對(duì)XQ-58A無人機(jī)的再認(rèn)識(shí)

XQ-58A是近年美國軍用大中型無人機(jī)大發(fā)展的先行者。2016年發(fā)展商收到合同，2019年實(shí)現(xiàn)首飛，遠(yuǎn)早于波音MQ-28、諾格Model437、通用原子×Q-67等其他同類無人機(jī)。此后該型號(hào)參與了美國軍方的多個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目，2022年還分別向美國空軍和美國海軍各交付2架。但令人意外的是，XQ-58A無人機(jī)至今仍然沒有獲得美國軍方的大批量采購。為此筆者嘗試從技術(shù)和使用等角度進(jìn)行分析，試圖梳理其中的原因。

項(xiàng)目概述

項(xiàng)目于2016年7月11日啟動(dòng)，當(dāng)天發(fā)展商克拉托斯公司宣布獲得1份合同，為美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室發(fā)展LCASD無人機(jī)。

2019年3月發(fā)展商宣布：XQ-58A完成首飛。這次76min首飛在亞利桑那州Yuma試驗(yàn)場(chǎng)完成，未攜帶有效載荷。

2020年12月發(fā)展商宣布：在Yuma試驗(yàn)場(chǎng)完成XQ-58A/F-22/F-35編隊(duì)飛行。

2021年4月發(fā)展商宣布：在Yuma試驗(yàn)場(chǎng)完成XQ-58A第6架次試飛，并首次從內(nèi)埋武器艙發(fā)射ALTIUS-600小型無人機(jī)。

2022年11月，美國空軍Eglin空軍基地宣布接收2架中的第1架政府擁有的XQ-58A，將由該基地的第40試飛中隊(duì)用于發(fā)展和試飛。

2022年12月30日，美國海軍授予公司合同，采購2架XQ-58A且包括傳感器和武器系統(tǒng)。

2024年7月發(fā)展商宣布：XQ-58A自費(fèi)完成了依靠起飛小車完成跑道滑跑起飛。

設(shè)計(jì)指標(biāo)要求及分析

2016年簽訂合同時(shí)，美國空軍提出性能指標(biāo)和目標(biāo)要求。對(duì)比截至2023年簡(jiǎn)氏資料和公司官網(wǎng)給出的數(shù)據(jù)可以看到，實(shí)際上XQ-58A沒有完全達(dá)到用戶要求。

對(duì)比數(shù)據(jù)就能看到，差距最大的指標(biāo)是價(jià)格。從總體設(shè)計(jì)的角度考慮，即使在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)幾乎完全放棄隱身能力，價(jià)格仍然嚴(yán)重超出預(yù)期，這個(gè)現(xiàn)象除了可能是生產(chǎn)商控制價(jià)格的能力不足，更可能是美國空軍最初給出的價(jià)格指標(biāo)過于樂觀。

XQ-58A無人機(jī)設(shè)計(jì)分析

總體概況

XQ-58A無人機(jī)，從飛行特性角度看是不依賴跑道的中高空遠(yuǎn)程高亞聲速無人機(jī)。就用途而言，更像一個(gè)具有打擊能力的偵察平臺(tái)。但從公開信息分析，目前該無人機(jī)并未進(jìn)行過專門的傳感器載荷試飛。

從總體布局來看，采用較大展弦比后掠翼，后掠角約 30^° ，這是一個(gè)更偏重航程/航時(shí)、不強(qiáng)調(diào)飛行機(jī)動(dòng)性、不考慮超聲速需求的布局。中等后掠、大角度外張的V尾，很可能是為了兼顧操縱、減重和隱身。

尺寸/重量/飛行性能的對(duì)比

與近年出現(xiàn)的美國各個(gè)同類型號(hào)相比，XQ-58A的尺寸、重量居中，都有助于縮減RCS。

類似，參見圖3，XQ-58A的隱身處理并不徹底；各個(gè)翼面的前后緣并未嚴(yán)格對(duì)齊，前機(jī)身正面可見范圍的蒙皮也并未普遍進(jìn)行鋸齒化處理。筆者推測(cè)主要是為了控制造價(jià)。

XQ-58A無人機(jī)“獨(dú)立于跑道”的代價(jià)

需要首先強(qiáng)調(diào)一個(gè)事實(shí)：美國空軍作戰(zhàn)部隊(duì)從未成建制使用火箭助推發(fā)射/傘降回收的無人機(jī)。

美國空軍確實(shí)長(zhǎng)期使用這種起降方式的靶機(jī)用于訓(xùn)練和測(cè)試，但與此同時(shí)，QF-4、QF-16等全尺寸靶機(jī)都保留跑道起降能力。而且，美國空軍作戰(zhàn)部隊(duì)成建制列裝的MQ-1/MQ-9系列無人機(jī)和“全球鷹”系列無人機(jī)，都采用與有人機(jī)相同的跑道水平起降。換言之，對(duì)于美國空軍而言，在作戰(zhàn)部隊(duì)大規(guī)模成建制列裝非跑道起降無人機(jī)，意味著需要從頭編制使用流程、修訂編制、修改使用設(shè)備配置，這些工作都需要額外的周期和時(shí)間。至少從用戶角度，在與同類產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，這是個(gè)減分項(xiàng)。

飛行性能指標(biāo)也并無突出之處，它的唯一特點(diǎn)是無起落架、起降獨(dú)立于跑道。換言之，僅就其尺寸、重量而言，它是可以也能夠依靠常規(guī)輪式起落架實(shí)現(xiàn)跑道起降的。

從指標(biāo)看，XQ-58A最突出的特點(diǎn)是航程。如果公司網(wǎng)站數(shù)據(jù)沒有過分夸大，那么它的最大航程甚至明顯高于諾格針對(duì)CCA需求研制的、最大起飛重量更高的Model437。

隱身

為了提高大中型無人機(jī)的生存力，在設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮隱身需求。但同時(shí)，隱身需求會(huì)一定程度影響氣動(dòng)布局選取、成本等，因此隱身設(shè)計(jì)必須適度。從圖2可以看到，XQ-58A在設(shè)計(jì)時(shí)一定程度考慮了縮減RCS。翼身融合、帶棱邊機(jī)身、背部斜切進(jìn)氣口、部分口蓋邊緣鋸齒化、大角度外張V尾，具體到XQ-58A上，筆者認(rèn)為在設(shè)計(jì)權(quán)衡時(shí)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對(duì)地面支援需求考慮不足，削弱了相應(yīng)的收益。

儲(chǔ)運(yùn)

有文獻(xiàn)稱：公司在向美國各軍種推銷XQ-58A時(shí)，曾宣稱“XQ-58A能集裝箱化部署、然后快速組織大批量發(fā)射”。筆者認(rèn)為這是有所夸大的。

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，聯(lián)運(yùn)通用集裝箱的尺寸，除長(zhǎng)度分級(jí)外，其內(nèi)部寬度和內(nèi)部高度均統(tǒng)一：最小內(nèi)部寬度2330mm，最小內(nèi)部高度2197mm。對(duì)比克拉托斯官網(wǎng)給出的尺寸（翼展8.2m/27ft、全長(zhǎng)9.1m/30ft、全高2.5m/8.3ft ），如果要用1個(gè)集裝箱運(yùn)載1架XQ-58A，機(jī)翼必須拆除，尾翼極大可能必須拆除。

因此，即使能預(yù)先將搭載無人機(jī)及其發(fā)射架的集裝箱布置到預(yù)設(shè)發(fā)射點(diǎn)，在發(fā)射前也必須從集裝箱內(nèi)完全取出發(fā)射架、無人機(jī)，安裝機(jī)翼和尾翼（可能還需要現(xiàn)場(chǎng)加注燃油）。也就是說，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到所宣稱的“開箱即發(fā)射”。

任務(wù)前準(zhǔn)備

XQ-58A的4枚起飛火箭助推器分為左右兩枚，對(duì)稱安裝在1個(gè)安裝支架。助推器耗盡后，安裝支架攜帶著助推器殼體與無人機(jī)分離。這種設(shè)計(jì)規(guī)避了多枚助推器安全分離、發(fā)射地點(diǎn)安全等諸多問題，縮減了發(fā)射安全區(qū)需求。但支架位于后機(jī)身機(jī)腹與發(fā)射器之間，無人機(jī)裝上發(fā)射器后，可能無法穿過機(jī)腹去安裝助推器安裝支架，參見圖4。如果這個(gè)分析符合實(shí)際情況，那就意味著至少還需要1套尺寸匹配的地面設(shè)備，能夠?qū)o人機(jī)牢固地懸空支撐，然后安裝助推器。

同樣從圖5能看到，武器艙門的旋轉(zhuǎn)軸線在機(jī)身側(cè)面，武器艙門本身從機(jī)身側(cè)面延伸到機(jī)身底部。但發(fā)射軌的寬度僅僅與機(jī)腹相當(dāng)。因此，在發(fā)射架上，彈艙門無法開啟。這意味著至少還有另外1套這樣的地面設(shè)備：它的尺寸要大到能安全地支持起完整全機(jī)，同時(shí)為無人機(jī)正下方留出足夠的空間，允許以人力/機(jī)械方式向內(nèi)埋彈艙裝載彈藥；它還要能與發(fā)射架準(zhǔn)確對(duì)接，將裝載后的無人機(jī)轉(zhuǎn)移到發(fā)射架上（或者用1套吊車完成轉(zhuǎn)運(yùn)）。

如果需要在同一地點(diǎn)準(zhǔn)備同時(shí)放飛多架無人機(jī)，那么除了要準(zhǔn)備與無人機(jī)相同數(shù)量的發(fā)射架、不止1套安裝助推器和掛載武器用的專用地面設(shè)備，還需要有其他車輛用于運(yùn)輸備用助推器支架和備用助推器。

而如果一種重量尺寸相當(dāng)?shù)妮喪狡鸾禑o人機(jī)，在相同應(yīng)用場(chǎng)景中，完全不需要這些地面支援設(shè)備和相應(yīng)的人員。

回收

從圖6可以看到，需要至少6人、1臺(tái)足夠臂長(zhǎng)的起重機(jī)、運(yùn)輸發(fā)射架。且至少要執(zhí)行以下主要操作：一連接機(jī)腹的發(fā)射架適配件；一拆卸兩個(gè)機(jī)翼；一在對(duì)噴口、進(jìn)氣口進(jìn)行保護(hù)后起吊。

返回基地后，尚需要進(jìn)行機(jī)體損傷檢查、復(fù)裝回收傘、復(fù)裝減振氣囊。需要注意的是，參考前文無人機(jī)在發(fā)射器上的照片可以看到，無人機(jī)在發(fā)射器上時(shí)，發(fā)射器阻擋了機(jī)腹，在發(fā)射器上無法安裝減振氣囊。因此，同樣需要專門的地面設(shè)備，托舉整機(jī)后復(fù)裝氣囊。

小結(jié)

綜上所述，從作戰(zhàn)使用的角度，為了完成XQ-58A從起飛前準(zhǔn)備到完成再次起飛準(zhǔn)備，除了常規(guī)的加油設(shè)備等通用地面設(shè)備，將需要至少如下額外專用地面設(shè)備：

一至少1臺(tái)吊車。吊車的吊臂要有足夠長(zhǎng)度，能將落地后的無人機(jī)從地面起吊到發(fā)射器上。

一發(fā)射器。發(fā)射器需要具備多個(gè)功能和能力：能耐受無人機(jī)多次發(fā)無人機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)到發(fā)射器上。

一任務(wù)后：回收無人機(jī)（拆除機(jī)翼、裝車、送回發(fā)射地點(diǎn)）；檢查無人機(jī)并按照需要完成必要修理。

一如果需要去本場(chǎng)以外執(zhí)行任務(wù)，還需要完成地面設(shè)備裝載、無人機(jī)裝載，并運(yùn)輸火箭助推器、助推器支架、降落傘系統(tǒng)、減振氣囊等消耗品。

所有這些設(shè)備需求和人力需求，都是美國空軍現(xiàn)役“全球鷹”無人機(jī)部隊(duì)和“死神”無人機(jī)部隊(duì)所不需要的。這代表著在美國空軍日益強(qiáng)調(diào)的敏捷作戰(zhàn)場(chǎng)景中它意味著額外的后勤需求和運(yùn)力需求。

在人力方面還需要1個(gè)專職小隊(duì)完成如下無人機(jī)特有的工作：

一發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)：安裝降落傘和減振氣囊，需要時(shí)為彈艙裝載。

發(fā)射前：安裝機(jī)翼、火箭助推器支架和火箭助推器；將準(zhǔn)備好的沖擊和助推器燒灼；具備越野行駛性能，能搭載被回收無人機(jī)的機(jī)體和機(jī)翼并被牽引越野行駛，將回收無人機(jī)送回發(fā)射地點(diǎn)；能裝入1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)貨運(yùn)集裝箱，且能在集裝箱運(yùn)輸?shù)娜^程中安全、牢固地搭載無人機(jī)。

一一至少1臺(tái)多功能地面裝載設(shè)備。它要能牢固安裝無人機(jī)，且有開的安裝空間，能安裝2個(gè)減振氣囊、火箭助推器支架，必要時(shí)還要在彈艙門開啟狀態(tài)下進(jìn)行內(nèi)埋物掛裝。根據(jù)設(shè)計(jì)需要，可能還要能對(duì)接發(fā)射器，然后將完成裝載的無人機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)到發(fā)射器上。

分析和結(jié)論

按照用戶的要求，XQ-58A無人機(jī)被設(shè)計(jì)為“獨(dú)立于跑道”且要求重復(fù)使用，依靠火箭助推發(fā)射器起飛，使用降落傘和氣囊實(shí)現(xiàn)回收。這種能力，需要依靠專門的地面設(shè)備和人力才能實(shí)現(xiàn)。這些設(shè)備和人力需求，是美國空軍現(xiàn)有體系下非現(xiàn)成的，幾乎需要從頭來建立。在美軍對(duì)敏捷作戰(zhàn)部署的日益強(qiáng)調(diào)下，這種額外的需求是背道而馳的。筆者認(rèn)為這是XQ-58A至今未能成規(guī)模列裝美國空軍作戰(zhàn)部隊(duì)的重要原因之一。

從技術(shù)角度看，與XQ-58A尺寸、任務(wù)相近的MQ-28等多種無人機(jī)，尤其是CCA這類很強(qiáng)調(diào)低成本的無人機(jī)（通用原子YFQ-42A和安杜里爾YFQ-44A），都寧愿付出重量和空間代價(jià)也要采用常規(guī)輪式起落架和常規(guī)滑跑起降方式。實(shí)際上，克拉托斯公司也意識(shí)到了這個(gè)問題，并在去年成功測(cè)試了依靠專用起飛小車實(shí)現(xiàn)跑道滑跑起飛。這種小車配備回收傘和剎車；無人機(jī)/小車組合體正常滑跑起飛；起飛后小車脫落，依靠回收傘和剎車回收并重復(fù)使用。這種起飛方式無需使用發(fā)射器和助推器，并提高了起飛重量；但依然無法實(shí)現(xiàn)跑道降落。因此，起飛小車并未在根本上解決問題。

因此筆者認(rèn)為：對(duì)于XQ-58A這種尺寸重量量級(jí)或更高的無人機(jī)而言，“獨(dú)立于跑道”這個(gè)能力是得不償失的。這個(gè)經(jīng)驗(yàn)值得所有設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)類似型號(hào)無人機(jī)時(shí)借鑒。