艦載無人直升機的現狀和應用展望*

劉志超 石章松 吳中紅 肖玉杰

(海軍工程大學電子工程學院 武漢 430033)

艦載無人直升機的現狀和應用展望*

劉志超 石章松 吳中紅 肖玉杰

(海軍工程大學電子工程學院 武漢 430033)

以提升海軍戰斗力的需求為牽引,對世界各國海軍典型艦載無人直升機的發展現狀進行了歸納,通過分析艦載無人直升機的需求,結合海軍軍事建設的特點和未來海面戰場需要給出了其作戰應用展望。

艦載無人直升機; 需求; 應用展望

(College of Electronic Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan 430033)

Class Number V275.1

1 引言

越南戰爭初期,美軍死傷飛行員5000多名,被俘人員有90%是飛行員和機組人員,面臨來自戰場和國內的巨大壓力,美軍最終想到了發展無人機,希望用無人偵察機代替有人機執行偵察任務,戰爭的牽引使得無人機迅速崛起。軍用無人機具有作戰用途多、生存能力強、對作戰環境要求低、費效比高等優點,大力發展無人機已成為世界各國的共識[1]。

艦載無人機按照升力特點分為固定翼和旋翼兩種,固定翼無人機在中小型艦船的回收是一個敏感問題,除了復雜的電磁干擾環境,軍艦的運動和軍艦上層建筑的震蕩區使得無人機在接近階段很難進行精確控制,撞網回收或降落傘回收安全性差且對軍艦正常進行的任務產生極大影響,對無人機的結構也會產生一定影響。此外,固定翼無人機的發射和回收裝置不僅會與其它艦載設備爭奪寶貴的艦上空間,從經濟性上看,其昂貴的發射和回收裝置也不適合中小型艦船的裝備使用。

相對于固定翼艦載無人機而言,無人直升機不需要滑跑或彈射,甚至可以空中懸停,更為重要的一點,艦載無人直升機徹底解決了著艦回收困難的關鍵問題,可大量裝配驅護艦等中小艦艇,對大力提高艦艇作戰能力具有重要意義。

2 國外艦載無人直升機的裝備現狀

世界上有50多個國家裝備有總計數百種型號的無人機,但裝備海軍的艦載無人直升機的國家只有美國、俄羅斯、以色列、加拿大、意大利、德國、英國、法國、奧地利等約10個國家[2]。我國有天鷹-3無人直升機[3],但還不能用于艦載飛行操作。表1列出了國外主要無人直升機的作戰用途、有效載荷以及性能等情況。

表1 國外主要無人直升機的作戰用途、有效載荷及性能

(續表1)

3 發展艦載無人直升機的需求

1) 垂直起降,適應性強

無人直升機與固定翼直升機不同,它具有垂直起降能力,活動所需空間小,使用方便靈活,可伴隨母艦船等作戰艦船一同出航,完成在固定位置監視的任務,大大擴展了海上預警和作戰范圍,又有效避免了有人駕駛飛機冒生命危險赴海上危險區進行偵查的危險[8],如和平年代護航過程中海盜的識別、偵查與監視、海上鉆井平臺外圍可疑船只預警和驅離等危險任務,實現在軍事行動中以零傷亡的代價獲取戰場信息、直接或間接參與軍事預警打擊任務的有效和廉價的艦艇裝備。

圖1 艦載固定翼無人機起飛過程

圖2 艦載固定翼無人機回收準備工作

圖3 艦載無人直升機出海執行任務

2) 經濟性好,完成軍事目標代價低

在造價上,由于不用考慮人的因素,結構設計時少了許多限制條件,可最大限度增大有效載荷,同時縮小體積,隱蔽性好。通常,軍用無人直升機的造價只是有人駕駛直升機的1/10,甚至百分之幾[9]。

美國海軍在2009年的一次營救被海盜劫持貨輪的反海盜行動中派出了兩艘驅逐艦,掃描鷹無人機從驅逐艦起飛對目標進行監視,為營救目標提供了重要的圖像,但美軍仍認為應裝備能在小型艦只上起降的無人直升機[10],小型艦船航速高、反應迅速,不僅能在很大程度上提高救援效率,在完成軍事目標所耗費代價上也占有很大優勢。

3) 任務拓展能力強

艦載無人直升機可根據海面戰場實際需要,通過標準化通信協議與接口設計,在有效載荷范圍內組合搭載光電紅外傳感器、合成孔徑雷達、光學探測搜索設備、通信中繼、電子干擾設備或誘餌甚至制導彈藥等不同載荷,完成重要目標偵查監視、水面戰場電子干擾、用作誘餌飛機誘敵暴露、通信中繼、對地/水面攻擊、空中預警和攔截、火力引導和目標指示、戰損評估等各項軍事任務,充分利用無人機平臺。如MQ-8B火力偵察兵(Scout),除可執行偵查監視任務外,還可同時搭載彈藥執行打擊任務,偵打一體。

圖4 MQ-8B火力偵察兵無人機

4 艦載無人直升機作用展望

隨著動力問題、數據鏈、抗干擾能力、飛行控制等關鍵技術的不斷突破,艦載無人直升機必將不斷拓展其使用范圍,在未來大中型及小型軍事艦艇上發揮越來越重要的作用。

1) 提升執行特殊任務軍艦威懾性

美軍在偵打一體無人直升機研究力度比較大,從僅僅具有偵察功能的無人直升機(MQ-8BMQ8-C)升級改造、有人駕駛無人機(H-6U Little Bird)的改裝到研制全新的偵打一體功能的無人直升機(A160T)三個方面同步進行。我國海上領土爭議多,海外利益大,為維護我國領土及人民合法利益不受侵害,海上執法艦艇編隊島嶼巡航、油井巡護以及商船護航任務繁重,偵打一體艦載無人直升機的裝備不僅使中小艦艇指揮員對整體局勢及時掌握和處理,還能夠對敵方形成威懾作用,可有效減輕執行特殊任務艦艇壓力,減少完成任務所需艦艇數量。

圖5 波音公司的H-6U Little Bird無人機

2) 提高沿海戰區艦船反應和生存能力

隨著國際海洋貿易的發展,沿海地區通過的艦船的數量、類型和國籍增多,沿海戰區形勢也變得日趨復雜起來,本來在盟國聯合作戰中區分作戰平臺為友軍、中立方和敵軍就已經十分不易,加之由于海況、位置和雷達性能的影響以及在瀕海作戰時海岸地形的遮擋問題限制了傳感器的作用范圍,作戰平臺的響應時間被大大延長,搭載不同有效載荷的無人直升機在戰區除了可以代替有人機執行情報偵察、戰場監視、空中電子干擾與壓制、目標指示、攻擊制導、戰損評估和通信中繼等危險任務外,搭載有源誘餌的艦載無人直升機還可在預計艦船將要受到攻擊時擔當艦外有源誘餌系統,在很大程度上延伸和提高了中小型艦船的反應和生存能力。

3) 與水面、水下無人作戰平臺及有人系統協同作戰

隨著信息化、智能化和指揮控制技術在軍事領域的迅速發展與推動,戰爭在傳統作戰樣式的基礎上涌現出來的越來越多新的樣式,如網絡戰、太空衛星戰、無人作戰等,戰爭的智能化程度大大提高。在無人作戰中,無人機、無人艇、無人水下航行器將會充斥水面戰場,其作戰應用也將從單個應用、零散應用向集群應用、規模運用轉變,實現無人系統獨立作戰、無人系統與有人系統聯合作戰。美國雷聲公司和美國海軍航空系統司令部已完成MQ-8 “火力偵察兵”先進任務控制系統研發,該控制系統的軟硬件都采用了開放式架構,具有極高靈活性,可快速植入所需的新技術,在某些情況下,海軍通用控制系統NCCS可控制任何艦隊的空中、地面、水面和水下平臺。隨著編隊控制、信息融合、無人平臺通信、戰術決策與火控解算等關鍵技術的突破,無人協同作戰將會改變現代戰爭模式。

4) 救援與傷員、物資轉運

美國是世界上最早研制無人直升機并使用的國家,無論從現有技術還是實戰應用來說,美國都是當之無愧的領跑者。1999年,美國海軍提出了“垂直起降戰術無人機”(VTUAV)計劃,2000年,美國格魯門公司獲得了這一合同,并在施韋策S330SP型有人駕駛直升機上進行無人化改裝[11]。其裝備發展如圖6所示。

圖6 美海軍主要大型無人直升機發展歷程

MQ-8B、MQ-8C屬于多用途無人直升機,可執行偵察、攻擊、戰損評估和補給多種任務,但是對于海上救援和傷員轉運任務海軍目前主要是由有人直升機承擔。從美陸軍已裝備的K-MAX無人直升機[12]在阿富汗實踐情況來看,無人直升機對于人員運輸任務的實現已成為可能。只是出于人的心理因素,美軍要求在人員轉運上必須切換到有人駕駛模式。相信在未來海面戰場上,隨著大型艦載無人直升機相關技術的成熟和戰場保障的需要,海面救援和傷員轉運這一任務會交給無人直升機來執行。

圖7 K-MAX無人直升機在阿富汗執行運輸任務

5 結語

對于中國航空工業來說,直升機技術及其應用發展長期以來都是短板,直到20世紀末,國內才有相應的院校和研究所開始艦載無人直升機的研制,隨著軍隊軍事需求和重視程度的增加目前進入了一個快速發展的階段。

本文對國外典型的艦載無人直升機進行了回顧和性能介紹,考慮我國中小型水面艦艇多,艦載無人機幾乎空白的實際情況分析了發展艦載無人直升機的需求,并對艦載無人直升機的作用進行了展望,希望能為艦載無人直升機的發展方向提供一些參考。

[1] 張慶余,李景儒,劉玉偉等.軍用無人機的運用與發展[C]//中國無人機大會論文集,2014(10):810-813.

[2] 高嘉景.海軍艦載無人機的現狀及其發展趨勢[J].艦船電子工程,2004,(3):16-19.

[3] 楊一棟,袁鎖中,王夷.無人直升機著艦制導與控制[M].北京:國防工業出版社,2013：2-5.

[4] 姚奕,聶永芳,馮林平.美國MQ-8B火力偵察兵無人機系統[J].飛航導彈,2012(11):22-25.

[5] 付偉.國外艦載無人機的發展現狀[J].艦船電子工程,2001(4):21-27.

[6] 李杰.艦載無人機的技術特點與作戰使用[J].現代軍事,2002(7):33-35.

[7] 歐陽龍春,侯振宇,馮仕懷等.軍用無人直升機的發展現狀及趨勢[J].航天科學技術,2011(2):9-11.

[8] 徐慶九,曲東才,吳曉男.艦載垂直起降無人直升機的發展及啟示[J].飛航導彈,2010(11):71-75.

[9] 王琦,劉勇,徐世錄.無人直升機的裝備概況與發展[J].艦船電子工程,2009(1):28-33.

[10] 劉大勇,劉佳.國外海上無人機發展綜述[J].飛航導彈,2014(11):54-62.

[11] 熊偉,歐白羽,吳冠楨等.基于美軍研發狀況的大型無人直升機研制途頸分析[J].航空制造技術,2015(23/24):30-33.

[12] 亞丁.K-MAX無人直升機初試身手[J].國際航空,2012(4):14-15.

Present Situation and Application Prospect of the Naval Shipboard Unmanned Helicopter

LIU Zhichao SHI Zhangsong WU Zhonghong XIAO Yujie

Under the traction of enhance combat ability of the navy, this paper summarizes the development status of typical shipboard unmanned helicopter. Based on requirement analysis of shipboard unmanned helicopter and considering the characteristics of naval military construction and the requirement of future sea battlefield, the application prospect of naval shipboard unmanned helicopter is put forward.

shipboard unmanned helicopter, demand, application prospect

2016年6月3日,

2016年7月26日

劉志超,男,碩士研究生,研究方向:火力指揮與控制。石章松,男,博士研究生,教授,研究方向:艦艇指揮與控制。吳中紅,男,博士研究生,研究方向:信息融合。肖玉杰,男,博士研究生,研究方向:信息融合。

V275.1

10.3969/j.issn.1672-9730.2016.12.001