照调度流程,提前72小时申请。而很多前线补给都是紧急任务,此时只能依靠直升机运输。
为此,美国海军陆战队一直在研究利用无人机系统执行后勤保障任务的方法,使之能在复杂战场实现精准空投。2009年8月,美国海军陆战队作战实验室(MCWL)与波音公司和洛克希德·马丁/卡曼团队签订了货运无人机鉴定评估协议。2010年12月,洛马/卡曼团队中标。海军陆战队提出的要求是可以在24小时内运输9吨物资,这也是海军陆战队一个连的日补给量。K-MAX无人直升机共完成480次飞行,累计飞行时间约500小时,运送物资共计725吨。在“持久自由”作战行动期间,K-MAX无人直升机也进行了实战使用,并取得了不错的成绩。K-MAX最终被放弃,原因是其使用成本为UH-60“黑鹰”直升机的4倍以上,海军陆战队实在消费不起。
K-MAX 曾经在阿富汗进行过应用,该机曾在1个半小时内将1600千克物资从美军营地运送到前线作战部队。
无人货运滑翔机3D模型。
俄式的美军装备
因此,物流滑翔机公司的新产品应运而生。物流滑翔机公司研发的无人货运滑翔机目前有两个型号。最早、也是较小的型号是LG-1K滑翔机,全长3.2米,翼展7.1米,有效载重为320千克。而放大版的LG-2K滑翔机全长3.9米,翼展8.3米,有效载重为725千克。LG-2K滑翔机是为了满足海军陆战队“机动目标补给”(STOM)的要求而设计的,尺寸为满足运输机搭载经过了优化,海军陆战队的MV-22B倾转旋翼机—次可以携带4架,CH-53K重型运输直升机可以携带8架,而岸基的KC-130J加油/运输机可携带数量多达18架。
在气动布局上,这两种无人货运滑翔机是完全一致的,均采用了便于生产的长方形机体,钝四棱台机头,四棱锥型机尾。带单桁架撑杆的平直式上单翼采用折刀式收折结构,储存时可以收折回机体上方,以减小体积,投放后向前展开。H型尾翼安装在机尾处,以提供适当的操纵能力。
物流滑翔机公司首席研究员马蒂·苏利古向媒体表示,如果是要向一个坐标点空投大量补给物资,那么还是现有的标准降落伞“空投集装箱货运系统”(CDS)效果最好。然而,当需要同时向多个地点投放补给品时,在空中某个合适的中转点投放多架无人货运滑翔机,然后飞向各个补给位置,将会是更高效的方法。
为了降低成本,目前的LG-1K和LG-2K无人货运滑翔机都是采用可以抵抗一般风雨侵蚀的薄胶合板作为机身外壳材料,仅在翼根前方增设两根铝合金短纵梁,以增强载荷舱强度。采用的平直翼型具有良好的升阻比,可以使LG-2K达到15:1的滑翔比。H型尾翼具有良好的抗尾旋能力,以对付投放初期飞行姿态变化剧烈、有较大的俯仰和偏航调整的问题。物流滑翔机公司与加州大学戴维斯分校合作开发了基于一次性商用元器件的自动飞行控制器,可实现基于GPS的航路点导航,利用蓄电池作为动力,驱动电动舵面,以控制无人滑翔机准确飞向目标区域。
LG-2K滑翔机的最大投放距离可达120千米,大约是JPADS翼伞系统的三倍,大幅度扩大了有效投放区域,同时载机无需进入敌火力威胁区,也提高了载机的安全性。“你可以只用—架运输机从机尾放出几架滑翔機,并到达几个地点,而不是飞过一群直升机,还需要停下来卸货。”美国新安全中心负责20YY战争计划的项目主任鲍尔-沙尔说,“它将允许在更恶劣的环境中、更快速地进行分散补给。”
如果补给地点地形较为平坦,无人滑翔机可以采用水平方式接地,直接以机腹着陆。若是情况不允许进行水平着陆,例如对山头狭小区域、或者是人口稠密的城市地区进行投放时,需要配置选装的降落伞,在目标上方以垂直方式打开降落伞,机头触地进行着陆,机头盖在被压碎的过程中可以吸收着陆时的冲击力,从而保证物资的安全。根据物流滑翔机公司宣称的数据,LG-2K滑翔机在选配降落伞时,价格与CDS相当,约为11000美元,而不需要使用昂贵的降落伞时,价格可以下降到4500美元。另有媒体估计,每架无人滑翔机的成本其实只需花费1500-3000美元。
目前,物流滑翔机公司已经对LG-1K和LG-2K无人货运滑翔机进行了12次投放试验,累计飞行时间54分钟。其中一半次数是从“空中货车”运输机上进行投放,另外一半是从直升机上吊挂投放。在飞行模式方面,有7次是无线电遥控飞行,5次是自主飞行。LG-1K的公布投放参数为高度5000米、速度280千米/小时,而LG-2K在2018年10月飞行测试的公布投放参数为高度2400米、速度240千米/小时。
马蒂·苏利古声称,物流滑翔机公司目前正在寻求一份合同,使其能够解决无人货运滑翔机自动化生产的问题。“我们(可能)需要几年时间,才能想出一种大规模生产滑翔机的方法。”马蒂·苏利古说。根据他的设想,未来的无人货运滑翔机将会由多个分包商协作生产。“这要求的生产技术和公差配合完全是家具式的,它更像是俄罗斯式的(简单、廉价)设计,而不是美国式的。”他总结说,“我们的想法是真正的降低成本。”
责任编辑:王鑫邦