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各國大型主戰(zhàn)無人機(jī)研究進(jìn)展

發(fā)布日期:2015-09-15??來源:中國航空新聞網(wǎng)我要投稿我要評論
      隨著信息化戰(zhàn)爭取代機(jī)械化戰(zhàn)爭成為戰(zhàn)爭的主要形式,戰(zhàn)爭的主角也逐漸由有人操縱的系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o人系統(tǒng)。為應(yīng)對未來戰(zhàn)爭發(fā)展,以無人機(jī)為代表的無人系統(tǒng)作為戰(zhàn)爭中的焦點引起廣泛關(guān)注。
 
      蒂爾集團(tuán)在2013 年無人系統(tǒng)國際協(xié)會(AUVSI)會議和商展上公布了其最新的全球無人機(jī)預(yù)測。經(jīng)預(yù)測,未來10 年,全球無人機(jī)的花費將翻番,由2014 年的52 億美元增至2023 年的116 億美元。其中,無人航空系統(tǒng)研發(fā)投入將從2014 年的19 億美元增至2023 年的40 億美元,采辦費用從33 億美元增至76 億美元。蒂爾集團(tuán)分析師稱,未來10 年,美軍將在無人機(jī)研發(fā)和采辦兩個方面領(lǐng)跑全球,分別占全球資金的65%和51%,亞太地區(qū)次之,歐洲排名第三。
 
       無人機(jī)在情報、偵察、監(jiān)視等方面有著傳統(tǒng)應(yīng)用,但隨著無人機(jī)的發(fā)展,承擔(dān)打擊任務(wù)將是無人機(jī)的必然職能,各軍事強(qiáng)國也都圍繞這一職能進(jìn)行著多方面的研究。本文分析目前各國大型主戰(zhàn)無人機(jī)的發(fā)展,討論無人主戰(zhàn)飛機(jī)的發(fā)展趨勢。
 
       1 美國波音公司的X-45/X-46 和諾格公司的X-47( 天馬Pegasus)
 
       美軍在大型無人機(jī)研究方面一直處于領(lǐng)跑位置,在無人機(jī)研究方面制定了詳盡的發(fā)展路線圖。據(jù)美軍宣稱,F(xiàn)-35 將是美軍最后一種有人駕駛飛機(jī),2025 年左右美軍將實現(xiàn)全部無人化。美軍在無人機(jī)方面的努力主要包括X-45 和X-47, 目前正在研究的重點型號為X-47B。
 
        X-45 設(shè)計思想源自波音公司的F-22 猛禽戰(zhàn)斗機(jī)技術(shù)。它是一種隱身的、強(qiáng)大的無人攻擊平臺,先進(jìn)的自動化系統(tǒng)使一個操作員可以同時控制4 架X-45。波音公司陸續(xù)發(fā)展了X-45A/B/C3 個型號。X-45C 具備更大的載荷能力(2041 kg),航程更遠(yuǎn),航時更長。X-45C 與X-45B 具有相似的機(jī)身,但是, 機(jī)翼做了獨特的設(shè)計, X-45C 酷似一個箭頭形狀。X-46 是X-45C 的海軍版,專為海軍在航母上使用而設(shè)計,但在與諾格公司X-47 的競爭中落敗。X-45 無人作戰(zhàn)飛機(jī)是由美國國防高級研究計劃局和美國空軍聯(lián)合提出的新概念驗證無人機(jī),主要是驗證無人戰(zhàn)斗機(jī)的技術(shù)可行性,以應(yīng)對21 世紀(jì)的全球突發(fā)事件。該機(jī)1997 年開始研制, 2005 年完成相關(guān)技術(shù)測試,其中X-45A 使用了高靈敏傳感器、模式識別、柔性智能決策等人工智能技術(shù),在實用化方面前進(jìn)了一大步,為UAV 的后續(xù)研制奠定了可靠基礎(chǔ)。
 
美國X-47A

(美國諾格公司的X-47A)

X-47B

((美國諾格公司的X-47B)
 
       諾格公司發(fā)展了X-47A和X-47B兩個型號。X-47A為美國海軍UAV-N 計劃提供概念驗證,這項計劃旨在驗證X-47B 在航空母艦上自主飛行作戰(zhàn)的適應(yīng)性和確定相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)。諾格公司的X-47B 海軍無人空戰(zhàn)系統(tǒng)UCAS 或UCAS-D,源自2007 年美國國防部的J-UCAS 項目。X-47B 是X-47A的放大版,該項目的主要合作伙伴包普惠公司( 負(fù)責(zé)F100 發(fā)動機(jī))、洛馬公司( 負(fù)責(zé)控制面、前緣和發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道) 以及GKN 航空航天公司( 負(fù)責(zé)子結(jié)構(gòu)和機(jī)身蒙皮)。X-47B 采用三角形機(jī)身、無尾構(gòu)型,類似于一架縮比型B-2 轟炸機(jī)。X-47B具有寬波段隱身性能,可提高其在對付先進(jìn)面空導(dǎo)彈時的生存能力,具有隱形特點,其航程相當(dāng)于F-35 飛機(jī)的2 倍。其大小與一架F/A-18戰(zhàn)斗機(jī)類似,設(shè)有2 個武器艙,可攜帶2040kg的載荷。該機(jī)2001 年研制成功, 2003 年進(jìn)行了陸地模擬航母條件下的首飛, 2005 年實現(xiàn)了陸地4 機(jī)同時起降和編隊飛行,2011 年初該機(jī)首次登上航母,進(jìn)行相關(guān)技術(shù)性能的測試,計劃2018 年形成初始作戰(zhàn)能力。該機(jī)主要任務(wù)是海上巡邏警戒、電子打擊以及對地防空系統(tǒng)實施打擊和壓制。2 種無人戰(zhàn)斗機(jī)具有隱身性能,可以在低等和中等防空壓力下對敵縱深實施打擊,理論上其性能不劣于同等裝備的有人戰(zhàn)機(jī)具體作戰(zhàn)性能還有待研究。
 
      盡管項目經(jīng)費中未包含X-47B所攜載武器,諾格公司已經(jīng)在與美國海軍就潛在的攜載武器類型( 如小直徑炸彈,可攜帶12 枚) 進(jìn)行對話。諾格公司雖未強(qiáng)調(diào)X-47B 將用于空空作戰(zhàn),但為其設(shè)計的武器艙尺寸也適于攜帶先進(jìn)中距空空導(dǎo)彈(AMRAAM)。在具備空中加油的條件下,X-47B 將具有50h 以上的續(xù)航能力,足以從航母飛抵超視距目標(biāo)所在區(qū)域,其留空時間可長達(dá)24h。
 
      第一架X-47B 原型機(jī)已于2008年12 月下線,于2009 年11 月首飛,第二架原型機(jī)于2011 年11月試飛,飛行試驗從2009 年持續(xù)至今。2012年底在“杜魯門”號航母上進(jìn)行航母起降試驗以及海上測試,2013 年5月14 日,X-47B 從“布什”號航母上彈射起飛。
 
      2 英國BAE 系統(tǒng)公司的雷神

      英國BAE 系統(tǒng)公司研制的雷神(Taranis) 是英國國防部的UAV 技術(shù)驗證機(jī),是其戰(zhàn)略無人機(jī)(SUAV)計劃的一部分。該項目于2006 年12 月啟動,合同金額高達(dá)1. 24 億英鎊。BAE 系統(tǒng)公司在無人機(jī)開發(fā)領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗,其早期研制的技術(shù)驗證機(jī)有Corax 和大鴉(Raven),目前的UAV 則包括Hert、iFury 和螳螂。雷神項目將在這些無人機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行,同時,還將利用BAE 公司在復(fù)制品(Replica) 和歐夜鶯(Night Jar) 項目中所采用的低可觀測性技術(shù)。項目的其他成員還包括QinetiQ和通用電氣航空公司( 即以前的史密斯公司)。BAE 為項目主承包商,負(fù)責(zé)系統(tǒng)集成; QinetiQ 負(fù)責(zé)開發(fā)人工智能軟件、通信子系統(tǒng)和飛行安全系統(tǒng);通用電氣航空公司負(fù)責(zé)開發(fā)飛行器系統(tǒng)支持電子設(shè)備。
 
英國“雷神”無人機(jī)

(英國BAE系統(tǒng)的雷神)
 
      雷神無人機(jī)(見圖3)質(zhì)量為8t,BAE 系統(tǒng)公司在研制方案中更加注重細(xì)節(jié)設(shè)計,重點突出了隱身性能,其大小類似于Hawk 教練機(jī)。在總體設(shè)計中,BAE 系統(tǒng)公司一再強(qiáng)調(diào)雷神無人戰(zhàn)斗機(jī)將具有向另一個大陸投放武器的能力。BAE 系統(tǒng)公司考慮選擇一種更加適合驗證飛行所需的渦扇發(fā)動機(jī),羅·羅公司建議采用阿杜爾系列發(fā)動機(jī)中的MK951 型作為過渡方案,但在后續(xù)發(fā)展中可能會申請專項撥款解決高溫發(fā)動機(jī)問題。雷神驗證機(jī)不僅可以滿足當(dāng)前以縱深打擊為主的任務(wù)構(gòu)想,同時還能根據(jù)需要執(zhí)行遠(yuǎn)程偵察和監(jiān)視任務(wù)。雷神有2 個武器艙,但在試飛過程中不會進(jìn)行實彈投放,武器的攜帶和投放將采用模擬的方式進(jìn)行。BAE 公司希望雷神的成功研制將獲得英國國防部的進(jìn)一步支持,以推動項目進(jìn)一步發(fā)展,并進(jìn)入UAV 的正式生產(chǎn)階段。英國空軍最近表示,需要少量隱身突防型UAV,雷神的后繼型很可能滿足他們的需求。
 
      英國空軍已決定將UAV 的服役時間從2018 年推遲到2025 年,這一點與法國的計劃比較吻合( 法國空軍計劃在2030 年將UAV 納入其未來空戰(zhàn)系統(tǒng))。不過直到現(xiàn)在,英國也未加入歐洲的UAV 研發(fā)團(tuán)隊,主要原因在于,英、美兩國就隱身技術(shù)簽署的協(xié)議限制了英國與其他國家的合作。據(jù)悉,除雷神以外,英國還在進(jìn)行其他與低可觀測性UAV 技術(shù)相關(guān)的秘密項目。
 
      雷神機(jī)身的制造始于2007 年,并于2008 年初開始組裝。驗證機(jī)于2008 年底進(jìn)行地面試驗,2013 年10月25 日,英國國防部提交英國議會下議院一份關(guān)于軍用無人機(jī)系統(tǒng)的資料證實,英國BAE 系統(tǒng)公司的雷神(Taranis)無人作戰(zhàn)技術(shù)驗證機(jī)已經(jīng)完成了首次飛行,目前正在執(zhí)行初步測試計劃。飛行試驗是在澳大利亞南部的武麥拉試驗場進(jìn)行的,英國一直使用這個試驗場進(jìn)行無人機(jī)試飛,包括2009 年進(jìn)行的螳螂(Mantis)無人機(jī)試飛。2014 年2 月5 日,英國軍方宣布雷神成功完成首次試飛。
 
        3 歐洲達(dá)索公司的神經(jīng)元
 
       在歐洲的神經(jīng)元項目中,法國的達(dá)索公司是多國(法國、希臘、意大利、西班牙、瑞典、瑞士)合作UAV項目的主承包商,合同金額高達(dá)4 億英鎊。神經(jīng)元項目于2004 年啟動,基于達(dá)索公司于2000 年開始的隱身UAV 技術(shù)驗證機(jī)小公爵項目。該項目被重新命名為NEU-RON 后,目前的承包商主要包括瑞典的薩伯( 具有SHARC 無人機(jī)和FILUR 無人機(jī)的開發(fā)經(jīng)驗)、意大利的阿萊尼亞航空公司( 具有Sky-X和Sky-Y 無人機(jī)的開發(fā)經(jīng)驗)、西班牙的EADSCASA,瑞士的拉格航空航天公司(研制了巡邏兵(Ranger))無人機(jī)以及希臘航空航天工業(yè)公司。
 
歐洲“神經(jīng)元”

(歐洲達(dá)索公司的神經(jīng)元)
 
       神經(jīng)元無人機(jī)起飛質(zhì)量約7t,機(jī)長10m,翼展12.5m,翼前緣具有50°后掠角,翼前緣和后緣的結(jié)構(gòu)及材料經(jīng)過精心設(shè)計,以使該UAV 的雷達(dá)散射截面(RCS) 最小。與雷神UAV 一樣,神經(jīng)元采用羅· 羅公司的阿杜爾發(fā)動機(jī)作為推進(jìn)裝置。神經(jīng)元項目的關(guān)鍵驅(qū)動力源自軍方對一種高度隱身作戰(zhàn)平臺的需求,其中3 個關(guān)鍵部位分別為機(jī)身外形、機(jī)身各部位的縫隙和進(jìn)氣道,其他還需進(jìn)行隱身設(shè)計的部位包括傳感器外窗、武器艙艙門、起落架艙門、發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)等。2006 年10 月,達(dá)索公司正式訂購了2臺阿杜爾MK951 發(fā)動機(jī)作為神經(jīng)元驗證機(jī)的動力裝置,首臺在2007年夏天交付,用于地面試驗,作為備份的第二臺將在2010 年底交付,為飛行試驗做準(zhǔn)備。發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道設(shè)計為S 形,以屏蔽內(nèi)部的葉輪;發(fā)動機(jī)的尾噴管與機(jī)身尾部上下兩塊屏蔽板相接。除盡量降低該UAV的雷達(dá)信號特征,設(shè)計團(tuán)隊還努力采取各種措施,以降低紅外信號特征,尤其是發(fā)動機(jī)排氣尾流。
 
       負(fù)責(zé)機(jī)身制造的薩伯公司于2009年夏開始組裝機(jī)身的主要部件,并將于2010 年交付給達(dá)索公司進(jìn)行總裝。2012 年11 月,神經(jīng)元無人機(jī)在法國伊斯特爾空軍試驗基地試飛成功,神經(jīng)元于2012 年開展武器投放試驗( 據(jù)稱將采用GBU-12激光制導(dǎo)炸彈),并將集成光電傳感器,以進(jìn)行目標(biāo)捕獲與識別。在飛行試驗中,將對神經(jīng)元的飛行航跡進(jìn)行優(yōu)化,以使其在進(jìn)入威脅空域時RCS最小。盡管神經(jīng)元可攜載武器,且續(xù)航時間長達(dá)12h,但它僅僅是一種技術(shù)驗證機(jī),其尺寸約為生產(chǎn)型的3/4。
 
      神經(jīng)元無人機(jī)解決了編隊控制、信息融合、無人機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信以及戰(zhàn)術(shù)決策與火力協(xié)同等技術(shù),實現(xiàn)了無人機(jī)的自主編隊飛行,其智能化程度達(dá)到了較高水平。2012 年12月19 日,達(dá)索公司宣布神經(jīng)元無人機(jī)試飛成功。其后續(xù)發(fā)展機(jī)型應(yīng)該比驗證機(jī)更大,功能更強(qiáng)。
 
       4 德國EADS 公司的先進(jìn)無人機(jī)Talarion 和梭魚驗證機(jī)
 
       EADS 的先進(jìn)無人機(jī)( 冠名為Talarion) 項目也吸引了不少合作伙伴。該項目目前由德國、法國和西班牙合作進(jìn)行,不過最終還將吸納其他成員國( 包括土耳其)。該項目將采用一種模塊化的設(shè)計方案,旨在研制一系列的監(jiān)視用無人機(jī),并將其發(fā)展成為長航時或高速機(jī)型。在2009年6 月的巴黎航展上,公司披露了
 
      Talarion 無人機(jī)的細(xì)節(jié),并展出了該無人機(jī)的全尺寸模型。與采用隱身設(shè)計的梭魚不同的是, Talarion 無人機(jī)盡管具有較短的機(jī)翼,但設(shè)計的意圖并非用于空空作戰(zhàn)。由于歐洲對專用于軍事活動的飛行器的研制限制很嚴(yán),因此,從開發(fā)之初,Talarion 將被設(shè)計成為一種能夠在民用空域飛行的無人機(jī)。但在2012 年9 月10 日,據(jù)稱Talarion 無人機(jī)系統(tǒng)項目的開發(fā)活動已在早些時候被正式擱置,但是EADS 公司仍然希望繼續(xù)尋求支持進(jìn)行更深入的研究。
 
       EADS 德國公司的軍事空中系統(tǒng)梭魚技術(shù)驗證機(jī)為中空長航時無人機(jī),由噴氣式發(fā)動機(jī)驅(qū)動,該機(jī)長8m多,翼展超過7m,最大起飛重量達(dá)3.25t,最大有效載荷超過300kg,是歐洲研制的尺寸最大的無人機(jī)。由于梭魚UAV 并不會實際投產(chǎn),EADS公司決定將其用作Talarion 無人機(jī)的技術(shù)驗證機(jī)。2006 年4 月,EADS研制的第一架梭魚原型機(jī)完成了首次飛行試驗,但在同年9 月,該機(jī)在西班牙海岸附近進(jìn)行試飛時因事故而墜毀,此后,項目一度陷入停滯狀態(tài),直到2008年才重新啟動。目前,第二架梭魚驗證機(jī)已組裝完畢,準(zhǔn)備進(jìn)行試驗。有消息稱,2009 年7 月27 日,EADS 公司使用首架梭魚驗證機(jī)的改型驗證了其無人飛行系統(tǒng)的能力,該機(jī)的4 次自主飛行試驗都是在加拿大的天鵝灣空軍基地進(jìn)行的。在EADS 公司關(guān)于無人機(jī)發(fā)展的長期路線圖中,可以看到公司的關(guān)注點為超長航時( 留空時間長達(dá)48h)以及搜尋敵防空系統(tǒng)( 以進(jìn)行對敵防空壓制) 的能力。EADS公司于2011 年對梭魚進(jìn)行從傳感器到射擊平臺(sensor-to-shooter)的能力驗證,2013 年進(jìn)行武器投放試驗。
 
       5 俄羅斯米格集團(tuán)的鰩魚
 
       俄羅斯米格飛機(jī)制造集團(tuán)研制的鰩魚(Skat)UAV驗證機(jī)于2007 年在莫斯科航展上首次披露,這表明俄羅斯也開始對UAV 的作戰(zhàn)能力感興趣。SKAT無人機(jī)的研制方案始于2005 年,米格集團(tuán)不僅借用了其有人戰(zhàn)斗機(jī)的研發(fā)經(jīng)驗,還借用了其導(dǎo)彈技術(shù)和冷戰(zhàn)時期UAV的設(shè)計方案。參與該項目的合作伙伴除了一些國家研究部門以外,還包括Klimov 公司( 負(fù)責(zé)RD93 發(fā)動機(jī))、Irkut 公司( 負(fù)責(zé)任務(wù)航電系統(tǒng))和KhiusLLC 公司( 負(fù)責(zé)復(fù)合材料)。鰩魚與其他采用翼身融合體構(gòu)型的UAV 具有相似的布局,采用三角形機(jī)翼、無尾構(gòu)型,機(jī)身頂部裝有發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口。從該UAV 的前端來看,進(jìn)氣道采用了一種分叉式設(shè)計,遮擋住了里面的發(fā)動機(jī),其留出的空間可為鰩魚的有人駕駛型( 鰩魚-PD) 安裝座艙。
 
        鰩魚的翼展為11.5m,全長10.25m,機(jī)高2.7m,最大低空飛行速度為800km/h,最大武器載荷2t。鰩魚驗證機(jī)在海平面上的最大速度為800km/h,航程可達(dá)4000km。綜合指標(biāo)大致與美軍的X-47 系列相當(dāng)。據(jù)稱,鰩魚可以突破敵人嚴(yán)密的防空炮火,即使遭到猛烈攻擊,也能夠準(zhǔn)確攻擊地面及海上目標(biāo)。雖然鰩魚理論上性能非常強(qiáng),不過自從那次航展之后,鰩魚沒有更多的進(jìn)展消息。直到2013 年5 月31 日,米格公司宣布,該公司已于5 月15 日獲得俄羅斯工業(yè)與貿(mào)易部授予的一份研發(fā)合同,將在鰩魚的基礎(chǔ)上研制新型無人駕駛飛機(jī)。
 
      各國都在根據(jù)各自國情和后續(xù)發(fā)展需求,尋找自己的下一代主戰(zhàn)無人機(jī)的道路,但主要發(fā)展方向仍然是追求隱身、強(qiáng)化作戰(zhàn)性能。未來戰(zhàn)場將是無人作戰(zhàn)裝備展現(xiàn)實力的大舞臺。中國正在追趕世界強(qiáng)國,走出自己的道路。2006 年10 月底的珠海航展,中航工業(yè)沈陽飛機(jī)設(shè)計研究所設(shè)計的“暗劍”無人機(jī)模型公開亮相。與世界強(qiáng)國比起來,中國在無人控制關(guān)鍵技術(shù)、推進(jìn)技術(shù)、復(fù)合材料應(yīng)用、隱身技術(shù)等方面還有較大的差距,在后續(xù)的研究中,中國航空工作者任重道遠(yuǎn)。相信中國在未來會不斷地創(chuàng)造奇跡,努力實現(xiàn)自己的強(qiáng)軍夢、強(qiáng)國夢,我們拭目以待。
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