沙特军用无人机自主化发展路在何方?
2021-07-13周凯王利明徐卫东
周凯 王利明 徐卫东
2015年4月30日,一架“月神”被胡塞武装击毁并坠落在也门境内
侦察校射和察打一体无人机在近年来的中东乱局和纳卡冲突中,已逐渐成为能够左右战局发展的重要空中装备。作为年军费开支长期位居全球前三的沙特,自然也看到了这一装备的巨大商机,在国家发展转型大背景下采取多种方式提升本土研发生产能力。
军用无人机装备现状
作为中东地区最不差钱的国家之一,沙特军方现役三款无人机均为外购。
第一款是从德国EMT公司采购的“月神”2000侦察型无人机。该机从2000年起开始装备德国陆军,并跟随其在阿富汗使用,巴基斯坦陆军在2006年也曾采购这款无人机,但沙特的采购时间目前尚不明确。“月神”虽然在气动布局上和传统运动航模非常类似,但在诸如上翘的小型翼梢小翼、垂直尾翼布置在向下延伸的平尾端板、机身背部安装的动力舱,以及动力舱上方的全向机载数据终端天线等设计上独具特色,具备较强的外观辨识度。“月神”起飞重量40千克,机长2.36米,翼展4.17米,由于发动机舱的背负设计,让出了机头和机腹等位置便于布置多个侦察传感器,通常包括机头前方的一部彩色CCD,机头下方的一部小型SAR和后方下视光电传感器。借助弹力皮筋动力滑轨,“月神”能够采用地面零长发射架弹射起飞,并在返回安全地域后失速伞降回收。该型无人机的技术水平目前已经相对落后。
第二款是2010年左右从南非引进的“搜索者”400,这是一款非常经典的无人机型号。在中东各国纷纷列装中空长航时察打无人机的同时,沙特也正式装备了其第三款军用无人机。据美国巴德学院无人机研究中心报道,沙特在2014年从东亚某国引进了数架该机型,并在2017年直接引进了该型机的生产线,不但能满足自行生产需要,同时还可以帮助沙特成为中东地区该类机型的后勤维护保障基地。
无论是在2015年对也门境内胡塞武装开展的“果断风暴”行动,还是在利比亚冲突中,上述几款无人机都发挥了巨大作用,但也先后被击落多架。例如在2015年4月30日,一架“月神”被胡塞武装击毁并坠落在也门境内。去年12月21日,胡塞武装还公布了最近一次沙特的察打无人机在也门南部马里布省上空被击落的视频和随后坠落的残骸照片。
试飞中的标准版“西北风”无人机
切實的无人机装备需求
对于沙特而言,北部是长期处于冲突中的叙利亚和伊拉克,南部是也门政府军和胡塞武装的来回割据,东部是与美国形同水火的伊朗,西部则是常年处于分裂的苏丹,巨大的安全压力使其常年位居全球军购开支前三,其中绝大多数资金都用来外购军备和各类保障服务,仅有不到2%的资金最终流入国内,其国内国防工业仅有2个研究中心和7家公司。
按照沙特国内法规要求,国外军事承包商只能提供装备、训练和维护等服务,禁止其委托国内代理商出售武器,或者直接投资控股国内军工企业,防止与外方出现政治摩擦等情形下,外商控制国内军工制造领域会威胁到沙特自身国防安全。在卡舒吉事件发生后,作为沙特军备主要来源国的德国、比利时、芬兰、丹麦等就先后发布了针对沙特的武器出口禁令,给“台风”战机等装备的后勤维护带来了不确定因素。这一阶段绝大多数国外承包商都采用直接出口形式,仅有极少部分选择与沙特本土企业组成合资公司并在当地设厂。
自2015年萨勒曼执政后,在2016年4月和6月先后发布“2030愿景”和“2020国家转型计划”,力图全面实现国家经济发展转型。军工领域目标是计划全面引进国外先进军工技术,在提高自身国防自主化的同时提供充足的就业岗位,力争到2030年成为全球最大的25个武器生产国之一,并实现50%军费最终流入国内制造商。但沙特现有军工实力显然无法独立完成这一宏大愿景,2017年5月沙特公共投资基金(PIF)注资控股成立了国有军工企业,沙特军事工业公司(SAMI),负责军事工业的技术引进和生产制造。当年8月又设立了军事工业管理局(GAMI),负责制定、监督和管理国内军工行业发展,为符合条件的军工企业颁发行业准入许可证。上述举措的最终目的,都是希望引入国外先进技术,通过市场换技术的方式实现本土研发制造能力的提升。
土耳其威盛防务公司和沙特先进电子公司签署关于“西北风”无人机的转让合同
截止2020年12月12日,已经有美国、加拿大、土耳其、德国、西班牙、法国、乌克兰等国的洛马、波音、雷锡恩、L3、阿塞尔森、安东诺夫等24家国外企业,先后与沙特军事工业公司或其它沙特企业成立合资公司,涵盖直升机、舰船、弹药、电子战等多个领域,上述公司均为沙方控股。
沙特可谓是近年来被自杀式无人机袭击最多的国家,先后有多个重点要害目标例如油田、炼油厂以及油气储运设备遭到攻击,给国内经济造成极大损失。目前沙特军方在也门、利比亚等地直接参与或背后支援的军事行动仍在进行中,相较于屡出洋相的地面作战,无人机空中侦察和侦察打击一体化作战形式就成为沙特少有能拿得出手的战绩,无人机自然也就成为沙特军方紧迫的装备需求。
在国内巨大市场和政府、财团投资刺激之下,现阶段沙特在军用无人机自主化道路上呈现出直接购买技术、市场换技术和独立研发三管齐下的发展态势。
“猎隼”1无人机及其配套的M3和M4型精确制导弹药。
“猎隼”4无人机
“西北风”——典型的拿来主义
沙特先进电子防御公司是一家成立于2013年的私营军工企业,最初致力于无人机和电子战装备研发生产,目前有侦察型“西北风”,以及加长机翼的“西北风”SU 型察打无人机系统两款产品。
侦察型“西北风”原本是土耳其多家企业在竞争土国防部中空长航时察打无人机项目时的落选产品,由于土耳其威盛公司急于打开外销市场,因此先进电子公司在2017年与之合作顺利获得了“西北风”的全部技术资料,目前已经建立起“西北风”无人机的全套生产、训练、航材备件储备和销售体系。“西北风”是一款最大起飞重量为630千克的中空长航时无人机,气动布局上虽然采用了常规大展弦比机翼,但并未使用常见的V型尾翼推式布局,而采用了和常规轻型运动飞机相同的拉式常规尾翼布局。任务载荷主要以加拿大L3公司MX-15D或德国HENSOLDT公司的ARGOS-Ⅱ光电转塔为主,搭配土耳其洛克桑公司的MAM-C和MAM-L精确制导弹药,这一组合与贝卡公司经典的TB-2无人机基本一致。
2019年迪拜航展上,先进电子公司正式展出了“西北风”全尺寸模型,同年获得了沙特军事工业管理局颁发的国内军工产品生产许可。2020年7月14日,军事工业管理局表示已经启动了本土无人机生产,计划到2021年将制造6架,5年内将制造40架“西北风”。
“西北风”已经参加实战,在2019年年末和2021年1月7日,被胡塞武装分别在荷台达地区和焦夫省击落一架。其中前者坠海,仅有部分机身残骸被打捞上岸,后者虽坠地烧毁却留下了部分ARGOS-Ⅱ光电传感器残骸。但由于始终没有沙特空军采购的相关报道,因此这两架战损无人机到底归属先进电子公司还是沙特军方目前还无法确定。
“猎隼”——市场换技术的共赢方案
“猎隼”(SAKER)系列无人机由沙特科技城(KACST)与美国UAVOS无人机系统公司合作研制。
前者是沙特政府直属的国家级独立科研机构,向沙特国王等领导人提供与科技有关的咨询和建议,并协助本国各部门制定发展计划。后者则是一家美国私营无人机技术研发公司,主营无人机飞控、自主导航和制造集成等分系统解决方案。雙方合作早在2010年左右就已经开始,并先后研发出“猎隼”1一款目标型号和“猎隼”2、3、4三款验证机型号。
“猎隼”2是一型中程无人机,设计航速120千米/小时,最大飞行高度在5000米以下,航时约为8小时,测控半径早期为150千米,后期可升级到250千米。主要用于验证飞控和测控系统稳定性,光学传感器设备等基础任务载荷承载能力,以及低成本碳纤维机身制造等技术。“猎隼”3是一款起飞重量仅有4.5千克的轻型手抛侦察型无人机。“猎隼”4是一款最大起飞重量25千克的常规布局侦察型无人机,翼展3.75米,能够搭载5千克任务载荷,最大飞行高度约3600米,气动外形和“猎隼”2基本一致。按照沙特科技城介绍,上述三种型号合计生产了38架,最终都转为技术储备。
“猎隼”1则是近年来双方重点研发的目标机型,在2015年的阿布扎比防务展上首次亮相。该机采用常规气动布局,主翼翼展16米,为中单翼构型,水平尾翼两侧安装有垂尾,尾部为一具推进式活塞发动机,最大起飞重量1100千克。按照当时沙特科技城的介绍,该型机可装备卫通系统实现超视距作战,最大航程可达2500千米,续航时间长达24小时,并且能够在4800~6000米高度发射武器,计划在2018年完成项目研制。但从实际情况看,无论是卫通还是机载武器,双方都没能在2018年完成。
“猎隼”EV无人机概念图
先进电子和ESEN公司合作完成的ASEF多用途混合动力垂直起降型无人机
据2017年发布的视频显示,“猎隼”1在利雅得北部一处机场进行了试飞。2019年11月,沙特科技城研发人员表示,“猎隼”1的改进型“猎隼”1B,在4600米高度完成了导弹和炸弹的投放试验。从发布的资料看,其采用的M3和M4两款精确制导弹药,都有某国出口型弹药的影子。到2020年3月,该机完成了约500小时的昼夜间自主侦察、飞控导航任务试验,约1000小时的自动起降和链路通联任务试验,以及148千米/小时巡航速度及最大航时(19小时)状态下的双站双机场接力测控等项目,充分验证了无人机在恶劣沙漠环境下,搭载多种任务载荷的实际作战能力,同时对双方合作研制的各类机载设备、地面控制站、地面数据终端、保障设备等分系统进行了稳定性验证。此时官方发布的技术数据相对防务展上的已经真实许多,最大起飞重量为1200千克,最大任务载荷270千克,其中机身内置170千克,两侧机翼各50千克;满油航时为19小时,最大航程2600千米。而从5000米的最大升限数据看,“猎隼”1B搭载的应该是非增压活塞发动机,并且安装有Ka波段卫通系统,能够在500~6000米高度之间发射精确制导武器。
“猎隼”1C首次公开是在2020年5月。作为“猎隼”1B的升级版本,“猎隼”1C通过换装带有襟翼结构的主翼、增加机内油箱容量、换装增压发动机、更大范围采用复合材料结构,同时增加冗余飞控系统,并对尾翼和机身进行一定修改完善,机动性和起降性能提升明显,燃油量增加一倍,最大续航时间增大到了30小时,最大飞行速度提升到了204千米/小时,最大升限也提高到了7000米。在机身自重降低到600千克的同时,该机最大任务载荷提升到了300千克。这一性能数据已经和同一起飞重量级别的早期型MQ-1相差无几。尽管该型号仍处于试飞阶段,但沙特科技城表示目前可随时供货。
需要指出的是,“猎隼”1 系列气动布局与南非“短尾鹰”无人机非常相似,但目前尚无证据表明两者间存在技术转移或合作。
“猎隼”EV则是在斯洛文尼亚蝙蝠运动飞机公司VIRUS-912双人运动飞机的基础上,搭载双方在先前几款机型上已经得到充分验证的成熟机载导航、飞控以及测控通信系统而来的多用途无人机系统,具备成本低廉,飞行性能稳定、系统研制短平快等优点。无人机最大起飞重量450千克,光电侦察和其它任务载荷主要通过翼下挂点搭载,目前已经完成了平台无人化改装,正在进行任务载荷集成。
“天空卫士”和ASEF——完全独立研发
相对于前两种方案中或多或少的外部技术支援,“天空卫士”和ASEF的沙特血统则要纯正的多。
“天空卫士”由苏丹王子高级技术研究所(PSATRI)的自主飞行器实验室自主研制。该研究所由沙特国王大学和沙特皇家空军在2008年成立,包含6个不同方向的实验室,旨在开展应用科学和技术研发,以支持沙特皇家空军提高作战能力,其中自主无人平台实验室致力于无人机发展。
2017年阿布扎比防务展上“天空卫士”首次亮相,并命名為“天空卫士”SG-03。无人机采用上单翼配合反V型双尾撑的尾部推式布局,机身和机翼等结构均由碳纤维制成,前起落架起飞后可收起,U型扁簧结构主起落架为不可收放式,最大起飞重量250千克,任务载荷50千克。从防务展上展示的模型看,前起落架前方安装一部L3公司的MX-10光电转塔。按照介绍,“天空卫士”还可以在机腹搭载一部与TB-2和“西北风”等察打无人机相同的MX-15型光电转塔。之所以不在机头位置安装,可能是由于MX-15光电转塔重42.5千克,而MX-10只有16.7千克重,使得飞行重心受到影响导致的。前后设备舱还可搭载通信转发器、电子支援设备,以及SAR雷达等载荷。
无人机尾部装有一具44马力电喷活塞发动机配合两叶木质桨,续航时间10小时,飞行高度可达5000米以上。测控系统采用S/C波段定向链路和UHF全向链路双备份形式。前者碟形天线布置在机背后部,后者棒状机载天线布置于机头,测控半径在200千米以内。无人机系统由2架无人机,一个地面控制站方舱,一个地面数据终端方舱和一个地面便携式控制站组成。
“天空卫士”的试飞工作于2017年在利雅得以西的阿卜度勒阿齐兹国王军事学院机场进行,2018年还公开展示了一款察打型号,两侧翼下可各携带一枚12千克激光制导炸弹,但具体型号未知。2020年12月23日,苏丹王子高级技术研究所与沙特军事工业公司签署协议,由后者负责“天空卫士”的量产工作,但目前并未获得军方订单。
防务展上的“天空卫士”SG-03缩比模型
先进电子公司的第二款无人机型号,是与本土主营航空航天领域的ESEN公司合作的ASEF多用途混合动力垂直起降型无人机。该机起飞重量96千克,任务载荷12千克,具备从海拔3000米地区进行垂直起降的能力,续航时间约10小时,巡航速度为114.8千米/小时,有固定式和便携式两种地面简易控制站,最大测控半径小于150千米。该机主打高可靠性,重要的导航、电气以及控制系统都采用多重冗余设计,采用抗干扰测控链路,在机身内置微型惯导系统帮助下,可在意外情况下盘旋等待链路重联,并在确定无法建立通联一段时间后自主返航,期间侦察数据可以缓存在机内存储装置内,待落地回收后人工下传。目前该型无人机仍处于研制试飞阶段。
沙特无人机产业发展的经验和教训
面对世界范围内呈蔓延之势的无人机装备浪潮,世界各大军事强国纷纷投身该型装备的研发生产领域,其中既有土耳其、伊朗这样从零起步最终实现各型无人机系统自主化的后起之秀,也有阿联酋这样广泛吸取各方技术但却最终沦为拿来主义的失败案例。前两者的成功在于国家层面对于装备的紧迫需求、无人机产业发展战略上的清晰坚定、资金投入上的不计成本和关键技术上的不断突破。后者则败在了缺乏国家层面的产业发展规划,以及企业在引进关键技术后,始终不能吸收再创新并转化为自身核心科技上。
当下沙特军用无人机自主化发展,却呈现出混乱景象。一方面形成了全盘引进、合作共赢和独立自主三管齐下的局面,另一方面在实际装备上,既看不到巨资引进的中空长航时察打型号批产,也看不到纯国产型号的大单采购,反倒是性能一般的舶来品“西北风”获得订单,自主化的实际效果可谓雷声大雨点小。而且值得玩味的是,作为沙特最大的军工企业沙特军事工业公司,实际上并未参与其中,反倒是一些科研单位和私营企业在不遗余力地推进无人机发展。
在沙特2030愿景计划大力发展本国军工领域的大背景下,巨大利益驱动各国军火商纷纷主动与沙特军工实体组成联合企业,并选择让沙特实际控股51% 以上来满足其国内政策,这在沙特采购相关装备时,形成了表面上非常好看的“国产化”景象。
然而,对于沙特而言,只有国家层面特别是军事工业管理局尽快制定出装备引进、吸收、消化、再创新的合理路径,才能避免走上阿联酋那样的失败道路。