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    艦載無人機漸入“遠”“大”時代

    2024-03-10 01:25:56 來源:解放軍報 作者:黃武星 李學峰 點擊圖片瀏覽下一頁

     

     

      前段時間,土耳其一家公司研制的TB-3無人機首飛,引發世界軍迷“圍觀”。其備受關注的原因,首先在于該型無人機具有可折疊機翼,具備在兩棲攻擊艦短跑道上起降的能力。

      TB-3無人機的出現,是世界各國不斷探索無人機上艦之路的縮影。在此之前,已有不少國家在進行同樣的摸索。

      2022年5月,美國一家公司對外公布了其研制的MQ-9B艦載無人機。這型無人機配置了新設計的機翼和尾翼,可以在兩棲攻擊艦上起降。2023年,另外一家公司推出的“莫哈韋”無人機在一艘航母上進行了起降測試。

      以上艦載無人機,和以前一些艦船上應用的無人機不同,它們的體形更大,飛得更高更遠,留空時間也更長,所攜帶載荷更大或更多。

      那么,這是否意味著艦載無人機的發展正“全面開花”?它的發展為什么呈現出“遠”“大”等特點?今后的發展存在哪些問題?請看本期解讀。

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      TB-3無人機。資料圖片

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      S-100無人機。資料圖片

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      Transwing無人機。資料圖片

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      MQ-9B艦載無人機。資料圖片

      遠航程、大體形艦載無人機成為發展新趨勢

      在很多人印象中,航母的塊頭很大,足以搭載眾多戰機。實際上,長期以來,艦上甲板空間有限,一直是影響艦載機發展的因素之一。

      這種影響,不僅波及一代代有人駕駛艦載機,也在一定程度上左右了無人艦載機的發展路徑,使其發展不得不從無人艦載直升機“起航”。

      20世紀60年代,美海軍開始應用的QH-50無人艦載直升機是較早上艦的無人機,可以攜帶魚雷執行反潛任務。之后,研制公司對QH-50進行了多次升級,但用無線電遙控的它,仍無法適應波濤洶涌的海上環境,隔三岔五失控墜海,讓研發人員和其使用者頭疼不已,后來它一度淪為訓練靶機。

      此類挫折也引發新一輪的探索。在隨后的時間里,各國開始為艦載無人機“大腦”增智,即研制短程遙控無人駕駛或自動控制系統,提高此類無人機在艦船上使用的安全性,從而使無人艦載直升機得到持續發展。

      以法國在這方面的發展為例,去年6月,法國空客公司研制的VSR700艦載無人機完成了在裝有直升機甲板的民用船只上的起降。這型無人機在民用輕型直升機基礎上改進而成,據稱可在40節以上風速中安全起降。值得關注的是,借助空客公司研發的甲板探測器系統,以及另一家公司研發的無人駕駛系統,VSR700艦載無人機無需借力衛星導航及全球定位系統,就可完成在甲板上的起降。此前的2019年,法國海軍成立了首個艦載無人機中隊,該中隊裝備的S-100無人機同樣采用了直升機構型。

      但是,無人艦載直升機在發展過程中,也暴露出一些短板,如航程有限、飛行速度較慢、留空時間較短等。這些短板,讓其無法適應對抗日益激烈的海上作戰環境與需求。于是,發展遠航程、大體形艦載無人機,成為各國的新選擇。

      去年9月,英國威爾士親王號航母上進行了一次艦載無人機的測試。測試對象是“莫哈韋”無人機。該無人機從岸上起飛,通過自動控制與人工遙控相結合,完成了為航母“送快遞”的任務。不同的是,“莫哈韋”無人機已不是直升機構型,而是較大型的平直固定翼無人機。

      事實上,對飛得更遠更高、載荷量更大無人機的探索早已開始。1993年,美國空軍提出“無人作戰飛機有可能成為21世紀空中作戰主導力量”的觀點后,美國海軍就啟動了航母大型艦載無人機選型工作,提出發展“艦載無人監視與打擊飛機”。X-47B艦載無人機的試飛,就體現著相關方面在這一領域的探索。

      2021年12月,美國海軍和相關公司完成了MQ-25A“黃貂魚”空中無人加油機的首次航母甲板調度測試。據稱,這型機長超過15米的無人機,一次可攜帶6噸多燃油,為多架有人戰機加油。

      艦載無人機所呈現出的潛力,吸引著一些國家及一些防務公司先后加大投入力度,展開對其的研發。據公開資料顯示,俄羅斯也開始研發艦載無人機,計劃將其部署在建成后的23900型通用兩棲攻擊艦上,推出海軍版的“獵人”無人機是其可能的選項之一。

      在這方面,翼動力公司研制的Transwing無人機呈現出“走中間路線”的一面,通過將機翼設計成可調整位置的方式,該無人機獲得了傾轉旋翼機的一些效果。在此基礎上推出體形更大的無人機型號承擔貨運任務,是其未來發展方向。在追求更大航程、更強載荷能力這一點上,它與其他新型無人機一樣,可謂“殊途同歸”。

      解決難題的程度決定了其上艦速度

      讓無人機上艦,有很多好處。比如重量輕、配置比較靈活;較易維護、成本較低;能在更多環境中執行各類任務;操作人員面對的安全風險較低;即使損失也可承受等。也正因此,各國海軍對發展艦載無人機的期望值較高。然而,從實際情況看,艦載無人機的發展并非已“全面開花”,能夠上艦的無人機“鳳毛麟角”,目前所能達成的作戰效果也差強人意。

      這是因為,讓無人機上艦并不等同于把無人機搬上艦船,而是涉及到方方面面的難題。能否解決這些難題,直接決定著無人機是否可以上艦;而解決這些難題的程度,決定著無人機上艦的速度。

      起飛降落難。狹小晃動的艦上甲板環境、來自多方面的電磁干擾等因素,給艦載無人機起降帶來不小風險。能否在不斷移動的艦船上,完成在晃動的甲板上的安全起降,是無人機上艦的“入門考試”。

      目前,雖然有火箭助推起飛、彈射起飛、傘降回收、撞網回收、天鉤撞繩回收等多種無人機起降方式,但適用這些方式的無人機基本上體形不大。對正受到各國海軍垂青的大型遠航程無人機來說,一般會采用像有人艦載機那樣的起降方式。據統計,即使是一些體形較小的艦載無人機,其在回收時發生的故障也占到整個任務期間所發生故障數量的80%以上。而要把塊頭較大的遠航程無人機,像有人艦載機那樣,安全地降落在甲板上,難度可想而知。

      機艦協同難。同陸基無人機相比,艦載無人機面臨著機艦協同的難題。與短航程的無人艦載機相比,遠航程、大體形的無人艦載機對機艦協同的要求更高。難度的遞增,源于艦上操作人員必須“兩只手彈琴”,面對同一個甲板,既要考慮有人艦載機的使用,也要考慮無人艦載機對甲板面積的擠占。

      尤其是隨著一些國家要求遠航程、大體形艦載無人機具備與有人艦載機“聯手”的能力,更增加了艦機協同的難度。

      當前,一些艦載無人機的智能化水平不斷提升,有的甚至已達到大多數時間可自主控制飛行的標準,但在起降階段,仍需要類似“人在回路中”的控制。以MQ-25A“黃貂魚”空中無人加油機為例,盡管它采用了人工智能輔助決策,實現了一定程度的飛行自主可控,但起降階段仍需要進行人工操作,這不可避免地給艦上操作人員帶來了壓力。

      環境適應難。海上環境復雜多變,高溫、高濕、霉菌、鹽霧等,是艦載無人機必須面對的現實。更大的體形、更遠的航程,意味著將有更多的載荷長時間處于這種環境中,這不僅對建造無人機機體的材料提出了更高的抗侵蝕要求,而且對載荷的效能、無人機的飛控系統提出了更高要求。

      這一點,在美國研制X-47B艦載無人機的過程中有所體現。為研制該型無人機,相關方面前后耗時5年,投入10億多美元。雖然試飛成功,但后來在喬治·布什號航母上兩次試降均告失敗的事實,以及后來該項目終因技術性能不達標被迫擱置的現實,都體現著研制此類無人機難度之大。

      也正是這種難度,讓不少國家望而卻步,也讓艦載無人機尤其是遠航程、大體形艦載無人機成為為數不多的國家海軍的裝備。

      大量用于大型海上移動平臺尚需時日

      近年來,在無人機上艦方面,伊朗與土耳其算是動作較大的兩個國家?陀^來說,這兩個國家在無人機研制方面都取得一定成果,由于沒有堪用的有人艦載機,兩國不約而同地選擇讓無人機“登上”大型海上移動平臺。伊朗的大型海上移動平臺來自對貨輪的改裝,而土耳其的大型海上移動平臺是阿納多盧號兩棲攻擊艦。

      與伊朗、土耳其不同,美國擁有不少核動力航母和現役的有人艦載機。因此,該國選擇的路徑是讓無人艦載機“嵌入”當前海戰體系,實現與有人艦載機的“聯手”。

      不過,無論采用哪種方式讓無人機上艦,其技術上的“關節點”沒有本質的不同。

      電磁彈射和攔阻技術。隨著尺寸更大、航程更遠的艦載無人機上艦,短距起降或許將不再是此類艦載無人機的唯一選擇。尤其是隨著對艦載無人機出動效率和回收效率要求的提升,電磁彈射器和電磁攔阻裝置很可能也會用于一些遠航程、大載荷的艦載無人機。這就對電磁彈射和攔阻技術提出更高的要求,以便充分發揮其功率大小可調、力量控制精準且使用間隔時間短的優點,助力大型艦載無人機快速升空、精準回收。

      智能化指控技術。實現對艦載無人機的有效指揮控制,一方面依靠艦載無人機性能的提升,尤其是在自主控制能力方面上大臺階;另一方面則需持續提升指控體系對艦載無人機控制的實時性與精準度。要滿足這方面的需求,就必須進一步向自動化、信息化、人工智能借力,通過技術賦能來提升艦載無人機與所搭載的大型海上移動平臺的協同水平。

      先進倉儲技術。當前,一些艦載無人機采用了折疊機翼、取消尾翼等設計,努力使體積變小、結構更加緊湊,甚至一些體形較小的艦載無人機也進行了可折疊改造,但遠航程、大載荷艦載無人機的出現,給相關艦船的倉儲帶來新的壓力。要發揮此類艦載無人機的作用,就必須采用更先進的倉儲技術,同時推進無人艦載機載荷的模塊化,以便在使用時與有人艦載機相得益彰,取得“1+1>2”的效果。

      支持保障艦載機作戰是一個“巨系統”工程,除了以上3種技術,還有不少技術需要“解鎖”或者“進階”。只有如此,才能讓遠航程、大體形無人艦載機發揮出增強預警探測時效、提高通信中繼能力、豐富協同作戰樣式、增強支援保障能力等作用。 (黃武星 李學峰)

     
    責任編輯: 劉偉
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