錢　輥

自主空中加油(AAR)技術(shù)是目前無人機(jī)自主化和智能化研究領(lǐng)域的一個熱點(diǎn)，該技術(shù)不但可用于提升無人機(jī)的作戰(zhàn)半徑和作戰(zhàn)效能，而且還可用于提升有人駕駛飛機(jī)進(jìn)行空中加油的安全性和可操作性。尤其是在惡劣天氣條件下，AAR技術(shù)可大幅降低飛行員進(jìn)行空中加油時的技術(shù)難度和工作負(fù)擔(dān)。正是因?yàn)锳AR技術(shù)無論是在無人機(jī)還是有人駕駛飛機(jī)領(lǐng)域都擁有十分廣闊的應(yīng)用前景，所以，近年來美國軍方、官方研究機(jī)構(gòu)和多家防務(wù)公司正致力于AAR技術(shù)的實(shí)用化研究。比較有代表性的包括NASA德萊頓飛行研究中心(DFRC)，賽拉內(nèi)華達(dá)公司(SNC)研究團(tuán)隊(duì)、美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)／波音公司“鬼怪”工程隊(duì)研究團(tuán)隊(duì)、諾斯羅普格魯曼公司和科巴姆公司等。最近，GE公司航空分部也加入了AAR技術(shù)的研究行列，并計(jì)劃研制先進(jìn)的激光導(dǎo)航AAR系統(tǒng)(AAR LNS)準(zhǔn)備參與競爭美國空軍和海軍即將啟動的AAR技術(shù)招標(biāo)項(xiàng)目。

新穎的激光導(dǎo)航AAR系統(tǒng)

GE航空分部研制的激光導(dǎo)航AAR系統(tǒng)(AAR LNS)具有精度高、穩(wěn)定性好、抗電磁干擾能力強(qiáng)的技術(shù)特點(diǎn)，它主要由四部分組成：光電網(wǎng)格生成和識別系統(tǒng)(EOGRS)、受油機(jī)定位系統(tǒng)(RPS)，雙向數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)(BDL)和加油錐套增穩(wěn)系統(tǒng)(DSS)。GE公司的激光導(dǎo)航AAR系統(tǒng)的獨(dú)特之處在于：一個光電網(wǎng)格生成和識別系統(tǒng)(EoGRS)被裝在加油機(jī)拖出的錐套上，并在加油機(jī)后部空域與錐套軸線垂直的平面內(nèi)生成一個基于直角正交坐標(biāo)系的二維激光網(wǎng)格(對人眼無害)。EOGRS系統(tǒng)生成的二維激光網(wǎng)格大約位于加油機(jī)后方100英尺空域，其網(wǎng)格刻度精確到英寸。而無人受油機(jī)上裝載的定位系統(tǒng)可以識別和解碼該激光網(wǎng)格所顯示的空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并依據(jù)該坐標(biāo)數(shù)據(jù)引導(dǎo)受油機(jī)探頭與加油機(jī)錐套完成接近和對接。值得注意的是RPS系統(tǒng)被安裝到無人機(jī)的可伸縮受油探頭上只有在進(jìn)行空中加油時才伸出機(jī)身外部，平時則收入無人機(jī)的蒙皮下，可以保證無人機(jī)的隱身性能不受影響。激光導(dǎo)航AAR系統(tǒng)還擁有一個雙向數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)(BDL)，可將加油機(jī)錐套的空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸給受油機(jī)，以增加對接的精確性。

2009年6月下旬，GE公司已經(jīng)使用歐米伽空中加油服務(wù)公司的K-707加油機(jī)對激光導(dǎo)航AAR系統(tǒng)進(jìn)行了早期飛行試驗(yàn)，K-707加油機(jī)在其機(jī)身后部拖出一個美國／北約MA-3標(biāo)準(zhǔn)的軟式加油錐套，其上裝有光電網(wǎng)格生成和識別系統(tǒng)。此次試飛的主要目的是調(diào)校EOGRS系統(tǒng)激光發(fā)射機(jī)生成的空間導(dǎo)航坐標(biāo)數(shù)據(jù)的精確度。在試飛過程中，試飛工程師收集EOGRS系統(tǒng)生產(chǎn)的加油機(jī)錐套空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并和通過光學(xué)設(shè)備、慣性測量設(shè)備和GPS定位系統(tǒng)等多種測試手段實(shí)際測量得到的錐套空間位置數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，以進(jìn)一步調(diào)校EOGRS系統(tǒng)生成的空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)的精確度。

相對于競爭對手開發(fā)的AAR系統(tǒng)，GE公司的激光導(dǎo)航AAR系統(tǒng)并不依賴于GPS系統(tǒng)，僅依靠激光定位技術(shù)和數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)就解決了無人機(jī)自主空中加油的精確對接問題，因此，其抗電磁干擾性能要明顯強(qiáng)于其競爭對手。

美國海軍的加油錐套增穩(wěn)系統(tǒng)(ASDRS)驗(yàn)證計(jì)劃

美國海軍明確要求其未來的艦載無人機(jī)必須具備自主空中加油技術(shù)(AAIR)，因此，諾-格公司的N—UCAV驗(yàn)證項(xiàng)目必須包括x一47B艦載無人機(jī)的AAR試飛科目，美國海軍計(jì)劃于2013年使用x一47B進(jìn)行AAR技術(shù)飛行試驗(yàn)。屆時，一架F／A一18E/F戰(zhàn)斗機(jī)將安裝完整的AAR系統(tǒng)充當(dāng)加油機(jī)，和X-47B受油機(jī)進(jìn)行伙伴空中加油試驗(yàn)。

但是，根據(jù)之前NASA德萊頓飛行研究中心所展開的軟式錐套AAR試飛的經(jīng)驗(yàn)來看，加油機(jī)錐套在紊流條件下的無規(guī)律搖擺幅度相當(dāng)大(垂直擺動幅度達(dá)到0.15米，水平擺動幅度更是高達(dá)0.37米)，這為受油機(jī)探頭和加油機(jī)錐套的精確對接制造了困難。因此美國海軍正在向各大防務(wù)公司招標(biāo)一種加油錐套增穩(wěn)系統(tǒng)(ASDRS)，其主要功能是減小加油機(jī)錐套在紊流中水平和垂直搖擺的幅度，以求降低AAIR試飛的難度和風(fēng)險，并計(jì)劃在2010年上半年公布ASDRS系統(tǒng)的招標(biāo)結(jié)果。美國海軍計(jì)劃于2012年7-8月，用F／A-18E／F模擬無人機(jī)進(jìn)行ASDRS系統(tǒng)AAR試飛，并在2012年11月將ASDRS系統(tǒng)裝到X-47B上進(jìn)行AAR試飛。

為了滿足了美國海軍的要求，GE公司研制的激光導(dǎo)航AAR系統(tǒng)就特意增加了一套加油錐套增穩(wěn)系統(tǒng)(DSS)，該系統(tǒng)的主要部件是固定在加油機(jī)拖出的錐套上的數(shù)個氣動穩(wěn)定面，其主要功能是減小錐套在紊流中的擺動幅度。GE公司航空分部已經(jīng)在風(fēng)洞中驗(yàn)證了該系統(tǒng)的增穩(wěn)功能，試驗(yàn)表明DSS系統(tǒng)在典型的機(jī)翼翼尖渦流和發(fā)動機(jī)噴流產(chǎn)生的渦流環(huán)境中可顯著降低錐套的不規(guī)則擺動幅度，達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。下一步，GE公司計(jì)劃在實(shí)際的飛行試驗(yàn)中測試加油錐套增穩(wěn)系統(tǒng)(DSS)的抗素流擾動能力。

和GE公司的激光導(dǎo)航AAR系統(tǒng)相比，其他競爭對手研發(fā)的AAIR系統(tǒng)都不具備加油錐套增穩(wěn)功能，因此，在滿足海軍的AAR技術(shù)需求方面，GE公司的激光導(dǎo)航AAR系統(tǒng)已經(jīng)搶得了先機(jī)。

其他公司的AAR技術(shù)研究進(jìn)展情況

早在去年，美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFIRL)／波音公司“鬼怪”工程隊(duì)研究團(tuán)隊(duì)就宣布要聯(lián)合驗(yàn)證無人機(jī)對無人機(jī)的自主空中加油(UAV—UAV AAR)研究項(xiàng)目的第二階段試飛技術(shù)，目標(biāo)是完成“有人駕駛加油機(jī)

F-16 VISTA變穩(wěn)飛機(jī)”的軟管錐套式AAR試飛，試驗(yàn)中，將由F-16VISTA變穩(wěn)飛機(jī)來充當(dāng)無人機(jī)模擬平臺，今年波音公司又表示在試飛項(xiàng)目后期，要動用其正在制造的“鬼怪魚”無人機(jī)進(jìn)行AAR技術(shù)驗(yàn)證試飛?！肮砉拄~”無人機(jī)是波音公司在已經(jīng)被淘汰的X-45C無人機(jī)的技術(shù)基礎(chǔ)之上，自籌資金研制的一種新的無人作戰(zhàn)系統(tǒng)驗(yàn)證機(jī)。從今年7月最新公布的照片中可以看出，“鬼怪魚”的原型機(jī)機(jī)身上方保留了空中加油設(shè)備口蓋，以便于波音公司驗(yàn)證AAR技術(shù)，為公司競標(biāo)未來美國軍方更多的無人機(jī)項(xiàng)目打下技術(shù)基礎(chǔ)。

而諾斯羅普·格魯曼公司在美國國防高級研究計(jì)劃局(DARPA)的支持下，也計(jì)劃在2010年利用RQ-4“全球鷹”高空長航時無人機(jī)進(jìn)行UAV-UAV AAR試飛。據(jù)報(bào)道，經(jīng)過AAR技術(shù)升級后，“全球鷹”無人機(jī)的滯空時間將從現(xiàn)在的50小時延長到150小時，其航程提高3倍，單架次飛行的作戰(zhàn)效能得到了成倍提升?！叭蝥棥钡腁AR技術(shù)升級項(xiàng)目被命名為KQ-X項(xiàng)目，字母K代表加油機(jī)、Q代表無人機(jī)、x則代表試驗(yàn)探索之意，和NASA的X系列研究機(jī)的命名方式有異曲同工之妙。據(jù)報(bào)道，目前已有兩架“全球鷹”無人機(jī)正在接受改裝用于AAR技術(shù)研究，一架將安裝軟管式授油錐套扮演無人加油機(jī)的角色，另一架則安裝可伸縮式加油管扮演無人受油機(jī)的角色。但是諾·格公司表示相對于同是該公司研

位于德克薩斯州的科巴姆公司(Cobham)是一家航空配套設(shè)備研發(fā)公司，尤其以研制空中加油設(shè)備見長，該公司已經(jīng)向美國海，空軍交付了超過1 000套各種型號的空中加油設(shè)備，包括掛載于小型飛機(jī)上的伙伴加油吊艙和大型加油機(jī)上的軟，硬管空中加油設(shè)備。

科巴姆公司早在去年就宣布要在位于亞利桑那州的猶尤馬試驗(yàn)場上空完成UAV-UAV AAR試飛，并宣稱要先于美國軍方和官方研究機(jī)構(gòu)完成UAV—UAVAAR試飛的創(chuàng)舉，并專門制造了兩架翼展1.8米的小型無人機(jī)來進(jìn)行無人機(jī)伙伴式AAR試驗(yàn)試飛，但是，據(jù)報(bào)道最近科巴姆公司已經(jīng)放棄了在小型無人機(jī)上嘗試AAR試驗(yàn)的努力，而將目光投向了實(shí)用價值更高的大型無人機(jī)的AAR試飛研究計(jì)劃。目前，科巴姆公司正和星技術(shù)公司合作開發(fā)VisNav視頻導(dǎo)航傳感器系統(tǒng)，以求用于UAV-UAV AAR驗(yàn)證試飛項(xiàng)目。