朱超磊

研制歷程

“復(fù)仇者”無(wú)人機(jī)又稱(chēng)“捕食者”C，是由通用原子航空系統(tǒng)公司在“捕食者”B系列基礎(chǔ)上的發(fā)展改型，最初通用原子計(jì)劃只為“捕食者”B換裝渦扇或渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，但考慮到軍方增長(zhǎng)的性能需求，該機(jī)最終設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了較大改動(dòng)。包括：對(duì)機(jī)身進(jìn)行了加長(zhǎng)，載荷能力顯著提升；增加了隱身涂層，采用背負(fù)式進(jìn)氣道，具備一定隱身能力；響應(yīng)海軍需求，開(kāi)發(fā)了艦載改型。主要研制歷程如下：

2009年4月4日，“復(fù)仇者”原型機(jī)首飛。次年5月，通用原子航空系統(tǒng)公司為響應(yīng)海軍“無(wú)人艦載空中監(jiān)視與打擊系統(tǒng)”（UCLASS）需求，在“復(fù)仇者”原型機(jī)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了“海上復(fù)仇者”（Sea Avenger）艦載型。該型加裝了攔阻鉤、空氣制動(dòng)系統(tǒng)和擾流器，加強(qiáng)了機(jī)體和起落架結(jié)構(gòu)，可承受攔阻著艦過(guò)載，機(jī)翼翼尖可折疊，節(jié)約了艦上空間。但隨著需求和論證深入，美國(guó)海軍將UCLASS計(jì)劃調(diào)整為“航母艦載機(jī)空中加油系統(tǒng)”（CBARS），通用原子系統(tǒng)在后續(xù)與波音的競(jìng)爭(zhēng)中失利，艦載型發(fā)展受阻。

2011年，“復(fù)仇者”無(wú)人機(jī)開(kāi)始在阿富汗戰(zhàn)場(chǎng)進(jìn)行部隊(duì)試驗(yàn)。2012年1月 12日，機(jī)身加長(zhǎng)版的第2架“復(fù)仇者”原型機(jī)首飛，滿(mǎn)足全部性能指標(biāo)要求。2016年10月27日，增程型“復(fù)仇者”原型機(jī)首飛，其翼展加長(zhǎng)至23m，燃油承載能力提升至4590kg，續(xù)航時(shí)間由15h延長(zhǎng)至20h。

系統(tǒng)構(gòu)成

“復(fù)仇者”無(wú)人機(jī)沿用了美軍“捕食者”系列方案設(shè)計(jì)，整套系統(tǒng)由1～4架飛行器、一個(gè)地面控制站、一套衛(wèi)星通信系統(tǒng)、一套地面支援保障設(shè)備以及 28人機(jī)組（6名無(wú)人機(jī)操作人員，12名傳感器操作/分析人員、4名視頻分發(fā)系統(tǒng)操作人員和6名維修人員）組成，整套系統(tǒng)可通過(guò)C-5或C-17運(yùn)輸機(jī)遠(yuǎn)距投送。

在機(jī)體平臺(tái)方面，“復(fù)仇者”采用中單翼、V形尾翼布局，內(nèi)翼后緣前掠，外翼等弦長(zhǎng)，機(jī)翼整體后掠17°，動(dòng)力裝置為一臺(tái)普拉特-惠特尼加拿大公司研制的PW545B渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，推力21.35kN，采用背負(fù)式進(jìn)氣設(shè)計(jì)，安裝S形進(jìn)氣道，機(jī)身設(shè)有內(nèi)埋武器艙。戰(zhàn)技指標(biāo)方面，“復(fù)仇者”無(wú)人機(jī)機(jī)長(zhǎng)13m，翼展20m，最大起飛重量8255kg，最大燃油重量3583kg，最大任務(wù)載荷2948kg（其中內(nèi)埋1588kg），最大平飛速度740km/h，巡航速度647740km/h，實(shí)用升限15240km，最大續(xù)航時(shí)間20h。

在任務(wù)載荷方面，“復(fù)仇者”可攜帶“山貓”（Lynx）合成孔徑雷達(dá)，有源相控陣（AESA）雷達(dá)和多種光電/紅外（EO/IR）成像系統(tǒng)?！皬?fù)仇者”外部共有6個(gè)掛點(diǎn)，可掛載AGM-114P“海爾法”導(dǎo)彈、GBU-39“小直徑炸彈”（SDB）、GBU-12“寶路石”Ⅱ或GBU-38“杰達(dá)姆”、GBU-16“寶路石”Ⅱ或GBU-32和GBU-31“杰達(dá)姆”等多種空面武器。

在導(dǎo)航與控制方面，“復(fù)仇者”配備雙余度飛控和三余度航電系統(tǒng)，可與通用原子航空系統(tǒng)公司開(kāi)發(fā)的所有地面站兼容。該機(jī)具備完全自主起降和飛行能力，可通過(guò)地面控制站實(shí)時(shí)監(jiān)控?！昂Ｉ蠌?fù)仇者”能在美國(guó)海軍通信系統(tǒng)輔助下完成艦上自主起降和自主空戰(zhàn)加油。在發(fā)射回收方面，“復(fù)仇者”采用常規(guī)輪式起降，具備全自主起降能力，艦載改型具備全自主艦上起降能力。

作戰(zhàn)試驗(yàn)

截至2017年，通用原子航空系統(tǒng)公司僅向美國(guó)空軍售出一架“復(fù)仇者”無(wú)人機(jī)，另有7架授予了美國(guó)其他未公開(kāi)機(jī)構(gòu)，表明“復(fù)仇者”無(wú)人機(jī)始終未獲軍方青睞，其大中型無(wú)人機(jī)產(chǎn)品仍主要依賴(lài)于“捕食者”A和B系列。截至2020年，“復(fù)仇者”無(wú)人機(jī)累計(jì)飛行超過(guò)13000h，多數(shù)為試驗(yàn)飛行。“復(fù)仇者”依靠其大載荷、高航速、長(zhǎng)航時(shí)等優(yōu)勢(shì)，已發(fā)展為重要的第五類(lèi)無(wú)人機(jī)演示驗(yàn)證平臺(tái)，支持了軍方和該公司的多項(xiàng)重要技術(shù)驗(yàn)證活動(dòng)。這五類(lèi)試驗(yàn)描述如下。

（1）“拒止環(huán)境協(xié)同作戰(zhàn)”試驗(yàn)

2020年12月，美國(guó)國(guó)防預(yù)先研究計(jì)劃局使用通用原子航空系統(tǒng)公司的“復(fù)仇者”無(wú)人機(jī)測(cè)試了“拒止環(huán)境協(xié)同作戰(zhàn)”（CODE）項(xiàng)目研發(fā)的自主引擎。該項(xiàng)目旨在開(kāi)發(fā)先進(jìn)的自主輔助決策算法和集群協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)，提升美國(guó)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在拒止環(huán)境或復(fù)雜電磁環(huán)境下的高效協(xié)同交互能力，降低任務(wù)所需通信帶寬與人類(lèi)指揮人員決策認(rèn)知負(fù)擔(dān)。此次試驗(yàn)活動(dòng)主要用于驗(yàn)證CODE項(xiàng)目中基于人工智能技術(shù)的空空目標(biāo)識(shí)別和基于戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)（TTNT）的通信組網(wǎng)能力。

期間，“拒止環(huán)境協(xié)同作戰(zhàn)”軟件獨(dú)立對(duì)“復(fù)仇者”進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)2h的自主操控。一方面，驗(yàn)證了由通用原子航空系統(tǒng)公司開(kāi)發(fā)的空對(duì)空目標(biāo)搜索軟件模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)空中6個(gè)威脅目標(biāo)的實(shí)時(shí)搜索（包含一架實(shí)機(jī)和5架虛擬機(jī)）；另一方面，驗(yàn)證了通用原子航空系統(tǒng)公司基于CODE系統(tǒng)架構(gòu)開(kāi)發(fā)的無(wú)人機(jī)地面和空中組網(wǎng)服務(wù)系統(tǒng)，其支持利用聯(lián)合遠(yuǎn)距擴(kuò)展應(yīng)用協(xié)議（JREAP）在Link 16消息格式下將操作員指令信息分發(fā)給多架無(wú)人機(jī)，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)、CODE軟件和自動(dòng)駕駛儀的高效通信。

（2）“天空博格人”試驗(yàn)

2021年6月，美軍“橙旗”21-2演習(xí)中，空軍首次使用搭載“天空博格人”自主核心系統(tǒng)（ACS）的“復(fù)仇者”無(wú)人機(jī)完成了為期2h30min的飛行試驗(yàn)，驗(yàn)證了自主核心系統(tǒng)的多項(xiàng)關(guān)鍵性能。美軍在此次活動(dòng)中首次將“復(fù)仇者”無(wú)人機(jī)代號(hào)規(guī)定為“MQ-20”，此前其還有另一架“復(fù)仇者”試驗(yàn)型無(wú)人機(jī)被命名為“YQ-11”，推測(cè)這是美軍對(duì)測(cè)試和試驗(yàn)類(lèi)無(wú)人機(jī)的專(zhuān)有命名體系，與RQ-20“美洲獅”、RQ-11“渡鴉”等現(xiàn)役型號(hào)的命名方式并不沖突。

美軍“新興技術(shù)合成試驗(yàn)部隊(duì)”（ET-CTF）負(fù)責(zé)此次測(cè)試活動(dòng)的后勤和技術(shù)支持工作，完成了自主核心系統(tǒng)的多項(xiàng)自主和安全操作能力驗(yàn)證，這也是該部隊(duì)首次使用該自主核心系統(tǒng)操作第5類(lèi)無(wú)人機(jī)（美國(guó)國(guó)防部標(biāo)準(zhǔn)中的最高級(jí)別無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，要求最大起飛重量超過(guò)600kg，實(shí)用升限超過(guò)5500m，最大飛行速度超過(guò)460km/h）。期間，MQ-20在指定高度穩(wěn)定飛行后，操作員即將控制權(quán)轉(zhuǎn)交自主核心系統(tǒng)，后者完成了包括導(dǎo)航信息反饋、地理柵欄響應(yīng)、飛行包線(xiàn)適應(yīng)、協(xié)同機(jī)動(dòng)飛行等測(cè)試，地面控制站對(duì)試飛過(guò)程進(jìn)行了全程監(jiān)控。

2021年10月，通用原子航空系統(tǒng)公司在“橙旗”21-3演習(xí)中再次開(kāi)展了“天空博格人”項(xiàng)目測(cè)試，重點(diǎn)驗(yàn)證了自主核心系統(tǒng)操控下，兩架MQ-20無(wú)人機(jī)的自主編隊(duì)飛行和機(jī)間通信能力。

（3）“有人無(wú)人協(xié)同編組”試驗(yàn)

2021年8月，通用原子航空系統(tǒng)公司完成了一次空中有人-無(wú)人協(xié)同（MUM-T）演示，測(cè)試使用了通用原子航空系統(tǒng)公司一架MQ-20無(wú)人機(jī)和一架改型的“空中王國(guó)”公務(wù)機(jī)，后者主要用于模擬四代、五代戰(zhàn)斗機(jī)。此次測(cè)試活動(dòng)主要用于驗(yàn)證在有人機(jī)上使用戰(zhàn)術(shù)控制平板電腦，指控MQ-20無(wú)人機(jī)實(shí)施自主協(xié)同作戰(zhàn)的能力，該平板上集成了“自主動(dòng)力”公司開(kāi)發(fā)的RCU-1000高級(jí)人機(jī)界面。

通用原子航空系統(tǒng)公司為MQ-20無(wú)人機(jī)集成了多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，以期為美國(guó)空軍提供持久、經(jīng)濟(jì)的空基復(fù)雜態(tài)勢(shì)感知和協(xié)同任務(wù)能力。此前，該公司曾使用MQ-20無(wú)人機(jī)集成和測(cè)試了長(zhǎng)波紅外被動(dòng)傳感器，驗(yàn)證運(yùn)用第五類(lèi)無(wú)人機(jī)為有人機(jī)提供空中移動(dòng)目標(biāo)指示（AMTI）的能力。

（4）“軍團(tuán)”吊艙試驗(yàn)

2021年7月，通用原子航空系統(tǒng)公司在南加州沙漠地區(qū)首次集成和測(cè)試了洛馬公司開(kāi)發(fā)的“軍團(tuán)”吊艙，以驗(yàn)證該系統(tǒng)的自主目標(biāo)跟蹤能力，支持美軍聯(lián)合全域作戰(zhàn)中的有人無(wú)人協(xié)同編組（MUM-T）行動(dòng)。期間，該吊艙的IRST21紅外搜索和跟蹤系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和識(shí)別了多個(gè)空中高速目標(biāo)，并將信息傳輸至“復(fù)仇者”無(wú)人機(jī)的CODE自主引擎，由其完成自主決策，引導(dǎo)無(wú)人機(jī)后續(xù)的機(jī)動(dòng)和交戰(zhàn)行動(dòng)，探索了下一代無(wú)人空空交戰(zhàn)模式。此項(xiàng)工作發(fā)揮了開(kāi)放式任務(wù)系統(tǒng)（OMS）優(yōu)勢(shì)，改裝過(guò)程僅耗時(shí)三個(gè)月，進(jìn)一步提升了跨平臺(tái)的集成能力，降低了改裝成本。

2022年1月，通用原子航空系統(tǒng)公司使用兩架加裝“軍團(tuán)”吊艙的“復(fù)仇者”無(wú)人機(jī)驗(yàn)證了空中威脅目標(biāo)信息的收集、處理、傳遞、融合和共享能力。期間，由洛馬公司提供的融合軟件實(shí)時(shí)融合和處理了兩架無(wú)人機(jī)機(jī)載吊艙的傳感器數(shù)據(jù)，并將信息實(shí)時(shí)回傳至地面站，首次實(shí)現(xiàn)了基于IRST系統(tǒng)的多無(wú)人機(jī)協(xié)同空中態(tài)勢(shì)感知和共享，驗(yàn)證了“軍團(tuán)”吊艙作為有人無(wú)人協(xié)同作戰(zhàn)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的信息融合能力，進(jìn)一步提升了聯(lián)合作戰(zhàn)行動(dòng)中的態(tài)勢(shì)感知水平。

（5）全自主飛行試驗(yàn)

2022年9月，通用原子航空系統(tǒng)公司1架MQ-20A無(wú)人機(jī)完成了全自主飛行試驗(yàn)，驗(yàn)證了基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)（RL）的智能飛行員系統(tǒng)和開(kāi)放式任務(wù)軟件系統(tǒng)。該項(xiàng)試驗(yàn)活動(dòng)是通用原子航空系統(tǒng)公司開(kāi)展協(xié)作式真實(shí)、虛擬和構(gòu)造（LVC）無(wú)人機(jī)蜂群測(cè)試的一部分，驗(yàn)證了該公司開(kāi)發(fā)的新型的強(qiáng)化學(xué)習(xí)架構(gòu)，并基于作戰(zhàn)相關(guān)環(huán)境對(duì)強(qiáng)化學(xué)習(xí)智能體進(jìn)行了深度開(kāi)發(fā)和測(cè)試。該智能體為下一代軍用平臺(tái)在動(dòng)態(tài)和不確定環(huán)境中實(shí)施決策提供了新型工具。

通用原子航空系統(tǒng)公司還測(cè)試了無(wú)人機(jī)自主的“追逐與規(guī)避行為”，期間，強(qiáng)化學(xué)習(xí)智能體對(duì)環(huán)境條件進(jìn)行實(shí)時(shí)的感知和更新，并進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)飛行路徑規(guī)劃。該智能體主要操控由洛馬公司研制的“戰(zhàn)術(shù)紅外搜索與跟蹤”（TacIRST）嵌入式傳感器系統(tǒng)，其采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，可根據(jù)作戰(zhàn)需求集成系列功能，為自主無(wú)人機(jī)提供被動(dòng)、遠(yuǎn)程的威脅檢測(cè)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還通過(guò)CODE自主引擎和標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放任務(wù)系統(tǒng)（OMS）協(xié)議實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)化學(xué)習(xí)智能體與戰(zhàn)術(shù)紅外搜索和跟蹤系統(tǒng)的高效通信，推動(dòng)了自主技術(shù)在合作式協(xié)同作戰(zhàn)飛機(jī)的快速研發(fā)和部署。

此外，通用動(dòng)力任務(wù)系統(tǒng)公司為此次測(cè)試活動(dòng)提供了數(shù)字骨干節(jié)點(diǎn)（DBN）系統(tǒng)，用于托管測(cè)試使用的開(kāi)放式任務(wù)系統(tǒng)軟件。數(shù)字骨干節(jié)點(diǎn)架構(gòu)能夠快速安全地集成符合官方標(biāo)準(zhǔn)的最新開(kāi)放系統(tǒng)架構(gòu)、高性能計(jì)算能力、先進(jìn)冷卻能力和具有多層級(jí)安全性的高速背板，可以快速、安全地支持合作式作戰(zhàn)飛機(jī)的開(kāi)發(fā)工作。

結(jié)束語(yǔ)

隨著美軍軍事需求由反恐戰(zhàn)爭(zhēng)轉(zhuǎn)向高強(qiáng)度、高烈度的大國(guó)對(duì)抗，傳統(tǒng)的中空、低速、非隱身無(wú)人機(jī)已難以滿(mǎn)足其全球跨域作戰(zhàn)行動(dòng)需求。“復(fù)仇者”無(wú)人機(jī)作為“捕食者”系列基礎(chǔ)上不完全改型升級(jí)的產(chǎn)物，同樣難以適應(yīng)未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)需求。通用原子航空系統(tǒng)公司及時(shí)認(rèn)識(shí)到這一問(wèn)題，轉(zhuǎn)而將該機(jī)投入新技術(shù)演示驗(yàn)證活動(dòng)，節(jié)約平臺(tái)資源。同時(shí)，該公司近年先后公布“下一代多用途無(wú)人機(jī)”概念方案和“開(kāi)局”系列合作式無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)方案，采用以舊帶新、協(xié)同攻關(guān)的發(fā)展模式，爭(zhēng)奪下一代無(wú)人機(jī)市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。