中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一四研究所孫明月

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近年來(lái)，多國(guó)海軍開始研發(fā)無(wú)人直升機(jī)，型號(hào)主要包括MQ-8B/C、K-MAX、S-100、VSR 700、SW-4 Solo、V-200。無(wú)人直升機(jī)具有可垂直起降、空中懸停的優(yōu)勢(shì)，主要用于執(zhí)行情報(bào)監(jiān)視偵察、通信中繼、戰(zhàn)場(chǎng)補(bǔ)給等任務(wù)，還可搭載先進(jìn)的探雷、探潛傳感器及打擊武器，執(zhí)行反潛、掃雷任務(wù)。

一、研發(fā)概況

20世紀(jì)以來(lái)，美歐多國(guó)先后開發(fā)出多型無(wú)人直升機(jī)，但列裝使用的型號(hào)有限。

（一）美國(guó)

美國(guó)海軍最早開始研發(fā)艦載無(wú)人直升機(jī)，型號(hào)包括 QH-50、CL-327“哨兵”、“鷹眼”、“暗號(hào)”、A160T、K-MAX、MQ-8B/C等，其中，僅QH-50、K-MAX、MQ-8B/C作戰(zhàn)部署。

1999年，美國(guó)海軍啟動(dòng)“垂直起降戰(zhàn)術(shù)無(wú)人機(jī)”（VTUAV）項(xiàng)目。貝爾公司的“鷹眼”（Eagle Eye）傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)、西科斯基公司的“暗號(hào)”（Cypher）無(wú)人直升機(jī)、諾格公司的RQ-8A“火力偵察兵”無(wú)人直升機(jī)參與項(xiàng)目競(jìng)標(biāo)，最終，RQ-8A方案獲勝。但是，2002年1月，美國(guó)國(guó)防部停止對(duì)該項(xiàng)目撥款，項(xiàng)目被取消。

2003年5月，考慮到近海戰(zhàn)斗艦需要搭載無(wú)人直升機(jī)，美國(guó)海軍重啟“火力偵察兵”項(xiàng)目，諾格公司在RQ-8A的基礎(chǔ)上推出了MQ-8B（見圖1（a））并被海軍采購(gòu)。MQ-8B載荷空間和發(fā)動(dòng)機(jī)功率不足的問(wèn)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(fā)續(xù)航能力和負(fù)載能力更強(qiáng)的MQ-8C（見圖1（b）），現(xiàn)已小規(guī)模服役，用于替代MQ-8B。

2010年左右，為解決阿富汗戰(zhàn)場(chǎng)地形復(fù)雜、運(yùn)輸成本高、易受襲擊等后勤補(bǔ)給難題，美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)引進(jìn)2架K-MAX（見圖2），為前線基地提供補(bǔ)給。2011—2014年期間，K-MAX在阿富汗累計(jì)運(yùn)送2000余噸物資。2015年至今，2架K-MAX在尤馬海軍陸戰(zhàn)隊(duì)航空基地進(jìn)行升級(jí)改裝。

（二）歐洲

20世紀(jì)末，加拿大龐巴迪公司、德國(guó)多尼爾公司相繼推出CL-227/CL-327“哨兵”“希摩斯”艦載無(wú)人直升機(jī)，后因技術(shù)成熟度問(wèn)題，加拿大、德國(guó)海軍并未采購(gòu)。21世紀(jì)以來(lái)，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(wú)人直升機(jī)，S-100、V-200已作戰(zhàn)部署，其他兩型尚處于研發(fā)中。

圖1 MQ-8B（a）和MQ-8C（b）無(wú)人直升機(jī)

圖2 K-MAX無(wú)人直升機(jī)

奧地利西貝爾公司于21世紀(jì)初研發(fā)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(hù)衛(wèi)艦、法國(guó)海軍“蒙卡爾姆”號(hào)護(hù)衛(wèi)艦、西班牙國(guó)民警衛(wèi)隊(duì)巡邏船、德國(guó)海軍K130級(jí)護(hù)衛(wèi)艦上開展了艦上測(cè)試。截至2016年，超過(guò)300架S-100通過(guò)出售或出租方式在各國(guó)軍隊(duì)中部署應(yīng)用，載艦數(shù)量超過(guò)30艘。

瑞典薩伯公司于2008年開始研發(fā)V-200無(wú)人直升機(jī)，2018年8月，德國(guó)海軍采購(gòu)了2架V-200部署到德國(guó)K130輕型護(hù)衛(wèi)艦上，執(zhí)行ISR和電子戰(zhàn)任務(wù)。

例如，以恐龍為例，根據(jù)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(jìn)化的關(guān)系，討論導(dǎo)致恐龍滅絕的可能原因： ①是因?yàn)榭铸堉粭⒃谝粋€(gè)非常小的區(qū)域，以至于只要這個(gè)區(qū)域的任何變化都很容易導(dǎo)致物種的滅絕；②恐龍進(jìn)化能幫助它們?cè)谏姝h(huán)境中存活并繁殖的特殊適應(yīng)性，一旦環(huán)境改變，恐龍的過(guò)度進(jìn)化可能會(huì)導(dǎo)致滅絕；③恐龍與其他物種之間存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，這些相互作用會(huì)導(dǎo)致物種的滅絕而非適應(yīng)性；④恐龍棲息地的改變和破壞，無(wú)論是當(dāng)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(jī)SW-4研發(fā)無(wú)人直升機(jī)SW-4 Solo（見圖 5（a）），其于 2018年 2月首飛，英國(guó)海軍、意大利海軍均有意采購(gòu)該型直升機(jī)；歐洲空中客車公司、法國(guó)艦艇建造局正基于Cabri G2有人直升機(jī)研發(fā)VSR700無(wú)人直升機(jī)（見圖5（b）），其于2017年5月首飛，計(jì)劃搭載法國(guó)海軍護(hù)衛(wèi)艦。

圖3 S-100“坎姆考普特”無(wú)人直升機(jī)

圖4 V-200無(wú)人直升機(jī)

圖5 SW-4Solo（a）和VSR700（b）無(wú)人直升機(jī)

二、戰(zhàn)技水平分析

（一）性能參數(shù)

在役/在研的無(wú)人直升機(jī)在主尺寸、發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)型，無(wú)座艙等冗余系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊，且僅用于執(zhí)行情報(bào)監(jiān)視偵察任務(wù)，兩者主尺寸較小，最大起飛質(zhì)量在0.2t左右；VSR 700、MQ-8B/C、SW-4 Solo、K-MAX基于有人機(jī)研發(fā)，主尺寸較大，最大起飛質(zhì)量通常超過(guò)1t，可搭載武器的MQ-8C的最大起飛質(zhì)量達(dá)到2.7t，可執(zhí)行無(wú)人貨運(yùn)的K-MAX達(dá)到5.4t。

（2）在速度方面，各型無(wú)人直升機(jī)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(dá)2000km。不同型號(hào)無(wú)人機(jī)的基本參數(shù)對(duì)比見表1。

（二）任務(wù)能力

1.情報(bào)監(jiān)視偵察

在役/在研無(wú)人直升機(jī)均裝配了光電/紅外傳感器、雷達(dá)等，具備執(zhí)行情報(bào)監(jiān)視偵察任務(wù)的能力。其中，光電/紅外傳感器的探測(cè)距離通常為視距范圍，各機(jī)型差別不大，而雷達(dá)在工作體制、探測(cè)距離等方面不盡相同。以美國(guó)海軍MQ-8C為例，該型無(wú)人直升機(jī)最早裝配ZPY-4機(jī)械掃描雷達(dá)，質(zhì)量為30.6kg，在X波段工作，最大探測(cè)距離為80km，后換裝ZPY-8有源相控陣?yán)走_(dá)，最大探測(cè)距離達(dá)到370km，其3塊平板天線無(wú)需活動(dòng)便可實(shí)現(xiàn)360°掃描，具有更強(qiáng)的抗雜波能力、更遠(yuǎn)的探測(cè)范圍和更強(qiáng)的目標(biāo)追蹤能力。無(wú)人直升機(jī)情報(bào)監(jiān)視偵察載荷與雷達(dá)性能參數(shù)見表2和表3。

2.戰(zhàn)場(chǎng)補(bǔ)給

在役/在研無(wú)人直升機(jī)均具備一定的貨物運(yùn)輸能力，但僅K-MAX一型是專用的戰(zhàn)場(chǎng)補(bǔ)給飛機(jī)，在陸上環(huán)境下使用。K-MAX無(wú)人直升機(jī)保留有人駕駛模式，單次可負(fù)載2700kg貨物；裝配有4個(gè)獨(dú)立的貨物鉤，操作員可通過(guò)地面預(yù)編程實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)單次飛行，并在4個(gè)目的地分別投放貨物。針對(duì)K-MAX執(zhí)行戰(zhàn)場(chǎng)補(bǔ)給任務(wù)仍依賴操作員的現(xiàn)狀，海軍陸戰(zhàn)隊(duì)正在利用“自主航空貨運(yùn)通用系統(tǒng)”（AACUS）項(xiàng)目成果，提升K-MAX的自主性。

表1 無(wú)人直升機(jī)基本參數(shù)對(duì)比

表2 無(wú)人直升機(jī)情報(bào)監(jiān)視偵察載荷

表3 無(wú)人直升機(jī)雷達(dá)性能參數(shù)

3.反潛

利用無(wú)人直升機(jī)反潛尚處于探索中，美國(guó)海軍計(jì)劃在MQ-8B/C上搭載拖曳磁探儀、聲學(xué)/磁探儀、中頻主動(dòng)聲吶浮標(biāo)等執(zhí)行反潛任務(wù)。

2014年10月，美國(guó)海軍資助TUI公司為MQ-8C研發(fā)小尺寸、輕質(zhì)和低功耗磁探儀拖曳設(shè)備，要求拖曳設(shè)備整體質(zhì)量小于25kg，拖曳纜繩部署后長(zhǎng)度大于90m，三軸穩(wěn)定性偏轉(zhuǎn)小于0.5°，拖曳體振幅小于15cm，適用飛行速度50～140節(jié)，拖曳纜繩和拖曳體采用無(wú)磁性材料，整個(gè)項(xiàng)目預(yù)計(jì)在2020年1月結(jié)束。

2015年，美國(guó)海軍資助物理科學(xué)公司為MQ-8C集成聲學(xué)/磁探儀反潛戰(zhàn)傳感器，研發(fā)聲信號(hào)處理器融合聲學(xué)器件、磁探儀的探測(cè)數(shù)據(jù)。

2016年1月，美國(guó)海軍開始研發(fā)可由MQ-8C、MH-60R、P-8A、近海戰(zhàn)斗艦部署和任意反潛戰(zhàn)平臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作的中頻主動(dòng)聲吶浮標(biāo)（MFAS）。美國(guó)海軍現(xiàn)有的反潛戰(zhàn)系統(tǒng)多是單基站操控，MFAS能夠提供多平臺(tái)/多基站反潛戰(zhàn)能力。MFAS技術(shù)要求包括：（1）標(biāo)準(zhǔn)聲吶浮標(biāo)尺 寸（A-size： 長(zhǎng) 0.91m， 直 徑 0.127m）；（2）頻寬0.89～8.0kHz，相互干擾在1.1～5kHz范圍內(nèi)；（3）具備連接多種反潛戰(zhàn)平臺(tái)的通信鏈路；（4）執(zhí)行中頻主動(dòng)聲吶浮標(biāo)探測(cè)功能，與多種反潛戰(zhàn)平臺(tái)協(xié)同工作。

4.反水雷

MQ-8B/C、SW-4 Solo計(jì)劃用于執(zhí)行反水雷任務(wù)。MQ-8B/C配有AN/DVS-1“沿海戰(zhàn)場(chǎng)偵察和分析”（COBRA）系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括2套水雷探測(cè)子系統(tǒng)和1個(gè)艦上任務(wù)分析站，其中，水雷探測(cè)子系統(tǒng)是一型光電多譜水雷探測(cè)器，包括1架高分辨率數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、六色旋轉(zhuǎn)濾光輪、1部激光測(cè)距機(jī)和電子控制設(shè)備，用于快速偵察目標(biāo)水域；任務(wù)分析站由近海戰(zhàn)斗艦搭載，對(duì)水雷探測(cè)子系統(tǒng)傳來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分析疑似水雷目標(biāo)。2017年9月，美國(guó)海軍成功驗(yàn)證了COBRA的反水雷能力。不過(guò)現(xiàn)役版本只能在白天應(yīng)用，海軍正在發(fā)展COBRA的全天時(shí)反水雷能力。

5.火力打擊

MQ-8B/C可遂行火力打擊任務(wù)。MQ-8B/C可在短翼處搭載GBU-44“蝰蛇打擊”空地制導(dǎo)炸彈、AGM-114“海爾法”近程空地導(dǎo)彈、“先進(jìn)精確殺傷武器系統(tǒng)”等多種武器。“先進(jìn)精確殺傷武器系統(tǒng)”是在“九頭蛇”-70非制導(dǎo)火箭彈上集成了制導(dǎo)系統(tǒng)，打擊目標(biāo)命中率超過(guò)94%；MQ-8B可搭載三聯(lián)裝“先進(jìn)精確殺傷武器系統(tǒng)”發(fā)射裝置，MQ-8C可搭載七聯(lián)裝“先進(jìn)精確殺傷武器系統(tǒng)”發(fā)射裝置。

三、發(fā)展特點(diǎn)

（一）主要基于有人直升機(jī)發(fā)展而來(lái)

研發(fā)全新的無(wú)人直升機(jī)需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程，包括布局傳動(dòng)系統(tǒng)、研發(fā)旋翼系統(tǒng)等，且目前海軍對(duì)無(wú)人直升機(jī)的需求數(shù)量有限，使得研發(fā)全新型號(hào)的費(fèi)用高昂。而對(duì)有人直升機(jī)進(jìn)行無(wú)人化改造則可沿用有人直升機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)、旋翼系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)身等主體結(jié)構(gòu)，只需加裝飛行控制系統(tǒng)，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)低、研發(fā)周期短。因此，在役/在研的無(wú)人直升機(jī)主要是基于有人直升機(jī)發(fā)展而來(lái)，僅少數(shù)為全新型號(hào)。

（二）適合中小型水面艦搭載

無(wú)人直升機(jī)具有垂直起降的特點(diǎn)，無(wú)需結(jié)構(gòu)笨重的發(fā)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(wú)人機(jī)的速度優(yōu)勢(shì)，但無(wú)人直升機(jī)能空中懸停，低速性能良好，可在機(jī)體內(nèi)集成或外掛傳感器，適于執(zhí)行后勤支援、戰(zhàn)場(chǎng)救護(hù)、火力打擊、反潛掃雷任務(wù)。

（三）發(fā)展速度遠(yuǎn)落后于固定翼無(wú)人機(jī)

無(wú)人直升機(jī)存在多項(xiàng)缺陷：一是旋翼推進(jìn)使得飛行速度低，約是同質(zhì)量級(jí)別固定翼無(wú)人機(jī)的1/2；二是無(wú)人直升機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)、飛行力學(xué)原理較為復(fù)雜，使其穩(wěn)定性較差，操控難度高于固定翼無(wú)人機(jī)；三是無(wú)法使用降落傘等安全保障裝備，一旦出現(xiàn)故障，墜機(jī)損毀概率大；四是雷達(dá)的散射截面積大，易被敵方的光電傳感器、雷達(dá)探測(cè)；五是盡管國(guó)外正在探索無(wú)人直升機(jī)與有人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)，如MQ-8B/C與MH-60組合、S-100與H145組合，但相關(guān)概念尚處于探索階段，在役無(wú)人直升機(jī)仍以單獨(dú)作戰(zhàn)為主，作戰(zhàn)樣式相對(duì)單一，并未像固定翼無(wú)人機(jī)一樣處于探索集群化應(yīng)用階段。這些缺陷嚴(yán)重制約了無(wú)人直升機(jī)的作戰(zhàn)應(yīng)用和發(fā)展。

（四）將著重提升自主水平

與固定翼無(wú)人機(jī)類似，在役/在研無(wú)人直升機(jī)的控制方式主要以預(yù)編程和半自主控制為主，極少實(shí)現(xiàn)全自主控制，在面臨復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境時(shí)，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(xiàn)有控制方式存在很大缺陷。目前，國(guó)外正在發(fā)展自主路徑規(guī)劃、自主避障、自主操縱軟件，旨在提升無(wú)人直升機(jī)的自主水平。