劉雨 李軍 吳健
項目發(fā)展概述
“遠射”(LongShot)無人機項目的技術(shù)起源,可以追溯到2017年9月美國國防部預研局(DARPA)戰(zhàn)略技術(shù)辦公室提出的飛行掛架項目。當時設(shè)想的飛行掛架的要點是:由三代機外掛;可作為普通掛架直接發(fā)射彈藥(此時不從載機投放,且可重復使用),也可從載機發(fā)射后自主飛行并發(fā)射彈藥;攜帶1-2枚AIM-120導彈,有擴展攜帶SDB等彈藥的能力;可以Ma0.9速度飛行20分鐘,發(fā)射后不回收。對比當前的LongShot項目可以發(fā)現(xiàn),兩者在概念、使用場景等方面均相當近似。圖1為當時提出的設(shè)計概念。
2020年,DARPA正式啟動LongShot項目。此時其使用構(gòu)想已經(jīng)有所變化:除由戰(zhàn)斗機外掛外,還考慮過由轟炸機機內(nèi)彈艙掛載,攜帶的彈藥也不局限于空空導彈、還包括了空面制導武器。設(shè)想的使用場景為:在打擊敵人嚴密防守目標時,載機(包括轟炸機和戰(zhàn)斗機)在防區(qū)外很遠位置發(fā)射LongShot,由后者穿透敵防線,在更近距離投放彈藥,以提高命中率和載機生存率。
2021年8月8日,DARPA宣布將階段Ⅰ初步設(shè)計合同授予通用原子、洛馬、諾格公司。此時使用場景已經(jīng)更為明確:LongShot攜帶空空導彈,打擊空中目標。為此DARPA投入了相應(yīng)經(jīng)費:2021財年2400萬美元,2022財年3600萬美元,2023財年3600萬美元, 2024財年申請了4400萬美元。此后各公司相繼發(fā)布了各自的設(shè)計概念圖。圖2為三家公司發(fā)布的設(shè)計概念圖。
2023年9月,通用原子宣布中標成為唯一承包商,負責設(shè)計、生產(chǎn)并試飛全尺寸原型機,并披露了最新設(shè)計方案。圖3為通用原子公司的概念方案圖。
對LongShot設(shè)計要素的分析
飛行器機載航電需求
從最初的飛行掛架至今,就概念而言,LongShot均被定義為消耗性裝備。因此,其生產(chǎn)成本和使用成本,都需要盡量降低。同時,受限于機體尺寸,也難以布置大口徑射頻/光電傳感器,即使強行安裝雷達或光電設(shè)備,因陣面尺寸限制,也難以具備獨立搜索跟蹤敵空中目標的能力。此外,全機供電能力有限,也限制了向有效載荷供電的能力。綜合上述分析可初步判斷:LongShot不配備火控雷達,但不排除配備光電傳感器作為輔助,只能依靠數(shù)據(jù)鏈接收目標信息、交戰(zhàn)指令、為發(fā)射后的空空導彈提供中途修正指令。
與轟炸機的適配性分析
2020年啟動項目時,DARPA設(shè)想過由轟炸機掛載。但到了2021年發(fā)出階段Ⅰ合同時,已經(jīng)取消了這個要求。筆者從幾何尺寸角度對此進行分析。
美軍現(xiàn)役有B-1B、B-2A、B-52三種轟炸機。B-1B目前不具備實戰(zhàn)外掛武器能力,B-2A無外掛功能,僅B-52能在機翼內(nèi)側(cè)掛點外掛武器。但B-52當前的主要用途是發(fā)射各種防區(qū)外武器,無需過于靠近交戰(zhàn)前線空域,也無穿透性打擊的功能和需求,所以美軍現(xiàn)役轟炸機對“用LongShot發(fā)射空空武器或空地武器”這個功能幾乎沒有需求。
上述三種轟炸機通常使用安裝在彈艙內(nèi)的旋轉(zhuǎn)發(fā)射器來掛載和發(fā)射武器。此時,能掛載的武器的尺寸,受到發(fā)射器本身和彈艙截面尺寸的約束。當前上述轟炸機常用的最大尺寸武器是2000磅級GBU-31 JDAM制導炸彈和AGM-158系列對地/對艦導彈。圖4為這兩種武器和AIM-120導彈的截面尺寸對比。
容易看到:在旋轉(zhuǎn)發(fā)射器上掛載1枚GBU-31或AGM-158的可用截面空間,僅勉強能布置下1枚、完全不能布置下并列2枚AIM-120空空彈??紤]到LongShot還需要更多空間來布置機體結(jié)構(gòu)、翼面等部件,顯然,一個有8個掛彈位置的旋轉(zhuǎn)發(fā)射器,無法掛載8架、最多能掛載4架LongShot。換言之,如果轟炸機需要使用LongShot作為自衛(wèi)手段,將明顯減少進攻用武器掛載量,有得不償失之嫌疑。
因此推測:正是因為該原因,2021年發(fā)布階段Ⅰ合同時,取消了由轟炸機掛載的需求。
與F-15飛機的適配性分析
按照2023年通用原子公司發(fā)布的概念圖,LongShot采用的載機是F-15E戰(zhàn)斗機。
F-15E戰(zhàn)斗機掛載條件最寬松的掛點是機翼內(nèi)側(cè)下掛點,該掛點通常掛610加侖副油箱。按照飛行手冊數(shù)據(jù),這種副油箱滿載重量約2300kg。公開資料中并未找到該副油箱的尺寸數(shù)據(jù),筆者根據(jù)部分公開資料推算:該副油箱直徑約800mm,長度約6.2m。
從圖5可以看到:如果將副油箱下部截面改方,基本上能并列布置2枚AIM-120導彈。
從圖6可以看到:在610加侖副油箱輪廓包線內(nèi),掛載AIM-120導彈后仍有一定空間布置油箱、發(fā)動機等部件。
日本航空自衛(wèi)隊F-15曾在這個掛點掛載無人機成功完成了空中發(fā)射測試。該無人機全長約5米,翼展2.5米,如圖7所示。
綜合上述情況筆者認為:以F-15E作為載機時,以內(nèi)側(cè)機翼掛架下掛點的2300kg發(fā)射重量/6.2m全長/截面尺寸800mm作為設(shè)計約束,能夠設(shè)計出滿足LongShot需求的飛行器。
對LongShot使用場景的分析
按照當前DARPA設(shè)想的使用場景:LongShot自身不攜帶火控級傳感器,只通過數(shù)據(jù)鏈接收外部信息;將由F-15攜帶并發(fā)射,載機不進入對方防區(qū);發(fā)射后LongShot在載機前方、交戰(zhàn)區(qū)域前方滯留,由外部提供目標信息和開火指令,以A射B導模式進行交戰(zhàn)。
在這個場景中,作為載機的F-15因為不具備隱身能力,只能在防區(qū)外就發(fā)射LongShot;同樣,因為身處防區(qū)外,F(xiàn)-15的機載傳感器也很難發(fā)現(xiàn)對方隱身目標,難以為LongShot提供目標數(shù)據(jù)。這意味著F-15E只能用作搭載/發(fā)射平臺,將LongShot掛載到交戰(zhàn)區(qū)域附近并發(fā)射,需要依靠位置更突前的F-22/F-35提供目標數(shù)據(jù)和引導導彈完成交戰(zhàn)。因此,它的使用流程相對復雜,從F-15發(fā)射后要將指揮權(quán)限移交給突前的四代機。在未來高烈度高拒止作戰(zhàn)環(huán)境下,如果它被大量使用,這種權(quán)限移交、接收目標數(shù)據(jù)、與地基交戰(zhàn)的全過程,能否順利實施,存在不確定性。
其次,前文已經(jīng)提到,F(xiàn)-15的機翼內(nèi)側(cè)下掛點具備(中心線掛點可能具備)掛載LongShot的能力,但這3個掛點是F-15常用的副油箱掛點。在美國空軍的構(gòu)想中,F(xiàn)-15EX的預定任務(wù)之一就是擔任四代機的“導彈卡車”,為四代機提供外部持久火力。因此,以犧牲F-15、尤其是F-15EX的部分續(xù)航力,來換取LongShot具有的戰(zhàn)場滯留能力,是否收益更大,還有待觀察。
此外還需要指出的是,LongShot的作戰(zhàn)成本會相對高。它不具備回收和再次使用能力,一旦發(fā)射,無論是否與目標交戰(zhàn),都意味著消耗了2枚空空導彈及其自身。這種消耗,不但意味著額外的成本,還需要消耗相應(yīng)的運輸成本和使用成本。對于高消耗的高烈度戰(zhàn)場,這種作戰(zhàn)成本,并非可以忽視的因素。
協(xié)同式作戰(zhàn)飛機
按照美國空軍當前的構(gòu)想,協(xié)同式作戰(zhàn)飛機(CCA)將是其未來作戰(zhàn)體系中的骨干裝備,用于協(xié)助NGAD、F-35、B-21等主戰(zhàn)裝備執(zhí)行高烈度高風險作戰(zhàn)任務(wù)。從當前公開的零散資料分析,CCA將會是一組、多個不同型號的無人機,每個型號執(zhí)行特定類型的任務(wù),且當前CCA體系的具體型號組成尚未有明確定義。而按照當前DARPA的規(guī)劃,LongShot將很快能進入試制試飛階段,其空基發(fā)射、空空交戰(zhàn)能力,都是CCA概念所需要的。
據(jù)此筆者分析:如果LongShot能按照項目時間表按時完成試制并試飛,將能夠協(xié)助CCA概念的發(fā)展,并可作為有用的工具和平臺,去演示驗證CCA概念所需的一些作戰(zhàn)所需能力。
結(jié)論
綜上分析:LongShot項目在技術(shù)上是可行的;其是否適應(yīng)未來高烈度戰(zhàn)爭的需求,還存在較高的不確定性,最終能否走出“驗證機”階段而實際服役,還有待觀察;有潛力作為CCA發(fā)展的演示驗證工具,值得推動其發(fā)展和使用。