“復仇者”系列無人機延續“捕食者”的輝煌？

溫杰

2016年11月10日，美國通用原子航空系統公司（簡稱通用原子公司）宣布，自行投資研制的“復仇者”增程型（Avenger Extended Range）無人機于10月27日在位于加利福尼亞州的格雷·比尤特飛行試驗基地成功地完成了首次飛行。盡管脫胎于“捕食者”家族，但新一代“復仇者”無人機通過“小步快跑”，在總體設計和作戰效能上已經今非昔比。

據通用原子公司介紹，“復仇者”ER在原型機的基礎上進一步優化了外部構型和總體尺寸，不僅延長了續航時間，同時還增加了任務載荷，可以執行持久態勢感知與攻擊任務，作戰能力更強。面對日益激烈的市場競爭，該公司正在積極推銷這種具備一定隱身能力的無人駕駛作戰平臺，希望在中空長航時無人機市場上繼續獨占鰲頭。

醞釀升級換代

通用原子公司自行投資研制“復仇者”無人機的主要目的是滿足美國空軍不斷增加的無人機作戰需求。作為當今最成功的無人機系統制造商，通用原子公司研制和生產的“捕食者”系列無人機不僅在反恐前線大顯身手，承擔情報偵察和定點清除任務，還陸續出口多個國家，在歐洲和中東地區落戶，并創造了多個世界第一。

近20年前，美國空軍為滿足緊急作戰需求而直接從通用原子公司采購了“捕食者”和“收割者”，在經過廣泛的作戰使用后，總結出一些經驗教訓，于是開始考慮發展下一代具備偵察和打擊能力的無人駕駛作戰平臺。與此前最大的不同在于，美國空軍將采用投標競爭的方式實施下一代無人機計劃。對此，通用原子公司自然不敢怠慢，立足“捕食者”系列無人機的生產和使用經驗，準備通過換裝一些成熟系統和技術，著手研制一種顯著提升性能的新型無人機系統。

早在2004年9月，美國空軍研究實驗室（AFRL）在芝加哥舉辦的AIAA無人機會議上，首次透露了正在評估三項潛在的X飛機計劃，將為美國空軍探索未來持續打擊任務的新方式。其中，首次公開提到了MQ-X計劃，預計將研制一種采用無人駕駛模式的新型多任務攻擊平臺，而DE-X計劃則考慮研制一種可以攜帶定向能武器的專用飛行器。此舉表明，美國空軍針對未來戰爭的需要，開始積極探索多種全新概念，推動關鍵技術的發展和成熟。

時隔近5年后，美國空軍著手在2009年啟動了MQ-X無人機系統計劃的選擇性分析，計劃在2010年秋天完成現役MQ-1和MQ-9無人機的后繼機概念分析與評估。美國空軍認為，“收割者”一類的無人駕駛平臺目前還處于無人機發展的初級階段，如果以飛機的發展歷程作比喻，它僅相當于第一次世界大戰時期的雙翼機，而MQ-X將是一種全新無人機，將完全擺脫“捕食者”系列的發展思路，實現從“雙翼機到噴氣式飛機”的跨越。

當時，美國空軍的無人航空系統專門工作組的負責人埃里克·馬斯沃森上校表示，將全面評估包括低可探測性在內的下一代無人機的各方面性能，MQ-X計劃作為一個“試驗臺”，用于驗證采用模塊化設計的情報、監視與偵察（ISR）和無人作戰、電子攻擊和其他任務等不同飛行器的概念，而確定新型無人機系統的服役時間還為時尚早。

從下一代無人機作戰需求來看，美國空軍希望進一步提高飛行速度、擴大作戰半徑、增加續航時間和任務載荷等方面的性能，強調改進可靠性和減少地面控制人員的負荷，在設計上采用開放式架構，以便能夠同時控制多架無人機。從當初雄心勃勃的發展目標來看，美國空軍原計劃在2015年開始裝備新一代無人機，后來推遲到2019年，又再次推遲到2022年，最終因作戰需求不明確和年度預算不斷削減而暫時終止了MQ-X計劃。

完成首次飛行

盡管并不清楚美國空軍具體在什么時間啟動MQ-X計劃，但是各大防務承包商還是推出了各自的設計方案，積極參與日益增長的中高空、長航時無人機系統的市場，意欲打破通用原子公司一家獨大的局面。

2009年6月，波音公司在巴黎航展上首次展出了采用了獨木舟式機身和后掠翼的MQ-X概念。同年9月，洛馬公司的臭鼬工廠對外展示了一種具有隱身特征和采用模塊化機翼的混合動力MQ-X方案。與此同時，諾格公司考慮相應放大“蝙蝠”（Bat）無人機的尺寸，作為MQ-X計劃的候選方案。此外，雷錫恩公司作為無人機系統傳感器的傳統供應商，也準備與斯威夫特工程公司合作，放大“殺人蜂”-4（KillerBee-4）無人機的總體尺寸，參與MQ-X計劃的競爭。

與上述幾家實力雄厚的防務公司相比，通用原子公司作為一家小型私營公司，在航空領域的技術儲備和研發實力上明顯處于下風，只能借助于多年改進和生產“捕食者”系列無人機所積累的豐富經驗，與各大防務巨頭抗衡。

本世紀初，通用原子公司就研制和生產出以活塞式發動機為動力的MQ-1“捕食者”A無人機，首次將中空長航時偵察和精確武器打擊能力集于一身。接著，該公司又針對美國空軍的需求，通過增大機身尺寸、換裝渦槳發動機和重新設計尾翼，改進發展出“捕食者”B/MQ-9“收割者”無人機（一些媒體譯為“死神”），增加了飛行速度、作戰高度和起飛重量，同時可以攜帶更多類型的任務載荷。

遵循這一思路，通用原子公司在2005年就利用內部研究與發展（IRAD）資金，啟動了“捕食者”C研制計劃，在“捕食者”A/B的基礎上著手研制第三種重大升級型號。最初，研制人員還只是考慮在現役“收割者”無人機的基礎上加長機翼和換裝更大功率發動機，以提高飛行速度和延長續航時間，并樂觀地將首次試飛的時間定在了2006年底。

然而，研制團隊在設計過程中，密切關注著美國空軍有關MQ-X計劃的潛在需求，多次更改設計方案，在噴氣動力選型和隱身細節設計等陌生領域中苦苦摸索，導致了研制進度不斷延期，因此幾度推遲了原型機的升空時間。正因如此，外界似乎低估了通用原子公司在中空長航時無人機方面的后續發展工作。

2008年5月30日，通用原子公司負責飛機系統業務發展的經理克里斯·埃姆斯對簡氏防務集團的記者表示，新型無人機將會“飛得更高和更快，并且更加隱身”。時隔不到一年，通用原子公司就在2009年4月15日首次宣布，“捕食者”C原型機在4月4日實現了首次飛行，隨后又在13日和14日完成了兩次試飛。同時，該公司還對外公布了有關首飛的圖片。由此，備受關注的“捕食者”家族新成員終于浮出水面。

更令外界意外的是，該公司將新型無人機重新命名為“復仇者”，意在借助《星球大戰》影片中星際戰艦的威名，凸顯新型無人機系統將具備優異快速反應、武裝打擊與監視偵察能力，并強調為用戶生產一架“復仇者”無人機的周期只需6～9月。

優化總體設計

盡管一直被看作“捕食者”家族的新成員，但“復仇者”無人機實際上已經脫胎換骨，與現役的MQ-1和MQ-9無人機可謂大相徑庭。從當年的原型機公開亮相到目前的增程型首次升空，“復仇者”系列無人機正在從研制與試飛的幕后走向投標和競爭的前臺，并逐步公開了諸多設計細節。

從外形來看，這架原型機基本沿用了“收割者”無人機的機體構型，但機身加長了1.46米，達到12.49米，同時還加寬了機身，顯著擴大了機體空間，為內部燃油箱、武器艙和推進系統提供了足夠的空間，可以搭載1 362千克的任務載荷。

該機采用了雙余度飛行控制系統，利用兩套伺服系統來控制全動式雙垂尾。遵循快速原型發展的方式，首架原型機直接采用了F-5戰斗機的起落架，并設計有防滑剎車系統。與“收割者”的起落架收于機身內不同，“復仇者”的主起落架收于機翼內側段。

為了滿足以高空、高速執行戰術任務的需要，研制人員重點優化了機翼外形，將原來的平直機翼修改為前緣后掠17度的后掠翼，以適應更大飛行速度。從翼根到翼尖，機翼分為內、外兩段，曲柄狀的后緣在充分利用結構效益的基礎上，增大了氣動表面，獲得更大的空氣動力。機翼內段不僅能夠容納主起落架的收放機構，還可以在內部分別安裝一個油箱，可以儲存50%的機內燃油。

從空氣動力角度來看，機翼內側具有較大的結構厚度和表面曲率，表明研制人員在機翼上實現了層流設計。在最初研制階段，首架原型機在左側的機翼/機身連接部位安裝了絲線，便于工程師們可以更加直觀地觀察到這一部位的空氣流動狀態。

值得注意的是，“復仇者”原型機在設計過程中采用了可以折疊的外段機翼，一方面能直接停放在美國空軍的現有無人機機庫內，另一方面還考慮到如果獲得美國海軍的青睞，有利于在航空母艦上停放。而且，該機還在后機身下部配備了尾鉤，表明將承擔一些航母起降模擬試驗。

在動力裝置方面，“復仇者”無人機換裝了一臺普惠加拿大公司生產的PW545B渦扇發動機，推力為21.4千牛，耗油率較預期低10%。為此，“復仇者”采用了明顯加長的進氣道，使進氣口位置大大前移，位于機身背部的中部，并且設計有附面層隔板，為發動機提供穩定的氣流。

憑借著全新的動力裝置，該機最大飛行速度超過740千米/小時，約為“收割者”的兩倍，飛行高度超過15 000米。但是，該機在續航時間方面相對“收割者”減少了近10小時，有可能成為戰術使用中的一個“短板”，在投標競爭中可能會處于劣勢。為此，通用原子公司開始秘密發展“復仇者”ER無人機，旨在進一步增強這種平臺的長航時能力。

與原型機相比，“復仇者”ER無人機承襲了13.4米的機身和1 360千克的任務載荷能力，但是將機翼長度增加了3.2米，同時將翼尖略微上翹，使翼展增加到23.2米。利用內段機翼的增大的空間，該機的機內燃油增加了1 000千克，可以將航程增大到12 900千米，將總續航時間延長5小時至20小時。

采取隱身措施

除了速度快、航程遠之外，“復仇者”從原型機到增程型的一個共同特征是采用了多種隱身設計來降低雷達反射截面積，包括優化外部構型、遮蔽發動機進氣道和排氣管遮蔽、采用內置式武器艙并使用了多種隱身材料。一定程度的隱身能力，意味著該機在執行任務時有效增強了突防能力和生存能力，可以更好地適應高威脅環境下作戰需要。

通用原子公司在設計“復仇者”無人機時充分借鑒了現役F-22戰斗機和B-2轟炸機的隱身設計機理。直觀可見，該機從機頭到機尾，兩面斜削的拱形上表面與平坦的獨木舟式下表面形成了一條連續的脊線，從而有效避免了側面彎曲所引發的雷達波側面反射。從俯視圖看，它的機翼前緣和機翼外段后緣相互平行，后掠角均為17度，而機翼內段的后緣前掠角也為17度，與另一側機翼前緣保持平行，這種設計可以將機翼的雷達反射波控制在兩個方向。

該機采用了S形進氣道，可以有效地限制雷達波直接到達發動機。同時，曲柄狀的機翼具有較大的結構表面，有助于遮擋發動機進氣道，避免來自下方的雷達波的探測。利用X-47B驗證機的技術，普惠公司研制出一種S形排氣裝置，可以有效避免雷達探測，并且通過冷卻來減少紅外信號特征。

發動機艙的駝背式設計為采用蛇形排氣裝置提供了足夠的空間，可以更好地消除發動機所產生的雷達反射信號，同時增強了排氣流的冷卻效應，以減少紅外特征。在外部，“復仇者”的V形尾翼能有效偏轉雷達反射波，同時又能遮擋發動機燃氣的紅外特征。

為了更好地實現隱身能力，通用原子公司還仿效了F-22和F-35戰斗機的設計，正在為“復仇者”無人機研制一種可以選擇性透過不同頻率功能的雷達罩，可以保證機載衛星通信所采用的Ku波段信號正常使用，但是能夠有效屏蔽現役戰斗機和導彈上的雷達所使用的較低頻率信號。

與“捕食者”系列無人機明顯不同之處在于，“復仇者”在機身腹部設計了一個內置式武器艙。在中、高威脅環境下，該機將采用所有武器全部內埋掛載，保持外部平順光滑，降低雷達反射截面積。在低威脅環境中，該機可以在武器艙內和機翼掛點上掛載各型武器。

武器艙的長3米，寬0.8米，高0.6米，不僅可以掛載一枚225千克的GBU-38激光制導型JDAM炸彈，還能夠掛載小直徑炸彈、輕型反輻射導彈和小型多用途空地導彈，執行精確打擊任務。

從模塊化設計角度來看，“復仇者”無人機可以快速重新配置任務載荷，增加了執行任務的靈活性。根據ISR任務需要，該機還可以在武器艙內臨時加裝輔助油箱，從而增加2小時的續航時間。同時，該機可以拆除武器艙的艙門，換裝一種半埋式的廣域監視吊艙。

擴大任務范圍

截至2016年10月底，“復仇者”機隊的累計飛行時間已經超過13 000小時，其中95%以上的飛行時間是在最近三年內完成的，表明通用原子公司加快了研制與試驗進度。此前，該公司在7月11日宣布，“復仇者”無人機系統在2016年獲得了美國聯邦航空局（FAA）頒發的試驗證書（EC），允許其在美國國家空域系統（NAS）內實施常規飛行。

2009年4月，“復仇者”原型機在首次露面時，在機頭下部并未安裝傳統的光電傳感器轉塔，給外界留下諸多猜測。通用原子公司表示，正在發展一種可以收放的全動式轉塔系統，以便更好地滿足隱身性能的需要。時隔一年，洛馬公司與通用原子公司合作，著手將一種稱之為“先進低觀測性嵌入式偵察標準”（ALERT）的系統加裝到“復仇者”上。該系統為F-35戰斗機上使用的光電瞄準系統（EOTS）的改進型。

與外置式光電傳感器轉塔相比，ALERT系統能夠有效降低采用后掠翼和噴氣式推進的“復仇者”無人機的信號特征，但是因安裝在窗口后面，會相應降低傳感器的性能。從此次首飛的“復仇者”ER無人機來看，機頭下部重新出現了光電傳感器的轉塔，表明ALERT系統的發展有可能處于停滯狀態。

2016年1月至2月，通用原子公司為“復仇者”原型機加裝了最新的MS-177傳感器后，在位于加利福尼亞州中國湖的美國海軍航空站實施了7次飛行測試，主要驗證了在11 200米高空搜集陸地和沿海目標的高分辨率圖像的能力。此次試飛的MS-177傳感器為7波段多頻譜系統，可以根據戰術任務需要升級到10波段系統，以提升海上目標探測能力。

MS-177傳感器由UTC航空航天公司研制，可以為“復仇者”提供遠程成像能力。因此，“復仇者”在配備了MS-177傳感器后，以相當于其它ISR平臺的一小部分成本，提供了戰略ISR能力，即遠距離高分辨率圖像，極大地提高了作戰人員的態勢感知能力。

“復仇者”還將配備高性能的“山貓”多模式雷達，包括合成孔徑雷達（SAR）、地面移動目標指示器（GMTI）和海上廣域搜索（MWAS）模式，最大目標探測距離可以達到80千米。該雷達可以透過云、雨、灰塵、煙霧和霧霾，在各種氣候條件下精確地探測敏感目標，顯著增強了態勢感知能力，在更大的范圍內探測和定位地面移動目標的位置，圖像分辨率在10厘米以內。

與此同時，通用原子公司正在將IRAD資金投入到大功率、熱管理、波束開支和波束定向器等定向能技術的研究中，旨在發展一種可以在“復仇者”上使用的高能激光武器。這與AFRL在2004年首次提到的DE-X計劃不謀而合。按照計劃，通用原子公司將在2017年測試一種安裝在“復仇者”無人機上的固態激光武器，如果測試工作順利，將大大擴大無人機的作戰潛力。

早在2010年，美國導彈防御局表現出對“復仇者”無人機的興趣。該部門計劃將“復仇者”無人機用于導彈防御領域，基本方案是利用幾架“復仇者”無人機通過一種保密數據鏈實現數據通信，協同對對彈道導彈發射陣地進行持續監視，并在彈道導彈助推階段進行攔截。

面臨計劃調整

盡管改進與發展工作比較順利，但通用原子公司略感遺憾的是，“復仇者”系列到目前為止尚未收獲批量生產的訂單。基于前面提到的原因，美國空軍并未將“復仇者”列入裝備計劃，只是采購過一架“復仇者”作為技術驗證機。此前，國外有關媒體推測，美國中央情報局（CIA）近年來一直在秘密地使用“復仇者”，直到近期才間接地得到證實。2016年10月26日，通用原子公司副總裁唐納德·卡特爾在無人系統防御會議上透露，“復仇者”無人機曾用于在敘利亞投放宣傳單。

實際上，美國空軍早在2009年5月就正式發布了《無人機系統飛行計劃（2009～2047）》，全面描繪了無人機系統的未來發展前景。雖然并未預言有人駕駛作戰飛機時代的結束，但這項計劃不僅將無人機融入到美國空軍作戰裝備的行列中，并且為作戰使用規劃了一條清晰的發展方向，同時還表明了無人機將在美國空軍獨立百年之際（即2047年）的各項計劃中處于非常突出的地位。

根據計劃，美國空軍將在2017財政年度正式結束MQ-9無人機的采購工作，通用原子公司將向美國空軍交付最后24架“收割者”無人機。從發展路線圖來看，美國空軍替換“收割者”無人機的最早時間是在2020～2022年，即開始裝備MQ-X的目標期限。但是，美國空軍在2010年4月放棄了此前有關MQ-X的一些研究和分析方案，認為這些方案的功能范圍都過于狹窄，缺乏適應各種任務的靈活性。

在這一背景下，美國空軍可能繼續裝備和使用性能相對有限的“收割者”無人機。2016年4月，通用原子公司負責戰略發展的高級主管克里斯·皮爾遜在接受《國際飛行》記者采訪時表示，展望MQ-9無人機之后可能發生的事情，美國空軍計劃繼續讓“收割者”飛行到2035年或2045年。顯然，這對于各家承包商來說都不是一個好消息。

同時，通用原子公司也注意到了美國空軍正在發展的“忠誠的僚機”計劃。成本相對低廉的“復仇者”無人機可以作為僚機，與F-22和F-35A戰斗機協同作戰，自主執行空對空或空對地任務，同時承擔起突破嚴密防空網絡的重要角色。這樣，一名飛行員就可以控制多架無人機，以密集方式攻擊敵方的有生力量。

與此同時，通用原子公司針對美國海軍“無人艦載起飛空中監視與攻擊”（UCLASS）計劃的作戰需求，在2010年4月正式公布了“海上復仇者”（Sea Avenger）方案，將與諾格公司的X-47B無人機等其它方案競爭。根據航母的使用要求，該機將在陸基型基礎上進行幾處改進，包括折疊機翼、加強起落架和結構、適用于海上使用的電子設備。它可以在武器艙內攜帶彈藥，如果美國海軍需要，也可以在機翼下部加裝外掛點。

然而，當美國國防部在2015年發布了《戰略組合審查》后，美國海軍基于未來裝備發展需求，在完成X-47B驗證計劃后突然改弦更張，放棄了多年追求的UCLASS計劃，轉而考慮發展一種兼具ISR角色的艦載無人駕駛空中加油平臺，僅僅具備有限的打擊能力。

與諾格公司的X-47B驗證機、波音公司的“鬼怪鰩”驗證機和洛馬公司推出的海上無人機概念相比，采用常規設計的“復仇者”系列無人機在扮演空中加油角色方面顯然有些力不從心，而通用原子公司是否還能及時拿出一個新方案，目前還不得而知。

著眼海外用戶

為了盡快投入生產，通用原子公司正在積極游說美國國會，希望早日獲準出口“復仇者”。早在2012年7月，通用原子公司就開始在范堡羅航展上推介“復仇者”無人機，暗示加拿大空軍和英國空軍對這種新型無人機系統表示了興趣。“復仇者”無人機最近一次公開亮相是在2016年10月12日至16日舉行的東京航空航天展上，這意味著通用原子公司有可能將日本航空自衛隊視為一位潛在用戶。從目前來看，印度空軍最有可能成為“復仇者”無人機的首位用戶。

近年來，印度國防部大規模全球采購最先進作戰飛機的行動已經擴展到隱身無人戰斗機領域。2010年，印度空軍向全球防務承包商發布了一個無人戰斗機（UCAV）的信息征詢書，提出了應具備低雷達反射截面、高升限和航程超過925千米等性能要求，同時還希望該機能夠在武器艙內攜帶精確制導武器。目前，世界范圍內有幾種UCAV驗證機還處于技術發展和飛行測試階段，而“復仇者”無人機借助于衍生發展途徑，在研制進度和批生產能力方面占據明顯優勢。

對于印度提出采購“復仇者”的意向，奧巴馬政府一直猶豫不決，擔心可能會加劇印度與巴基斯坦的緊張關系。實際上，印度自2015年來就一直與美國進行談判，準備購買40架“捕食者”XP無人機，用于監視印度與巴基斯坦、中國接壤的邊境地區。當年底，美國政府批準了通用原子公司向印度銷售非武裝“捕食者”XP無人機的建議，但雙方尚未簽署正式的采購合同。

相比之下，可攜帶和發射導彈的“復仇者”無人機屬于致命性武器，受到導彈及相關技術控制制度（MTCR）的制約，此外還需要獲得美國國會批準。然而，美國政府在2016年9月22日發表聲明，支持印度加入MTCR組織。時隔僅僅兩天，印度空軍就致函通用原子公司，有意采購100架“復仇者”無人機。近日，當唐納德·特朗普贏得美國下一屆總統的大選時，日本、韓國等美國的盟國惶恐不安，而印度則似乎看到了引進“復仇者”無人機的機會。

至于“復仇者”無人機能否在近期獲準出口印度，美國國防部長阿什頓·卡特在12月份到訪印度時，出于鞏固兩國軍事關系的目的，有可能會給出一個明確的答案。