无人直升机任务能力及使用方式分析

温德宏

(装备项目管理中心，北京 100070)

0 引言

军事装备无人化是未来战争模式的重要发展方向，无人直升机以其固有的垂直起降、空中悬停、续航时间长、无人操纵等优点，在未来战场上将有着不可替代的作用。民用方面,在长时间交通执法监控、海洋监测、航空测量等诸多领域也有着广泛的应用需求。随着无人直升机平台总体设计技术、自主飞行控制技术、链路技术的日趋成熟，无人直升机的研制技术壁垒已经打破。为更好地发展无人直升机装备，本文就无人直升机的使用能力及使用方式等进行研究分析。

1 国外典型无人直升机介绍

目前，世界上最典型的现役无人直升机为美国诺斯罗普·格鲁门公司的“火力侦察兵”RQ-8A/MQ-8B无人直升机。“火力侦察兵”是在施韦策333轻型直升机的基础上改装而成的。主要改装包括机身的流线型设计、旋翼折叠、鱼叉以及最大燃油量增加等。动力装置为1台313千瓦(420轴马力)罗·罗250-C20W涡轮轴发动机。航空电子设备是以“全球鹰”无人机所用设备为基础选择的。

“火力侦察兵”无人直升机主要用于执行海军水面火力支援/空战目标获取、战场侦察监视、超视距目标指示等任务。此外，美国陆军于2003年将其纳入“未来作战系统”一环，配备于旅级部队，用于空中兵力协同行动、地面部队联合监视、目标获取和通信中继。

2000年，诺斯罗普·格鲁门公司在美海军组织的垂直起降无人机地面和舰载适配竞争性演示试验中获胜，开始研制“火力侦察兵”无人直升机，代号RQ-8A。阿富汗战争后，由于有人直升机损失严重，美国海军重新评估了无人直升机的要求，诺斯罗普·格鲁门公司根据新的需求开发了功能更强的MQ-8B：最大起飞重量1430千克，任务载重50～250千克，续航时间5～8小时，升限6100米，作战半径204千米。任务载荷采用模块化设计，主要有AN/ZPY-4雷达、Brite Star II光电探测设备、舰船自动识别系统(AIS)和通信中继设备等。1套MQ-8B“火力侦察兵”无人直升机系统典型组成包括3架无人直升机、1套地面系统、1套舰面系统以及配套保障设备。

“火力侦察兵”无人直升机主要配备给濒海作战舰。濒海战斗舰可搭载1架MH-60舰载直升机和2～3 架“火力侦察兵”无人直升机，通过有人-无人混编，为水面舰艇遂行水面战、反潜战及反水雷战任务提供支持。2011年以来，MQ-8B无人直升机先后搭载于“麦金纳尼”号护卫舰、“哈里伯顿”驱逐舰、“辛普森”号护卫舰、“自由”号濒海作战舰等，在利比亚、阿富汗、反海盗和缉毒行动中投入了使用。

MQ-8B主要技术数据如下[1]：

外形尺寸

旋翼直径 8.398m2

旋翼桨盘面积 55.18m2

尾桨直径 1.30m

尾桨桨盘面积 1.32m2

机身长度 6.97m

总高 2.87m

垂直尾翼面积 0.44m2

水平尾翼面积 0.29m2

滑撬间距 1.75m

重量

空机重量 661kg

燃油重量 360 kg

满载燃油时最大载荷 91 kg

最大起飞重量 1202 kg

性能

海平面最大平飞速度 231km/h

实用升限 6100m

无地效悬停升限 1525m

任务半径 204km

最大续航时间 6h

2 无人直升机任务能力分析

结合“火力侦察兵”任务载荷配置，并充分考虑无人直升机技术特点，无人直升机的应用主要包括以下几个方面：战场侦察监视、通信中继、目标指示与武装打击等[2-3]。

2.1 战场侦察监视

无人直升机携带光电探测设备、雷达等任务设备，主要执行战场侦察监视任务，这也是目前无人直升机应用最广泛且最成熟的领域。

无人直升机使用机载光电探测系统，可通过红外、可见光、紫外等不同谱段的图像信息，充分反映出目标区域的辐射特征。其中红外侦察系统是实施昼夜侦察的主要设备。机载光电探测设备的红外侦察设备主要是红外行扫仪和红外前视仪，红外行扫仪视场大，适用于大面积搜索或对大型目标侦察，红外前视仪的主要特点是温度灵敏度、空间分辨率均高于行扫仪，且可以实施目标跟踪及悬停成像。另外，使用光电探测设备的照相功能和电视摄像功能可实时反馈战场形势变化，对作战区域进行长时间有效侦察。

2.2 通信中继

信息化时代作战，更强调火力协同打击，但同时兵力更加分散，已从传统的单平台作战向多平台协同作战转变，从单编队向多个编队协同作战转变，更加依赖编队间的通信保障。

无人直升机通信中继是一种非常有效的空中平台中继方式，无人直升机的通信中继主要方式有3种：

1)机-地之间通信中继。无人直升机作为中继平台，为有人直升机或其他空中武器装备与地面控制指挥系统之间进行中继，主要用于多兵种协同作战时为两支相互不在视距通信范围内的部队提供通信连接。

2)机-卫星-地之间通信中继。该种通信中继方式主要用于控制视距范围之外的无人直升机。卫星导航设备一般体积与重量较大，故这种通信中级方式一般用大型长航时无人直升机。当无人直升机深入敌方前沿阵地，且需要在较低高度执行任务时，无人直升机不能通过测控链路与地面控制系统联系，此时利用无人直升机-卫星中继通信链路就能很好地解决该问题，无人直升机可将侦察监视信息通过卫星数据链传输给卫星，最后传回地面指挥控制系统。

3)机-机之间的通信中继。该种方式一般用于有人/无人直升机协同作战，可尽可能地增加部队的侦察作战区域。

2.3 武装打击

武装打击是无人直升机发展的重点方向。无人直升机同时配置光电探测设备和对地攻击武器，发现目标后，利用光电探测设备进行目标指示，并迅速开展武装攻击。

3 无人直升机使用方式分析

3.1 单机自主作战

考虑无人直升机特点，在未来战场上的单机使用主要是执行昼夜长航时巡逻监视、远距离侦察探测、通信中继和低空/超低空火力打击任务，任务载荷大，留空时间长，可发展为侦察机、中继机和察打一体无人直升机。

3.1.1 执行长航时侦察监视作战任务

侦察型是无人直升机发展的主流模式，以中小型无人直升机为主，起飞重量一般在2吨以下，留空时间一般在4～8小时，主要携带光学照相机、红外扫描器、电视摄像机和合成孔径雷达等探测设备，可完成侦察、监视、警戒、气象、战伤评估、目标跟踪等任务。典型代表为美国的RQ-8A/MQ-8B “火力侦察兵”无人直升机。

3.1.2 执行通信中继任务

中继型是无人直升机发展的一个主要方向，以中大型无人直升机为主，起飞重量一般在2吨以上，留空时间一般在8～12小时，主要携带通信中继设备和信息处理设备，可完成通信中继、通信管理、战场信息搜集与分发、情报处理等任务。随着智能化、无人化战场的发展，作战指挥控制系统将处于战场后方，急需稳定的空中信息中继和处理平台，用于搜集、处理和传递战场信息。传统的有人驾驶空中指挥控制系统和通信中继系统比较靠近战场前端，对作战指挥人员生命安全具有较大威胁，无人直升机以其特有的空中悬停的优势，成为战场通信中继、信息传递的理想平台。

3.1.3 执行低空/超低空火力打击作战任务

察打一体无人直升机是未来无人直升机发展的主要方向之一，以中大型无人直升机为主，起飞重量一般在3吨以上，留空时间一般在12小时以上，主要携带光电转塔和空空/空地武器系统，具有侦察、监视、捕获和目标实时打击的能力，可对高价值、时间敏感目标实施精确攻击，能极大地缩短从发现到摧毁目标的时间。察打一体无人直升机并不是简单的“无人直升机+导弹”，它具有“灵魂”(作战使命)、“眼睛”(侦察系统)、“大脑”(控制系统)和“心脏”(动力系统)，充分适用于未来信息化、智能化作战。典型代表为美国的MQ-8C“火力侦察兵”和A160T“蜂鸟”无人直升机。

3.2 双机协同作战

3.2.1 两架无人直升机协同作战

双无人直升机围绕编队，呈扇形执行作战任务，主要有侦察监视等。模式一：两架无人直升机围绕编队执行作战任务，见图 1。模式二：一架无人直升机执行远距离作战任务，一架无人直升机执行中继任务，见图 2。

图1 双无人直升机任务模式一

图2 双无人直升机任务模式二

3.2.2 1架有人/1架无人直升机协同作战

无人直升机处于战场前沿，执行侦察、目标指示、毁伤评估等作战任务；有人直升机处于战场后方，控制无人直升机，并根据无人直升机侦察结果执行目标打击、火力支援等作战任务，见图 3。

3.3 三机协同作战

3.3.1 三架无人直升机协同作战

模式一：三架无人直升机围绕编队执行作战任务，见图 4。模式二：两架无人直升机执行远距离作战任务，一架无人直升机执行中继任务，见图 5。

图3 1架有人/1架无人直升机协同作战

图4 三架无人直升机任务模式一

图5 三架无人直升机任务模式二

3.3.2 1架有人/2架无人直升机协同作战

模式一：两架无人直升机处于战场前沿，执行侦察、目标指示、毁伤评估等作战任务；有人直升机处于战场后方，控制无人直升机，并根据无人直升机侦察结果执行目标打击、火力支援等作战任务，见图 6。模式二：一架无人直升机处于战场前沿，执行侦察、目标指示、毁伤评估等作战任务；有人直升机处于战场后方，控制无人直升机，并根据无人直升机侦察结果执行目标打击、火力支援等作战任务；另一架无人直升机处于有人直升机附近巡逻，可配合执行侦察、火力攻击等作战任务，见图 7。

图6 1架有人/2架无人直升机协同作战

图7 1架有人/2架无人直升机协同作战

3.4 多机协同作战

3.4.1 无人直升机集群作战

基于自主化、智能化技术的深度发展，无人直升机将出现一种全新的作战应用模式，那就是集群作战。集群作战目前还处于理论研究阶段，但其必然是未来最主要的作战方式之一。集群概念起源于蜜蜂，蜂群内部分工明确，具有很强的自主性；个体之间又存在着丰富的信息交流和社会行为，具有很强的协同性。从数学模型的角度来看，个体遵循简单的运动和逻辑规则，不需要任何有中心的中央协调，而又能自然而然地呈现群体特征。

无人直升机集群作战将形成规模优势，具有极佳的战场生存能力和任务完成能力，主要可以用来完成复杂战场环境下的协同搜索、协同攻击、集群对抗等作战任务。协同搜索则是利用多架无人直升机配备不同类型传感器，充分发挥各传感器的优势，如可见光、红外、雷达等传感器相互配合，完成疑似目标的搜索与定位，并且通过任务分工，提高区域覆盖范围，解决复杂战场环境下的目标不确定性问题。协同攻击可以实现从多个攻击阵位、多个攻击角度对单个或多个目标进行火力齐射，从而彻底有效地杀伤敌方目标，作战效能高。唯一能应对无人机集群作战的是另一群无人机，故应尽早开展无人机集群对抗技术研究，避免受制于人。

3.4.2 有人机/无人直升机协同作战

根据现有的技术发展，可以预测未来20年-30年内，无人直升机完全自主作战技术尚未能成熟，协同作战将是无人直升机作战最典型的应用方式。无人直升机协同作战方式多样，包括有人固定翼飞机和无人直升机之间的协同、无人固定翼飞机和无人直升机之间的协同、有人直升机和无人直升机之间的协同以及无人直升机和无人直升机之间的协同。从飞行速度、飞行高度、航时、航程、任务载荷配置以及战场布置多角度分析，有人直升机和无人直升机的协同作战将是无人直升机协同作战的主流。有人/无人直升机协同作战模式下，无人直升机可直接接受有人直升机的指挥控制，实施可控起飞和着陆、联合目标识别与确认、快速打击和战场动态评估等战术任务。美国对有人直升机和无人机的协同作战能力也进行了等级划分，见表1。

表1 有人直升机与无人机协同等级[4]

典型有人/旋翼无人机协同作战想定，假设由1架有人直升机和多架旋翼无人机组成的编队协同对某目标区域实施作战，包括侦察、打击等任务。编队中以有人直升机作为长机，多架旋翼无人机作为编队僚机。在网络中心战环境下，由地面指挥控制中心或预警机通过联合战术分发系统实现对联合编队的指挥控制；由有人直升机完成编队战术决策和任务控制，包括战场态势评估、旋翼无人机协同目标分配、旋翼无人机协同航路规划等；由旋翼无人机完成攻击任务。能够充分实现有人直升机与旋翼无人机联合编队之间的信息共享，可用资源的统一调度和作战任务的综合管理。

作战起初有人机/无人机处于待命状态，当收到地面导航站的起飞命令后，有人直升机起飞，起飞后发送旋翼无人机飞行控制指令及旋翼无人机起飞应答指令。如果未遇突发威胁或未进入目标区域，旋翼无人机按预先规划好的航路飞行，有人直升机和旋翼无人机保持安全飞行距离。当进入目标区域或者发现威胁时，旋翼无人机将目标或威胁信息传递给有人机，有人直升机发出任务级命令，无人机收到命令后，按命令完成任务。完成任务后，旋翼无人机返航，最后有人直升机返航回到基地。

3.5 体系作战

未来大规模战争中，陆、海、空、天、电五维一体化作战环境下，无人直升机将会和包括有人机、岸基、舰船在内的更多作战平台进行协同作战。无人机与无人直升机利用其无人特点，将在战场最前沿执行最危险的作战任务，包括侦察预警、目标指示、火力打击、毁伤评估等。

4 结束语

目前，世界上无人直升机正处于蓬勃发展之势，美国“蜂鸟”长航时无人直升机、以色列“斗牛士”无人直升机、俄罗斯Ka-137无人直升机、加拿大CL-327无人直升机、格鲁吉亚攻击无人直升机等相继亮相，但投入实战使用的相对较少。一方面是受限于技术的成熟度，另一方面也是对无人直升机的任务能力及使用方式尚缺乏更深入的研究，距离列装部队有一定的差距。后续需要深入开展无人直升机作战方针研究，进一步挖掘和分析无人直升机的任务能力和使用方式。