2020年国外军用无人机发展综述(上)
2020-11-09朱超磊
朱超磊
中国航空工业发展研究中心
2020年,军用无人机与技术快速发展,并在世界范围内迅速扩散运用,引发现代军事战场形态和航空装备体系的深刻变革。本文通过梳理2020年世界军用无人机采购与部署进展,军事演练与作战运用案例,技术研发和演示验证项目,系统化总结军用无人机与技术发展态势。
国际竞争环境日趋复杂,军事装备发展与技术革新持续加速。国外军用无人机现役装备能力提升,新研型号装备发展、新概念平台推进、新技术应用等方面取得极大突破。同时,随着军用无人机技术在世界范围持续扩散,世界各国竞相研发无人机,相关军贸市场日益活跃,促使无人机在中东等低对抗战场环境大量使用,对军事作战样式变革产生重大影响。
2020年国外军用无人机发展态势回顾
国外军用无人机装备及技术发展概述
2020年以来,国外在军用无人机装备研发与技术探索方面的投入不断增加,以美国为代表的无人机大国一方面持续推进现役无人机型号的改进升级,加快机载传感器、数据链、动力等能力提升,推动实战能力生成。另一方面瞄准未来强对抗作战需求,发展“下一代多用途无人机”等新型无人机平台,大力推进具备高隐身、制空作战、智能化无人机平台发展,加快形成适应未来战场的无人机装备。技术方面,无人机研发周期短,有利于人工智能等新兴技术的快速迭代运用。国外对加快推进有人/无人协同技术、无人机集群技术、无人机自主技术等关键技术攻关,大量开展相关研究与演示验证工作,加速新技术在无人机领域优先运用。国外2020年在无人机装备技术发展方面的工作主要有。
(1)在研无人机型号取得多项进展
通用原子航空系统公司(下称通用原子)生产型MQ-9B无人机、美陆军V-“蝙蝠”(V-BAT)垂直起降无人机、BAE系统公司“相位”-35(PHASA-35)太阳能无人机、俄“达恩”-M(Dan-M)无人机完成首飞;美海军持续推进MQ-25A试飞验证工作,并增购3架原型机;法国开展多轮“神经元”无人机飞行试验,用于支撑法德未来空战系统项目开发;多型空射无人机完成飞行试验,为直升机提供扩展性任务能力。澳大利亚海军开展S-100无人机上舰试验,加速舰载无人机投入使用。土耳其贝卡尔公司完成“突袭者”(Akinci)重型察打一体无人机关键设计评审,进一步提升在军贸市场的竞争力。
(2)现役无人机型号性能持续提升
美空军为MQ-9无人机扩展了包括武器载荷、智能吊舱、激光卫星通信、电子支援吊舱等多种系统性能,美陆军开展多次MQ-1C无人机多域作战演示验证,诺格公司为“全球鹰”无人机开发新型传感器,航空环境公司升级“大乌鸦”无人机,美升级多型无人机性能,极大提高了其在多域战场环境中的多样化任务能力。
图1 挂载加油储箱的MQ-25A无人机。
图2 MQ-“下一代”无人机与F-35协同作战概念图。
(3)新型无人机型号不断增加
美空军发布MQ-“下一代”(MQNext)无人机信息征询书,期望在2030年左右替换现役MQ-9无人机,美陆军启动空射效应无人机项目研发,并开展RQ-7无人机替代型号评估,航空环境公司公开新型“弹簧刀”600巡飞弹;俄罗斯公开无人僚机、大型无人运输机等多型先进无人机研制计划;澳大利亚寻求“影子”200无人机替代型号。此外,以色列、印度、沙特、阿联酋等国也相继公开新型无人机研制情况。
(4)新概念无人机快速形成装备
近年来,美国等国陆续推出“低成本可消耗”、“忠诚僚机”等新概念无人机,加快推进新质作战能力生产。2020年,克拉托斯启动XQ-58A无人机生产,预计20201年交付美国空军。波音公司首架“空中力量编队系统”原型机总装下线,并已开展低速和高速滑行测试,计划2021年内完成首飞。美空军授出多份“天空堡”原型机合同,加速在2023年形成初始作战能力。
(5)新技术催生无人机新质作战能力发展
(6)有人/无人协同作战技术
美军开展EA-18G“咆哮者”电子战飞机有人模态与无人模态编队飞行测试,俄罗斯开展“苏”-57无人模态试飞,奎奈蒂克公司完成直升机与无人机协同飞行验证,国外通过大量开展有人机的无人模态演示验证和无人机与多型有人机协同飞行验证,加速了有人机/无人机装备体系发展。
(7)无人机集群技术
美国持续推进“小精灵”、“集群冲刺”等项目试飞与关键技术攻关。法德将无人机蜂群纳入其“未来空战系统”(FCAS)下一代空战装备系统簇,提升拒止环境任务能力。英国组建“集群”无人机中队,并开展一系列评估测试,加速形成实战化无人机集群。
(8)无人机自主技术
美军在无人机领域加速开发和测试多种人工智能技术,提升无人机智能化数据处理和决策能力。在美国国防预研局(DARPA)“空战进化”项目虚拟空战挑战赛中,人工智能空战系统成功击败F-16飞行员,后续有望开展实机试验。
图3 美国防预研局“阿尔法格斗”试验海报。
国外军用无人机部署与运用大幅扩张
2020年以来,国际竞争环境日趋紧张,地区政治格局纷乱复杂,加剧了无人机在世界范围的部署运用。一方面,美国及其盟国加速将“海神”等大型无人机部署于西太平洋地区,加紧对我周边进行持久广域情监侦,极大威胁我情报安全。另一方面,中东多个地区爆发多场具有大国博弈背景的代理人战争,促使大量技术成熟的无人机投入战场,引起极大反响。
(1)国外军用无人机采购与部署持续推进
美国方面,2020年1月美海军首批两架MQ-4C“海神”无人机部署在关岛安德森空军基地,由美海军第19无人机巡逻中队负责操作和维护。2020年3月,美海军陆战队公布2030兵力结构设计,计划大力扩编远程火箭炮系统和无人系统,将现有无人机中队、军用无人机和无人地面系统数量均增加1倍。2020年7月,美国政府宣布对盟国及伙伴国军用无人机出口规定进行调整,放松了飞行速度不超过800km/h的大中型无人机出口限制,以应对中以等国在无人机外贸市场的激烈竞争,该行为进一步加剧了大中型无人机在国际军贸市场的扩张速度。2020年11月,美海军称其“潜射无人机系统”(SLUAS)已形成初始作战能力,并列装潜艇部队。此前,美海军已使用“洛杉矶”级攻击型核潜艇开展“潜射无人机系统”控制、视距外火控数据收集、水面和地面目标探测等多种任务测试。
图4 美国海军MQ-4C“海神”无人机。
韩国方面,2020年1月,韩国在庆尚南道的沙川空军基地部署并成立“全球鹰”无人机侦察中队,负责操作从美国采购的4架第30批次RQ-4“全球鹰”无人机。10月,韩国空军完成了最后1架“全球鹰”无人机的接收工作。
澳大利亚方面,2020年6月,澳大利亚相继宣布增购3架MQ-4C“海神”无人机,并计划于2025年前完成6架MQ-4C“海神”无人机的部署。
印度方面,2020年7月,印国防部公布了总价值约30亿美元的30架MQ-9无人机采购计划。此外,美国空军研究实验室(AFRL)已与印度初创公司签订联合开发无人机的协议。2020年11月,印度海军租用的两架MQ-9B“海上卫士”无人机,已驻扎在泰米尔纳德邦省拉贾利海军航空站,并开始执行情监侦等作战任务,此航空站也是印海军P-8I反潜巡逻机机队基地。
图5 菲律宾海军接收“扫描鹰”2无人机。
图6 俄罗斯高加索2020军事演习中的无人机。
菲律宾方面,2020年11月,菲海军在首都马尼拉附近的阿拉诺海军基地接收8架“扫描鹰”2无人机、2部发射架和1台地面控制站,总耗资约1480万美元。该无人机将装备菲海军第71无人机航空侦察中队,执行海上情报、监视与侦察任务。
阿富汗方面,2020年11月,阿国民军与美国海军空中战争中心签约一份采购合同,向英西图公司采购15架“扫描鹰”无人机、9套任务载荷和3架份备件,预计2021年7月完成交付。
巴西方面,2020年12月,接收首批波音公司“扫描鹰”无人机,并开展相关训练工作,计划于2021年实现列装。
乌克兰方面,2020年11月,向土耳其增购5架“旗手”TB2无人机,拟采购共计50架该型无人机,并计划在国内建立装配生产线,乌军方在近期军事演习中测试了“旗手”TB2无人机侦察、对地打击等战术任务能力。
(2)国外军用无人机演练与运用频次大幅增长
1)演习训练
2020年3月,俄东部军区在演习中使用“海雕”-10无人机为2S5式152mm自行火炮部队提供辅助瞄准,增加火炮远程打击精度。2020年8月,俄西部军区使用50多架无人机组成编队开展大规模演习训练。期间,无人机编队到达指定作战区域后开展侦察等任务,数据经数据链实时传输到圣彼得堡西部军区总部指挥中心以及野战指挥部,提供作战决策支持。
2020年8月,美空军在内华达州内利斯空军基地举行了大规模军事演习,评估F-35战斗机压制敌防空系统,以支持和保护B-2和RQ-170飞机安全执行任务的能力。
2020年9月,俄罗斯以南部战区为中心,开展了高加索2020军事演习。演习期间,俄军首次使用集群作战样式,在100~5000m高度层分散部署多型无人机,为地面部队提供精确目标指示和电子战等作战支援能力。此外,此次演习还借鉴叙利亚战场经验,重点开展了反无人机和巡飞弹试验。
2020年9月,以色列航宇工业公司(IAI)“苍鹭”无人机从英塞默起飞,降落在特拉维夫市本古里安大型国际机场,该公司自称世界首次。
2)作战运用
2020年1月,美军MQ-9“死神”无人机携带“海尔法”精确制导导弹在伊拉克巴格达机场成功刺杀伊朗苏莱曼尼少将,表明美国已将无人机定点清除战术运用于国家间战略博弈。
利比亚内战期间,利比亚国民军与民族团结武装力量冲突中,双方使用无人机执行上千次空袭行动,被称为“现代无人机战争”,表明在低对抗环境下,无人机已开始代替战斗机,成为空袭主战装备。
2020年2月,土耳其在“春天之盾”作战行动中大量使用本国生产的无人机,对叙利亚伊德利卜地区关键军事目标和作战人员实施持久侦察、电子战和空袭任务,毁伤包括俄制防空系统在内的大量军事目标。“春天之盾”行动是首次以正规军为作战对象,在正面战场系统性大规模使用无人机的军事行动。
2020年9月,亚美尼亚与阿塞拜疆在纳卡主权争议地区爆发大规模军事冲突。期间,阿塞拜疆出动大量无人侦察机、察打一体无人机、反辐射无人机,对亚美尼亚地面火炮、坦克、防空阵地等目标实施侦察和打击,并为阿后方火炮阵地提供精确目标指示,协助地面部队取得显著作战优势。在纳卡冲突中,无人机首次作为决胜力量,在主权国家间正面战场发挥了扭转战局的关键作用。
国外军用无人机与技术发展动态
结合2020年国外军用无人机相关发展动态,按照现役无人机、在研无人机、新型无人机、新概念无人机四种类别和有人/无人协同技术、无人机集群技术、无人机自主技术三项关键技术,梳理国外军用无人机领域的重要进展。
在研无人机
(1)生产型MQ-9B“天空卫士”无人机首飞
2020年3月,美国通用原子航空系统公司宣布,公司编号为BC03的生产型MQ-9B“天空卫士”无人机,在加利福尼亚州埃尔米拉奇地区完成首飞。MQ-9B“天空卫士”及其改型“海上卫士”无人机配装有通用原子“探测与规避系统”(DAAS),符合北约认证标准,可在民用空域运行。据悉,通用原子正在制造BC04号机,出厂后将交付英国皇家空军,成为英国皇家空军首架“保护者”RG Mk1察打一体无人机。此外,澳大利亚政府“空中”7003项目也选中MQ-9B,比利时政府已批准国防部开展采购MQ-9B的谈判工作。
(2)美陆军V-“蝙蝠”无人机首飞
2020年6月,美陆军第101空降师在肯塔基州坎贝尔堡军事基地完成马丁无人机公司垂直起降V-“蝙蝠”首飞,这是美国陆军未来司令部(AFC)对其“未来战术无人机系统”(FTUAS)开展能力评估的重要里程碑。“未来战术无人机系统”项目是美陆军未来垂直起降无人机现代化计划的关键组成。该无人机最大飞行速度167千米/小时,有效载荷3.6千克,可携带光电/红外、信号情报系统(SIGINT)、蜂窝通信系统(4G/LET)等多种情监侦和通信载荷。
(3)“相位”-35太阳能无人机首飞
2020年2月,BAE系统公司与棱镜(Prismatic)公司联合研制的“相位”-35太阳能无人机在南澳大利亚空军伍麦拉(Woomera)试验场成功完成首飞。“相位”-35无人机翼展35m,白天由太阳能供电,夜间由电池供电。该机在平流层飞行,不受天气和常规空中管制影响,可作为“高空伪卫星”,提供持久稳定的监视、通信和安全应用程序平台,该项目计划经12个月试飞后,交付客户初始运营。
(4)俄“达恩”-M无人机首飞
2020年9月,俄罗斯先进研究基金会在南部阿斯特拉罕地区成功完成“达恩”-M无人机首飞,飞行时间19min。该无人机最大起飞重量370kg,最大飞行速度676km/h,其配装的MGTD-125E发动机主要部件由3D打印制成,俄预计在2021~2022年启动该型发动机的生产。
(5)美海军增购3架MQ-25A无人加油机
图7 苏莱曼尼遇袭现场图片。
图8 V-“蝙蝠”无人机及其操控设备。
2020年4月,美国海军授予波音公司一份价值8470万美元的合同,用于增购3架MQ-25A“黄貂鱼”无人加油机,预计于2024年8月完成交付,加上波音公司2018年8月获得的4架原型机合同,MQ-25A原型机总数已达到7架。编号为T1的首架MQ-25A于2019年9月完成首飞,累计飞行时间已超过30h,波音公司正在开展T1无人机左侧翼下挂载空中加油储箱的相关测试和数据采集,并计划2021年开始向美海军交付MQ-25A工程、制造和开发样机。2020年12月,美国海军首次试飞了携带空中加油储箱(ARS)的MQ-25A无人机,试飞共持续2.5h,主要用于测试空中加油储箱的气动学特性。
(6)法国选用“神经元”推进未来空战系统项目
2020年2月,法国国防采办局(DGA)对外透露,达索航空公司(Dassault Aviation)“神经元”无人战斗机验证机已完成第5轮飞行试验。期间,“神经元”验证机与5架“阵风”战斗机、1架预警机在协同作战环境中开展了多种战术构型试飞,旨在研究隐身无人战斗机作战运用方法,包括探索该类无人机的战术防御手段,为未来空战系统项目的未来决策提供进一步数据支持。
(7)欧洲持续推进“欧洲无人机”项目
图9 BAE系统公司“相位”-35太阳能无人机首飞。
图10 法德未来空战系统包含多型无人装备。
2020年11月,空客公司与欧洲联合军备合作组织达成协议,参与“欧洲无人机”下一代中空长航时无人机的开发和生产。该项目由OCCAR管理,德国、法国、西班牙和意大利四国共同推进,主要承包商空客德国公司、达索航空公司和莱昂纳多公司,已于2020年6月提交了项目投标书,预计2021年初签订采购合同。“欧洲无人机”无人机计划在空客公司德国曼兴工厂进行总装。
(8)“雀鹰”无人机开展飞行演示
2020年9月,通用原子完成“雀鹰”(Sparrowhawk)无人机飞行演示,该无人机可由通用原子无人机平台空中发射和回收,此次测试载机为MQ-9A。“雀鹰”作为美国防预研局“小精灵”计划的拓展,进一步优化了小型无人机空中发射与回收技术,降低了无人机部署成本,扩展了MQ-9等无人机新的任务能力。此次演示验证中,还使用了“先进作战管理系统”、“拒止环境中协同作战”等多个项目的技术成果,提升了系统认知、处理和协作能力。
(9)美陆军开展AlTIUS-600空射无人机测试
2020年5月,美国陆军作战能力发展司令部(CCDC)所属航空与导弹研发与工程制造中心组织了一系列UH-60“黑鹰”直升机空中发射AlTIUS-600察打一体无人机的测试。AlTIUS-600无人机采取人在环路控制,在33m高度发射后可为其他作战单元提供战场态势感知信息,也可对地面时敏目标实施打击,任务结束后可按照地面控制站预设程序飞行到指定地点,完成回收。
图11 德、法、西、意四国合作开发“欧洲无人机”。
(10)澳海军开展S-100无人机上舰试验
2020年7月,澳大利亚皇家海军822X中队已开始在位于澳大利亚东海岸的澳新军团级护卫舰上开展S-100无人直升机上舰试验,目的是收集飞行数据。该试验是澳大利亚海军小型项目(Navy Minor Project,NMP)1942计 划的一部分,旨在为澳大利亚海军舰艇配备临时垂直起降舰载无人机系统。12月,法国海军采购了两套S-100无人直升机系统,包含四架无人直升机平台,计划部署于两艘“西北风”级两栖攻击舰,这是欧洲首次将旋翼无人机集成到两栖攻击舰的战斗系统,用于提升情报、监视和侦察(ISR)能力。
(11)“突袭者”无人机完成关键设计评审
2020年9月,土耳其贝卡尔(Baykar)公司完成“突袭者”重型察打一体无人机的关键设计评审。该机翼展20m,配装两台乌克兰AI-450涡轮螺旋桨发动机,机上嵌入人工智能航电设备,可提供高效信号处理、数据融合与态势感知能力。首架“突袭者”原型机于2019年12月完成首飞,飞行时间16min。
现役无人机
(1)MQ-9携带8枚“海尔法”导弹试飞
2020年9月,美空军第556测试和评估中队完成MQ-9无人机首次携带8枚AGM-114“海尔法”导弹的试飞测试。此前,MQ-9无人机两侧机翼挂架只可携带4枚“海尔法”导弹。美空军称,按计划2020年底前推出MQ-9A软件系统升级包,升级后可将“海尔法”导弹挂载于燃料箱或227kg炸弹挂架,该导弹挂载能力有望翻倍。
(2)MQ-9集成“敏捷秃鹰”智能吊舱试飞
2020年9月,美国通用原子宣布完成MQ-9“死神”无人机与“敏捷秃鹰”吊舱的集成和试飞。该吊舱由美空军研究实验室研制,具有高速数据处理和机器学习能力,可融合处理光电/红外、合成孔径雷达等多种机载传感器信息,提供目标自动探测、跟踪、关联和识别功能,极大降低平台间通信带宽要求,推动平台间信息共享。
图12 美陆军AlTIUS-600空射无人机。
图13 法国海军已采购S-100无人直升机系统。
(3)MQ-9无人机机载激光卫星通信系统地面试验完成
2020年2月,美国通用原子宣布,MQ-9无人机机载激光通信系统(ALCoS)在西班牙加那利群岛特内里费岛的光学天文台成功完成地面试验。期间,该光学天文台使用机载激光通信系统与“阿尔法星”(Alphasat)静地轨道卫星配装的LCT 135激光通信终端成功建立闭合连接,验证了系统捕获、跟踪能力和连接所需功率。这是尺寸、重量和功耗可匹配中空长航时无人机的空对天激光通信系统的首次演示验证,该系统可在1.064μm和1.550μm两个波段下工作,旨在为无人机提供低可截获概率(LPI)和低可检测概率(LPD)的通信链路。
图14 携带8枚“海尔法”导弹的MQ-9无人机。
图15 一架挂载“敏捷秃鹰”智能吊舱的MQ-9无人机。
(4)MQ-9无人机加装电子支援吊舱
2020年9月,通用原子航空系统公司在MQ-9无人机集成了莱昂纳多公司“鼠尾草” 750(Sage 750)电子支援传感器吊舱,以实现对地空/舰空导弹雷达制导波束等辐射源的搜索定位、类型识别,并可将数据实时传输给其他传感器,以支持后续电子干扰等行动,提升无人机电子防御能力。此外,“鼠尾草” 750吊舱还能够对辐射源数据进行记录,支持作战部队进一步分析辐射源信号,建立相应电子对抗数据库。
(5)增程型MQ-1C开展多域作战演示验证
2020年7月,通用原子完成了增程型MQ-1C“灰鹰”无人机为期一个月的飞行演示,这是美国陆军自2019年11月以来在尤马试验场进行的第三次该系列演示。期间,该公司展示了增程型“灰鹰”长达40h的续航时间,同时验证了利用远程传感器、空中发射效应(ALE)武器和可扩展指挥控制(SC2)设备提供多域探测、识别、定位和报告(DILR)目标数据,支持美陆军远程精确火力(LRPF)系统等能力。该无人机携带第30A批次“山猫”合成孔径雷达/地面移动目标指示器(SAR/GMTI),可探测75km范围内的多类军事目标,“里约尼诺”轻质通信情报系统可在7000m高空探测远在250km处的目标发射机。
(6)诺格开发“全球鹰”新型传感器
2020年9月,美国诺格公司开始交付“全球鹰”高空长航时无人机升级型MS-177多光谱照相系统、AN/ASQ-230系统,以增强美国空军和地理作战司令部多光谱成像能力和信号情报收集能力。2020年12月,美国国家航空航天局(NASA)授予诺格公司一份价值7000万美元的“天际”(SkyRange)无人机项目合同,旨在提升“全球鹰”无人机多传感器集成能力,项目已开展“全球鹰”机载多传感器研制、相关地面和飞行试验。
(7)航空环境升级美军“大乌鸦”无人机
2020年7月,航空环境公司根据与美国陆军签订的多年期小型无人机合同,正在对“大乌鸦”战术无人机机队进行航空电子设备和数据链升级,预计两年内完成其无线电频率更换。航空环境公司“大乌鸦”无人机是手抛式无人机,主要用于低空情监侦(ISR)作战行动。
图16 增程型MQ-1C“灰鹰”无人机。
(未完待续)