“远射”无人机项目发展和应用浅析

2023-03-07刘雨李军吴健

无人机 2023年11期

刘雨李军吴健

项目发展概述

“远射”（LongShot）无人机项目的技术起源，可以追溯到2017年9月美国国防部预研局（DARPA）战略技术办公室提出的飞行挂架项目。当时设想的飞行挂架的要点是：由三代机外挂；可作为普通挂架直接发射弹药（此时不从载机投放，且可重复使用），也可从载机发射后自主飞行并发射弹药；携带1-2枚AIM-120导弹，有扩展携带SDB等弹药的能力；可以Ma0.9速度飞行20分钟，发射后不回收。对比当前的LongShot项目可以发现，两者在概念、使用场景等方面均相当近似。图1为当时提出的设计概念。

2020年，DARPA正式启动LongShot项目。此时其使用构想已经有所变化：除由战斗机外挂外，还考虑过由轰炸机机内弹舱挂载，携带的弹药也不局限于空空导弹、还包括了空面制导武器。设想的使用场景为：在打击敌人严密防守目标时，载机（包括轰炸机和战斗机）在防区外很远位置发射LongShot，由后者穿透敌防线，在更近距离投放弹药，以提高命中率和载机生存率。

2021年8月8日，DARPA宣布将阶段Ⅰ初步设计合同授予通用原子、洛马、诺格公司。此时使用场景已经更为明确：LongShot携带空空导弹，打击空中目标。为此DARPA投入了相应经费：2021财年2400万美元，2022财年3600万美元，2023财年3600万美元， 2024财年申请了4400万美元。此后各公司相继发布了各自的设计概念图。图2为三家公司发布的设计概念图。

2023年9月，通用原子宣布中标成为唯一承包商，负责设计、生产并试飞全尺寸原型机，并披露了最新设计方案。图3为通用原子公司的概念方案图。

對LongShot设计要素的分析

飞行器机载航电需求

从最初的飞行挂架至今，就概念而言，LongShot均被定义为消耗性装备。因此，其生产成本和使用成本，都需要尽量降低。同时，受限于机体尺寸，也难以布置大口径射频/光电传感器，即使强行安装雷达或光电设备，因阵面尺寸限制，也难以具备独立搜索跟踪敌空中目标的能力。此外，全机供电能力有限，也限制了向有效载荷供电的能力。综合上述分析可初步判断：LongShot不配备火控雷达，但不排除配备光电传感器作为辅助，只能依靠数据链接收目标信息、交战指令、为发射后的空空导弹提供中途修正指令。

与轰炸机的适配性分析

2020年启动项目时，DARPA设想过由轰炸机挂载。但到了2021年发出阶段Ⅰ合同时，已经取消了这个要求。笔者从几何尺寸角度对此进行分析。

美军现役有B-1B、B-2A、B-52三种轰炸机。B-1B目前不具备实战外挂武器能力，B-2A无外挂功能，仅B-52能在机翼内侧挂点外挂武器。但B-52当前的主要用途是发射各种防区外武器，无需过于靠近交战前线空域，也无穿透性打击的功能和需求，所以美军现役轰炸机对“用LongShot发射空空武器或空地武器”这个功能几乎没有需求。

上述三种轰炸机通常使用安装在弹舱内的旋转发射器来挂载和发射武器。此时，能挂载的武器的尺寸，受到发射器本身和弹舱截面尺寸的约束。当前上述轰炸机常用的最大尺寸武器是2000磅级GBU-31 JDAM制导炸弹和AGM-158系列对地/对舰导弹。图4为这两种武器和AIM-120导弹的截面尺寸对比。

容易看到：在旋转发射器上挂载1枚GBU-31或AGM-158的可用截面空间，仅勉强能布置下1枚、完全不能布置下并列2枚AIM-120空空弹。考虑到LongShot还需要更多空间来布置机体结构、翼面等部件，显然，一个有8个挂弹位置的旋转发射器，无法挂载8架、最多能挂载4架LongShot。换言之，如果轰炸机需要使用LongShot作为自卫手段，将明显减少进攻用武器挂载量，有得不偿失之嫌疑。

因此推测：正是因为该原因，2021年发布阶段Ⅰ合同时，取消了由轰炸机挂载的需求。

与F-15飞机的适配性分析

按照2023年通用原子公司发布的概念图，LongShot采用的载机是F-15E战斗机。

F-15E战斗机挂载条件最宽松的挂点是机翼内侧下挂点，该挂点通常挂610加仑副油箱。按照飞行手册数据，这种副油箱满载重量约2300kg。公开资料中并未找到该副油箱的尺寸数据，笔者根据部分公开资料推算：该副油箱直径约800mm，长度约6.2m。

从图5可以看到：如果将副油箱下部截面改方，基本上能并列布置2枚AIM-120导弹。

从图6可以看到：在610加仑副油箱轮廓包线内，挂载AIM-120导弹后仍有一定空间布置油箱、发动机等部件。

日本航空自卫队F-15曾在这个挂点挂载无人机成功完成了空中发射测试。该无人机全长约5米，翼展2.5米，如图7所示。

综合上述情况笔者认为：以F-15E作为载机时，以内侧机翼挂架下挂点的2300kg发射重量/6.2m全长/截面尺寸800mm作为设计约束，能够设计出满足LongShot需求的飞行器。

对LongShot使用场景的分析

按照当前DARPA设想的使用场景：LongShot自身不携带火控级传感器，只通过数据链接收外部信息；将由F-15携带并发射，载机不进入对方防区；发射后LongShot在载机前方、交战区域前方滞留，由外部提供目标信息和开火指令，以A射B导模式进行交战。

在这个场景中，作为载机的F-15因为不具备隐身能力，只能在防区外就发射LongShot；同样，因为身处防区外，F-15的机载传感器也很难发现对方隐身目标，难以为LongShot提供目标数据。这意味着F-15E只能用作搭载/发射平台，将LongShot挂载到交战区域附近并发射，需要依靠位置更突前的F-22/F-35提供目标数据和引导导弹完成交战。因此，它的使用流程相对复杂，从F-15发射后要将指挥权限移交给突前的四代机。在未来高烈度高拒止作战环境下，如果它被大量使用，这种权限移交、接收目标数据、与地基交战的全过程，能否顺利实施，存在不确定性。

其次，前文已经提到，F-15的机翼内侧下挂点具备（中心线挂点可能具备）挂载LongShot的能力，但这3个挂点是F-15常用的副油箱挂点。在美国空军的构想中，F-15EX的预定任务之一就是担任四代机的“导弹卡车”，为四代机提供外部持久火力。因此，以牺牲F-15、尤其是F-15EX的部分续航力，来换取LongShot具有的战场滞留能力，是否收益更大，还有待观察。

此外还需要指出的是，LongShot的作战成本会相对高。它不具备回收和再次使用能力，一旦发射，无论是否与目标交战，都意味着消耗了2枚空空导弹及其自身。这种消耗，不但意味着额外的成本，还需要消耗相应的运输成本和使用成本。对于高消耗的高烈度战场，这种作战成本，并非可以忽视的因素。

协同式作战飞机

按照美国空军当前的构想，协同式作战飞机（CCA）将是其未来作战体系中的骨干装备，用于协助NGAD、F-35、B-21等主战装備执行高烈度高风险作战任务。从当前公开的零散资料分析，CCA将会是一组、多个不同型号的无人机，每个型号执行特定类型的任务，且当前CCA体系的具体型号组成尚未有明确定义。而按照当前DARPA的规划，LongShot将很快能进入试制试飞阶段，其空基发射、空空交战能力，都是CCA概念所需要的。