舰载无人直升机的现状和应用展望*

刘志超 石章松 吴中红 肖玉杰

(海军工程大学电子工程学院 武汉 430033)

舰载无人直升机的现状和应用展望*

刘志超 石章松 吴中红 肖玉杰

(海军工程大学电子工程学院 武汉 430033)

以提升海军战斗力的需求为牵引,对世界各国海军典型舰载无人直升机的发展现状进行了归纳,通过分析舰载无人直升机的需求,结合海军军事建设的特点和未来海面战场需要给出了其作战应用展望。

舰载无人直升机; 需求; 应用展望

(College of Electronic Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan 430033)

Class Number V275.1

1 引言

越南战争初期,美军死伤飞行员5000多名,被俘人员有90%是飞行员和机组人员,面临来自战场和国内的巨大压力,美军最终想到了发展无人机,希望用无人侦察机代替有人机执行侦察任务,战争的牵引使得无人机迅速崛起。军用无人机具有作战用途多、生存能力强、对作战环境要求低、费效比高等优点,大力发展无人机已成为世界各国的共识[1]。

舰载无人机按照升力特点分为固定翼和旋翼两种,固定翼无人机在中小型舰船的回收是一个敏感问题,除了复杂的电磁干扰环境,军舰的运动和军舰上层建筑的震荡区使得无人机在接近阶段很难进行精确控制,撞网回收或降落伞回收安全性差且对军舰正常进行的任务产生极大影响,对无人机的结构也会产生一定影响。此外,固定翼无人机的发射和回收装置不仅会与其它舰载设备争夺宝贵的舰上空间,从经济性上看,其昂贵的发射和回收装置也不适合中小型舰船的装备使用。

相对于固定翼舰载无人机而言,无人直升机不需要滑跑或弹射,甚至可以空中悬停,更为重要的一点,舰载无人直升机彻底解决了着舰回收困难的关键问题,可大量装配驱护舰等中小舰艇,对大力提高舰艇作战能力具有重要意义。

2 国外舰载无人直升机的装备现状

世界上有50多个国家装备有总计数百种型号的无人机,但装备海军的舰载无人直升机的国家只有美国、俄罗斯、以色列、加拿大、意大利、德国、英国、法国、奥地利等约10个国家[2]。我国有天鹰-3无人直升机[3],但还不能用于舰载飞行操作。表1列出了国外主要无人直升机的作战用途、有效载荷以及性能等情况。

表1 国外主要无人直升机的作战用途、有效载荷及性能

(续表1)

3 发展舰载无人直升机的需求

1) 垂直起降,适应性强

无人直升机与固定翼直升机不同,它具有垂直起降能力,活动所需空间小,使用方便灵活,可伴随母舰船等作战舰船一同出航,完成在固定位置监视的任务,大大扩展了海上预警和作战范围,又有效避免了有人驾驶飞机冒生命危险赴海上危险区进行侦查的危险[8],如和平年代护航过程中海盗的识别、侦查与监视、海上钻井平台外围可疑船只预警和驱离等危险任务,实现在军事行动中以零伤亡的代价获取战场信息、直接或间接参与军事预警打击任务的有效和廉价的舰艇装备。

图1 舰载固定翼无人机起飞过程

图2 舰载固定翼无人机回收准备工作

图3 舰载无人直升机出海执行任务

2) 经济性好,完成军事目标代价低

在造价上,由于不用考虑人的因素,结构设计时少了许多限制条件,可最大限度增大有效载荷,同时缩小体积,隐蔽性好。通常,军用无人直升机的造价只是有人驾驶直升机的1/10,甚至百分之几[9]。

美国海军在2009年的一次营救被海盗劫持货轮的反海盗行动中派出了两艘驱逐舰,扫描鹰无人机从驱逐舰起飞对目标进行监视,为营救目标提供了重要的图像,但美军仍认为应装备能在小型舰只上起降的无人直升机[10],小型舰船航速高、反应迅速,不仅能在很大程度上提高救援效率,在完成军事目标所耗费代价上也占有很大优势。

3) 任务拓展能力强

舰载无人直升机可根据海面战场实际需要,通过标准化通信协议与接口设计,在有效载荷范围内组合搭载光电红外传感器、合成孔径雷达、光学探测搜索设备、通信中继、电子干扰设备或诱饵甚至制导弹药等不同载荷,完成重要目标侦查监视、水面战场电子干扰、用作诱饵飞机诱敌暴露、通信中继、对地/水面攻击、空中预警和拦截、火力引导和目标指示、战损评估等各项军事任务,充分利用无人机平台。如MQ-8B火力侦察兵(Scout),除可执行侦查监视任务外,还可同时搭载弹药执行打击任务,侦打一体。

图4 MQ-8B火力侦察兵无人机

4 舰载无人直升机作用展望

随着动力问题、数据链、抗干扰能力、飞行控制等关键技术的不断突破,舰载无人直升机必将不断拓展其使用范围,在未来大中型及小型军事舰艇上发挥越来越重要的作用。

1) 提升执行特殊任务军舰威慑性

美军在侦打一体无人直升机研究力度比较大,从仅仅具有侦察功能的无人直升机(MQ-8BMQ8-C)升级改造、有人驾驶无人机(H-6U Little Bird)的改装到研制全新的侦打一体功能的无人直升机(A160T)三个方面同步进行。我国海上领土争议多,海外利益大,为维护我国领土及人民合法利益不受侵害,海上执法舰艇编队岛屿巡航、油井巡护以及商船护航任务繁重,侦打一体舰载无人直升机的装备不仅使中小舰艇指挥员对整体局势及时掌握和处理,还能够对敌方形成威慑作用,可有效减轻执行特殊任务舰艇压力,减少完成任务所需舰艇数量。

图5 波音公司的H-6U Little Bird无人机

2) 提高沿海战区舰船反应和生存能力

随着国际海洋贸易的发展,沿海地区通过的舰船的数量、类型和国籍增多,沿海战区形势也变得日趋复杂起来,本来在盟国联合作战中区分作战平台为友军、中立方和敌军就已经十分不易,加之由于海况、位置和雷达性能的影响以及在濒海作战时海岸地形的遮挡问题限制了传感器的作用范围,作战平台的响应时间被大大延长,搭载不同有效载荷的无人直升机在战区除了可以代替有人机执行情报侦察、战场监视、空中电子干扰与压制、目标指示、攻击制导、战损评估和通信中继等危险任务外,搭载有源诱饵的舰载无人直升机还可在预计舰船将要受到攻击时担当舰外有源诱饵系统,在很大程度上延伸和提高了中小型舰船的反应和生存能力。

3) 与水面、水下无人作战平台及有人系统协同作战

随着信息化、智能化和指挥控制技术在军事领域的迅速发展与推动,战争在传统作战样式的基础上涌现出来的越来越多新的样式,如网络战、太空卫星战、无人作战等,战争的智能化程度大大提高。在无人作战中,无人机、无人艇、无人水下航行器将会充斥水面战场,其作战应用也将从单个应用、零散应用向集群应用、规模运用转变,实现无人系统独立作战、无人系统与有人系统联合作战。美国雷声公司和美国海军航空系统司令部已完成MQ-8 “火力侦察兵”先进任务控制系统研发,该控制系统的软硬件都采用了开放式架构,具有极高灵活性,可快速植入所需的新技术,在某些情况下,海军通用控制系统NCCS可控制任何舰队的空中、地面、水面和水下平台。随着编队控制、信息融合、无人平台通信、战术决策与火控解算等关键技术的突破,无人协同作战将会改变现代战争模式。

4) 救援与伤员、物资转运

美国是世界上最早研制无人直升机并使用的国家,无论从现有技术还是实战应用来说,美国都是当之无愧的领跑者。1999年,美国海军提出了“垂直起降战术无人机”(VTUAV)计划,2000年,美国格鲁门公司获得了这一合同,并在施韦策S330SP型有人驾驶直升机上进行无人化改装[11]。其装备发展如图6所示。

图6 美海军主要大型无人直升机发展历程

MQ-8B、MQ-8C属于多用途无人直升机,可执行侦察、攻击、战损评估和补给多种任务,但是对于海上救援和伤员转运任务海军目前主要是由有人直升机承担。从美陆军已装备的K-MAX无人直升机[12]在阿富汗实践情况来看,无人直升机对于人员运输任务的实现已成为可能。只是出于人的心理因素,美军要求在人员转运上必须切换到有人驾驶模式。相信在未来海面战场上,随着大型舰载无人直升机相关技术的成熟和战场保障的需要,海面救援和伤员转运这一任务会交给无人直升机来执行。

图7 K-MAX无人直升机在阿富汗执行运输任务

5 结语

对于中国航空工业来说,直升机技术及其应用发展长期以来都是短板,直到20世纪末,国内才有相应的院校和研究所开始舰载无人直升机的研制,随着军队军事需求和重视程度的增加目前进入了一个快速发展的阶段。

本文对国外典型的舰载无人直升机进行了回顾和性能介绍,考虑我国中小型水面舰艇多,舰载无人机几乎空白的实际情况分析了发展舰载无人直升机的需求,并对舰载无人直升机的作用进行了展望,希望能为舰载无人直升机的发展方向提供一些参考。

[1] 张庆余,李景儒,刘玉伟等.军用无人机的运用与发展[C]//中国无人机大会论文集,2014(10):810-813.

[2] 高嘉景.海军舰载无人机的现状及其发展趋势[J].舰船电子工程,2004,(3):16-19.

[3] 杨一栋,袁锁中,王夷.无人直升机着舰制导与控制[M].北京:国防工业出版社,2013：2-5.

[4] 姚奕,聂永芳,冯林平.美国MQ-8B火力侦察兵无人机系统[J].飞航导弹,2012(11):22-25.

[5] 付伟.国外舰载无人机的发展现状[J].舰船电子工程,2001(4):21-27.

[6] 李杰.舰载无人机的技术特点与作战使用[J].现代军事,2002(7):33-35.

[7] 欧阳龙春,侯振宇,冯仕怀等.军用无人直升机的发展现状及趋势[J].航天科学技术,2011(2):9-11.

[8] 徐庆九,曲东才,吴晓男.舰载垂直起降无人直升机的发展及启示[J].飞航导弹,2010(11):71-75.

[9] 王琦,刘勇,徐世录.无人直升机的装备概况与发展[J].舰船电子工程,2009(1):28-33.

[10] 刘大勇,刘佳.国外海上无人机发展综述[J].飞航导弹,2014(11):54-62.

[11] 熊伟,欧白羽,吴冠桢等.基于美军研发状况的大型无人直升机研制途颈分析[J].航空制造技术,2015(23/24):30-33.

[12] 亚丁.K-MAX无人直升机初试身手[J].国际航空,2012(4):14-15.

Present Situation and Application Prospect of the Naval Shipboard Unmanned Helicopter

LIU Zhichao SHI Zhangsong WU Zhonghong XIAO Yujie

Under the traction of enhance combat ability of the navy, this paper summarizes the development status of typical shipboard unmanned helicopter. Based on requirement analysis of shipboard unmanned helicopter and considering the characteristics of naval military construction and the requirement of future sea battlefield, the application prospect of naval shipboard unmanned helicopter is put forward.

shipboard unmanned helicopter, demand, application prospect

2016年6月3日,

2016年7月26日

刘志超,男,硕士研究生,研究方向:火力指挥与控制。石章松,男,博士研究生,教授,研究方向:舰艇指挥与控制。吴中红,男,博士研究生,研究方向:信息融合。肖玉杰,男,博士研究生,研究方向:信息融合。

V275.1

10.3969/j.issn.1672-9730.2016.12.001