國外海軍無人直升機發展現狀分析

中國船舶重工集團公司第七一四研究所孫明月

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近年來，多國海軍開始研發無人直升機，型號主要包括MQ-8B/C、K-MAX、S-100、VSR 700、SW-4 Solo、V-200。無人直升機具有可垂直起降、空中懸停的優勢，主要用于執行情報監視偵察、通信中繼、戰場補給等任務，還可搭載先進的探雷、探潛傳感器及打擊武器，執行反潛、掃雷任務。

一、研發概況

20世紀以來，美歐多國先后開發出多型無人直升機，但列裝使用的型號有限。

（一）美國

美國海軍最早開始研發艦載無人直升機，型號包括 QH-50、CL-327“哨兵”、“鷹眼”、“暗號”、A160T、K-MAX、MQ-8B/C等，其中，僅QH-50、K-MAX、MQ-8B/C作戰部署。

1999年，美國海軍啟動“垂直起降戰術無人機”（VTUAV）項目。貝爾公司的“鷹眼”（Eagle Eye）傾轉旋翼無人機、西科斯基公司的“暗號”（Cypher）無人直升機、諾格公司的RQ-8A“火力偵察兵”無人直升機參與項目競標，最終，RQ-8A方案獲勝。但是，2002年1月，美國國防部停止對該項目撥款，項目被取消。

2003年5月，考慮到近海戰斗艦需要搭載無人直升機，美國海軍重啟“火力偵察兵”項目，諾格公司在RQ-8A的基礎上推出了MQ-8B（見圖1（a））并被海軍采購。MQ-8B載荷空間和發動機功率不足的問題限制了其傳感器、武器搭載能力，諾格公司于2011年開始研發續航能力和負載能力更強的MQ-8C（見圖1（b）），現已小規模服役，用于替代MQ-8B。

2010年左右，為解決阿富汗戰場地形復雜、運輸成本高、易受襲擊等后勤補給難題，美國海軍陸戰隊引進2架K-MAX（見圖2），為前線基地提供補給。2011—2014年期間，K-MAX在阿富汗累計運送2000余噸物資。2015年至今，2架K-MAX在尤馬海軍陸戰隊航空基地進行升級改裝。

（二）歐洲

20世紀末，加拿大龐巴迪公司、德國多尼爾公司相繼推出CL-227/CL-327“哨兵”“希摩斯”艦載無人直升機，后因技術成熟度問題，加拿大、德國海軍并未采購。21世紀以來，歐洲主要研制了 S-100（見圖 3）、VSR 700、SW-4 Solo、V-200（見圖4）等四型艦載無人直升機，S-100、V-200已作戰部署，其他兩型尚處于研發中。

圖1 MQ-8B（a）和MQ-8C（b）無人直升機

圖2 K-MAX無人直升機

奧地利西貝爾公司于21世紀初研發了S-100“坎姆考普特”，其于2004年首飛，此后在巴基斯坦海軍21型護衛艦、法國海軍“蒙卡爾姆”號護衛艦、西班牙國民警衛隊巡邏船、德國海軍K130級護衛艦上開展了艦上測試。截至2016年，超過300架S-100通過出售或出租方式在各國軍隊中部署應用，載艦數量超過30艘。

瑞典薩伯公司于2008年開始研發V-200無人直升機，2018年8月，德國海軍采購了2架V-200部署到德國K130輕型護衛艦上，執行ISR和電子戰任務。

例如，以恐龍為例，根據物種形成的原因，探討古生物世界的奧秘，以及恐龍演變與生物進化的關系，討論導致恐龍滅絕的可能原因： ①是因為恐龍只棲息在一個非常小的區域，以至于只要這個區域的任何變化都很容易導致物種的滅絕；②恐龍進化能幫助它們在生存環境中存活并繁殖的特殊適應性，一旦環境改變，恐龍的過度進化可能會導致滅絕；③恐龍與其他物種之間存在競爭關系，這些相互作用會導致物種的滅絕而非適應性；④恐龍棲息地的改變和破壞，無論是當代還是史前，棲息地的改變和破壞都是物種滅絕最大的原因。

此外，意大利萊昂納多公司于2015年開始基于有人直升機SW-4研發無人直升機SW-4 Solo（見圖 5（a）），其于 2018年 2月首飛，英國海軍、意大利海軍均有意采購該型直升機；歐洲空中客車公司、法國艦艇建造局正基于Cabri G2有人直升機研發VSR700無人直升機（見圖5（b）），其于2017年5月首飛，計劃搭載法國海軍護衛艦。

圖3 S-100“坎姆考普特”無人直升機

圖4 V-200無人直升機

圖5 SW-4Solo（a）和VSR700（b）無人直升機

二、戰技水平分析

（一）性能參數

在役/在研的無人直升機在主尺寸、發動機功率、航程方面差異較大。

（1）在主尺寸方面，S-100、V-200為新研機型，無座艙等冗余系統，結構緊湊，且僅用于執行情報監視偵察任務，兩者主尺寸較小，最大起飛質量在0.2t左右；VSR 700、MQ-8B/C、SW-4 Solo、K-MAX基于有人機研發，主尺寸較大，最大起飛質量通常超過1t，可搭載武器的MQ-8C的最大起飛質量達到2.7t，可執行無人貨運的K-MAX達到5.4t。

（2）在速度方面，各型無人直升機差別不大，巡航速度在100～200km/h，最大飛行速度在150～250km/h。

（3）在航程方面，S-100、V-200的航程在100km左右，MQ-8C、K-MAX的航程可達2000km。不同型號無人機的基本參數對比見表1。

（二）任務能力

1.情報監視偵察

在役/在研無人直升機均裝配了光電/紅外傳感器、雷達等，具備執行情報監視偵察任務的能力。其中，光電/紅外傳感器的探測距離通常為視距范圍，各機型差別不大，而雷達在工作體制、探測距離等方面不盡相同。以美國海軍MQ-8C為例，該型無人直升機最早裝配ZPY-4機械掃描雷達，質量為30.6kg，在X波段工作，最大探測距離為80km，后換裝ZPY-8有源相控陣雷達，最大探測距離達到370km，其3塊平板天線無需活動便可實現360°掃描，具有更強的抗雜波能力、更遠的探測范圍和更強的目標追蹤能力。無人直升機情報監視偵察載荷與雷達性能參數見表2和表3。

2.戰場補給

在役/在研無人直升機均具備一定的貨物運輸能力，但僅K-MAX一型是專用的戰場補給飛機，在陸上環境下使用。K-MAX無人直升機保留有人駕駛模式，單次可負載2700kg貨物；裝配有4個獨立的貨物鉤，操作員可通過地面預編程實現無人機單次飛行，并在4個目的地分別投放貨物。針對K-MAX執行戰場補給任務仍依賴操作員的現狀，海軍陸戰隊正在利用“自主航空貨運通用系統”（AACUS）項目成果，提升K-MAX的自主性。

表1 無人直升機基本參數對比

表2 無人直升機情報監視偵察載荷

表3 無人直升機雷達性能參數

3.反潛

利用無人直升機反潛尚處于探索中，美國海軍計劃在MQ-8B/C上搭載拖曳磁探儀、聲學/磁探儀、中頻主動聲吶浮標等執行反潛任務。

2014年10月，美國海軍資助TUI公司為MQ-8C研發小尺寸、輕質和低功耗磁探儀拖曳設備，要求拖曳設備整體質量小于25kg，拖曳纜繩部署后長度大于90m，三軸穩定性偏轉小于0.5°，拖曳體振幅小于15cm，適用飛行速度50～140節，拖曳纜繩和拖曳體采用無磁性材料，整個項目預計在2020年1月結束。

2015年，美國海軍資助物理科學公司為MQ-8C集成聲學/磁探儀反潛戰傳感器，研發聲信號處理器融合聲學器件、磁探儀的探測數據。

2016年1月，美國海軍開始研發可由MQ-8C、MH-60R、P-8A、近海戰斗艦部署和任意反潛戰平臺進行遠程操作的中頻主動聲吶浮標（MFAS）。美國海軍現有的反潛戰系統多是單基站操控，MFAS能夠提供多平臺/多基站反潛戰能力。MFAS技術要求包括：（1）標準聲吶浮標尺 寸（A-size： 長 0.91m， 直 徑 0.127m）；（2）頻寬0.89～8.0kHz，相互干擾在1.1～5kHz范圍內；（3）具備連接多種反潛戰平臺的通信鏈路；（4）執行中頻主動聲吶浮標探測功能，與多種反潛戰平臺協同工作。

4.反水雷

MQ-8B/C、SW-4 Solo計劃用于執行反水雷任務。MQ-8B/C配有AN/DVS-1“沿海戰場偵察和分析”（COBRA）系統，該系統包括2套水雷探測子系統和1個艦上任務分析站，其中，水雷探測子系統是一型光電多譜水雷探測器，包括1架高分辨率數字攝像機、六色旋轉濾光輪、1部激光測距機和電子控制設備，用于快速偵察目標水域；任務分析站由近海戰斗艦搭載，對水雷探測子系統傳來的數據進行處理，分析疑似水雷目標。2017年9月，美國海軍成功驗證了COBRA的反水雷能力。不過現役版本只能在白天應用，海軍正在發展COBRA的全天時反水雷能力。

5.火力打擊

MQ-8B/C可遂行火力打擊任務。MQ-8B/C可在短翼處搭載GBU-44“蝰蛇打擊”空地制導炸彈、AGM-114“海爾法”近程空地導彈、“先進精確殺傷武器系統”等多種武器。“先進精確殺傷武器系統”是在“九頭蛇”-70非制導火箭彈上集成了制導系統，打擊目標命中率超過94%；MQ-8B可搭載三聯裝“先進精確殺傷武器系統”發射裝置，MQ-8C可搭載七聯裝“先進精確殺傷武器系統”發射裝置。

三、發展特點

（一）主要基于有人直升機發展而來

研發全新的無人直升機需要經過復雜的結構設計過程，包括布局傳動系統、研發旋翼系統等，且目前海軍對無人直升機的需求數量有限，使得研發全新型號的費用高昂。而對有人直升機進行無人化改造則可沿用有人直升機的發動機、旋翼系統、傳動系統、機身等主體結構，只需加裝飛行控制系統，技術風險低、研發周期短。因此，在役/在研的無人直升機主要是基于有人直升機發展而來，僅少數為全新型號。

（二）適合中小型水面艦搭載

無人直升機具有垂直起降的特點，無需結構笨重的發射回收裝置或飛行跑道，占用甲板空間小，適合中小型水面艦搭載。盡管不具備固定翼無人機的速度優勢，但無人直升機能空中懸停，低速性能良好，可在機體內集成或外掛傳感器，適于執行后勤支援、戰場救護、火力打擊、反潛掃雷任務。

（三）發展速度遠落后于固定翼無人機

無人直升機存在多項缺陷：一是旋翼推進使得飛行速度低，約是同質量級別固定翼無人機的1/2；二是無人直升機的空氣動力學、飛行力學原理較為復雜，使其穩定性較差，操控難度高于固定翼無人機；三是無法使用降落傘等安全保障裝備，一旦出現故障，墜機損毀概率大；四是雷達的散射截面積大，易被敵方的光電傳感器、雷達探測；五是盡管國外正在探索無人直升機與有人機協同作戰，如MQ-8B/C與MH-60組合、S-100與H145組合，但相關概念尚處于探索階段，在役無人直升機仍以單獨作戰為主，作戰樣式相對單一，并未像固定翼無人機一樣處于探索集群化應用階段。這些缺陷嚴重制約了無人直升機的作戰應用和發展。

（四）將著重提升自主水平

與固定翼無人機類似，在役/在研無人直升機的控制方式主要以預編程和半自主控制為主，極少實現全自主控制，在面臨復雜的戰場環境時，由于受到通信中斷、鏈路帶寬和距離受限及人員決策速度等因素的限制，現有控制方式存在很大缺陷。目前，國外正在發展自主路徑規劃、自主避障、自主操縱軟件，旨在提升無人直升機的自主水平。