小步快跑

溫杰

2016年10月27日，美國通用原子航空系統(tǒng)公司（簡稱通用原子公司）自行研制的“復(fù)仇者”增程型（Avenger Extended Range）無人機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。據(jù)介紹，該機在原型機的基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化了外部構(gòu)型和總體尺寸，不僅延長了續(xù)航時間，同時還增加了任務(wù)載荷，可以執(zhí)行持久態(tài)勢感知與攻擊任務(wù)，為潛在用戶提供更強的作戰(zhàn)能力。

盡管脫胎于“捕食者”家族，但新一代“復(fù)仇者”無人機通過“小步快跑”，在總體設(shè)計和作戰(zhàn)效能上已經(jīng)今非昔比。面對日益激烈的市場競爭，通用原子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(zhàn)平臺，希望在中空長航時無人機市場上繼續(xù)獨占鰲頭。

潛心設(shè)計改進

作為一家小型私營公司，通用原子公司在航空領(lǐng)域的技術(shù)儲備和研發(fā)實力上并不占據(jù)優(yōu)勢，只能借助于多年改進和生產(chǎn)“捕食者”系列無人機所積累的豐富經(jīng)驗，尋求能夠與各大防務(wù)巨頭短兵相接的快捷途徑。

21世紀初，通用原子公司就研制和生產(chǎn)出以活塞式發(fā)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(fā)動機和重新設(shè)計尾翼，改進發(fā)展出“捕食者”B/ MQ-9“死神”無人機，增大了飛行速度、作戰(zhàn)高度和起飛重量等性能都有提高，同時可以攜帶更多類型的任務(wù)載荷。

遵循這一思路，通用原子公司在2005年就利用內(nèi)部研究與發(fā)展（IRAD）資金，啟動了“捕食者”C研制計劃，在“捕食者”系列無人機的基礎(chǔ)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(xiàn)役“死神”無人機的基礎(chǔ)上加長機翼和換裝更大功率發(fā)動機，以提高飛行速度和延長續(xù)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(shè)計過程中，密切關(guān)注著美國空軍有關(guān)MQ-X計劃的潛在需求，多次更改設(shè)計方案，在噴氣動力選型和隱身細節(jié)設(shè)計等陌生領(lǐng)域中苦苦摸索，導(dǎo)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。

2009年4月15日，通用原子公司首次宣布，“捕食者”C原型機在4月4日實現(xiàn)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(guān)首飛的圖片，并將其重新命名為“復(fù)仇者”，凸顯新型無人機系統(tǒng)將具備優(yōu)異快速反應(yīng)、武裝打擊與監(jiān)視偵察能力。

盡管一直被看作“捕食者”家族的新成員，但“復(fù)仇者”無人機實際上在總體構(gòu)型上已經(jīng)脫胎換骨，與現(xiàn)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(fù)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(shè)計細節(jié)。

采用隱身構(gòu)型

“復(fù)仇者”無人機從原型機到增程型的一個共同特征是采用了多種隱身措施來降低雷達反射截面積，包括優(yōu)化外部構(gòu)型、遮蔽發(fā)動機進氣道和排氣管、采用內(nèi)置式武器艙并使用了多種隱身材料。無疑，該機具備了一定程度的隱身能力，意味著在執(zhí)行任務(wù)時有效增強了突防能力和生存能力，可以更好地適應(yīng)高威脅環(huán)境下作戰(zhàn)需要。

直觀可見，“復(fù)仇者”無人機從機頭到機尾，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(xù)的脊線，從而有效避免了側(cè)面彎曲所引發(fā)的雷達波側(cè)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(nèi)段的后緣前掠角也為17度，與另一側(cè)機翼前緣保持平行，這種設(shè)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探測到發(fā)動機。同時，曲柄狀的機翼具有較大的結(jié)構(gòu)表面，有助于遮擋發(fā)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(shù)，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(fā)動機艙的駝背式設(shè)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(fā)動機所產(chǎn)生的雷達反射信號，同時增強了排氣流的冷卻效應(yīng)，以減少紅外特征。在外部，“復(fù)仇者”的V形尾翼能有效偏轉(zhuǎn)雷達反射波，同時又能遮擋發(fā)動機燃氣的紅外特征。

為了更好地實現(xiàn)隱身能力，通用原子公司還仿效了F-22和F-35戰(zhàn)斗機的設(shè)計，正在為“復(fù)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(wèi)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(xiàn)役戰(zhàn)斗機和導(dǎo)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(fù)仇者”無人機在機身腹部設(shè)計了一個內(nèi)置式武器艙。在中、高威脅環(huán)境下，該機將采用所有武器全部內(nèi)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(huán)境中，該機可以在武器艙內(nèi)和機翼掛點上掛載各型武器。

從模塊化設(shè)計角度來看，“復(fù)仇者”無人機可以快速重新配置任務(wù)載荷，增加了執(zhí)行任務(wù)的靈活性。根據(jù)ISR任務(wù)需要，該機還可以在武器艙內(nèi)臨時加裝輔助油箱，從而增加兩小時的續(xù)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(jiān)視吊艙。

提升總體性能

從外形來看，這架原型機基本沿用了“死神”無人機的機體構(gòu)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(nèi)部燃油箱、武器艙和推進系統(tǒng)提供了足夠的空間，可以搭載1362千克的任務(wù)載荷。該機采用了雙余度飛行控制系統(tǒng)，利用兩套伺服系統(tǒng)來控制全動式雙垂尾。

為了滿足以高空、高速執(zhí)行戰(zhàn)術(shù)任務(wù)的需要，研制人員重點優(yōu)化了機翼外形，將原來的平直機翼修改為后掠翼。從翼根到翼尖，機翼分為內(nèi)、外兩段，曲柄狀的后緣在充分利用結(jié)構(gòu)效益的基礎(chǔ)上，增大了氣動表面，獲得更大的空氣動力。從空氣動力角度來看，機翼內(nèi)側(cè)具有較大的結(jié)構(gòu)厚度和表面曲率，表明研制人員在機翼上實現(xiàn)了層流設(shè)計。機翼內(nèi)段不僅能夠容納主起落架的收放機構(gòu)，還可以在內(nèi)部分別安裝一個油箱，可以儲存50%的機內(nèi)燃油。

值得注意的是，“復(fù)仇者”原型機在設(shè)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(xiàn)有無人機機庫內(nèi)，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(fù)仇者”無人機換裝了一臺普惠加拿大公司生產(chǎn)的PW545B渦扇發(fā)動機，推力為21.4千牛，耗油率較預(yù)期低10%。為此，“復(fù)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(shè)計有附面層隔板，為發(fā)動機提供穩(wěn)定的氣流。

憑借著全新的動力裝置，該機的最大飛行速度可以超過740千米/時，約為“死神”無人機的兩倍，飛行高度超過15000米。但是，該機在續(xù)航時間方面相對“死神”無人機減少了近10小時，有可能成為戰(zhàn)術(shù)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(fā)展“復(fù)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(fù)仇者”ER無人機承襲了13.4米的機身和1360千克的任務(wù)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(nèi)段機翼的增大的空間，該機的機內(nèi)燃油增加了1000千克，可以將航程增大到12900千米，將續(xù)航時間延長5小時，總共增加到20小時。