舰载无人直升机发展及关键技术浅析

陆圣杰

中国直升机设计研究所

舰载无人直升机以其特有的机动灵活、低空飞行、可在狭窄空间起降等特点，在现代信息化海战中凸显出重要作用，目前已成为现代海军舰队的一个重要组成部分。现代海军装备正在向无人化、智能化、高性能、多功能等方向发展，舰载无人直升机是各国海军争相发展的新一代装备。本文简要介绍国外舰载无人直升机的发展现状，对舰载无人直升机着舰、抗电磁干扰、耐腐蚀等关键技术进行研究和分析，提出研究方向和思路，并对未来舰载无人直升机的发展趋势进行预测。

在现代海上局部战争中，目标大多处于运动之中，活动范围广，作战面临诸多不确定因素，而舰载无人直升机具备机动灵活、反应迅速、低空性能好等特点，可满足现代海上战争的需求，是海基航空力量的合理补充。目前世界各国已纷纷展开相关技术研究，相信在不远的将来，舰载无人直升机的使用范围将有较大突破和拓展。

由于舰载无人直升机具有人机分离的特点，不用考虑飞行员的疲劳和安全，可执行海上高危任务。通过搭载侦察、干扰、通信中继等不同任务设备，可完成海上预警、警戒、目标指示、电子侦察、通信中继、电子对抗和打击等多种任务，极大延伸其在海上的作战范围。相比于有人驾驶直升机，无人直升机在着舰、抗电磁干扰、耐腐蚀等技术方面具有更高要求，设计研究更为复杂。因此有必要深入开展舰载无人直升机的研究。

国外舰载无人直升机发展现状

世界上无人直升机的开发与应用比固定翼无人机起步晚，且研制技术难度大，应用于军事领域的舰载无人直升机相对较少。以下列举几种国外典型舰载无人直升机。

舰载无人直升机鼻祖QH-50系列

早在上世纪50年代，美国海军开始发展舰载无人直升机。1957年，美国海军启动反潜无人直升机（Drone Anti-Submarine Helicopter，DASH）计划。美国基罗达因公司（Gyrodyne Company）YRON-1超轻型无人直升机成功中标，成为DASH平台，并得到编号DSN-1，后因美军实施统一编号，其编号改为QH-50A。1960年8月QH-50A无人直升机在美国马里兰州海军航空试验中心进行了首飞，验证了DASH系统的设想。

QH-50系列是共轴双旋翼无人直升机，针对早期机型任务载荷重量小，以及使用环境要求苛刻等问题，基罗达因公司并没有大批量生产，而是在换装了波音更大功率的T50-BO-8A涡轴发动机后，才真正开始批量生产QH-50C。据悉，QH-50C最大起飞重量已达1.05t，可同时携带2枚MK44鱼雷，最大任务半径可达52km。1964年4月，美国海军要求基罗达因公司升级QH-50C，以克服无全天候飞行能力和导引精度不足等问题，QH-50C因此改型为QH-50D。

在DASH计划支持下，基罗达因公司已向美军交付超过700架QH-50系列无人直升机。由于可靠性不高和反潜需要下降，1970年11月美国海军彻底终止了DASH计划。计划告终后，剩余的一部分QH-50系列产品在2009年之前一直被美国用作各种实验平台。

图1 美军QH-50系列舰载无人直升机。

图2 MQ-8B无人直升机在舰上起飞。

“火力侦察兵”先进无人直升机

RQ-8A、MQ-8B和MQ-8C“火力侦察兵”系列无人直升机已列装美军，是目前世界上非常先进的舰载无人直升机，承担着美国海军海上侦察、反潜、反舰和反水雷任务。其他国家主要发展小型无人直升机，而美军一直致力于发展重载、长续航的大中型无人直升机，因此无论是RQ-8A、MQ-8B还是MQ-8C，均从有人驾驶直升机改装而来。

2000年1月，诺斯罗普-格鲁门（下称诺格）公司在美国海军垂直起降无人机演示验证项目竞标中胜出，并获得美海军工程与制造发展合同，军方编号为RQ-8A，后因该机生存力低，且续航时间、航程、任务载荷重量等性能指标无法满足美国海军需求，该合同项目被取消。2003年美军直升机在伊拉克战场损伤惨重，“火力侦察兵”项目因此重获新生，诺格公司根据美国海军和陆军的新要求，将RQ－8A进行改进，发展为MQ-8B无人直升机。2012年，美国海军组建了第一个由有人直升机和无人直升机组成的直升机编队，其中无人直升机为MQ-8B，有效提高了战场态势感知能力，在执行舰艇指挥和情报收集任务中发挥了重要作用。

2012年，诺格公司根据美军新的作战需求，基于“贝尔”407改装出新型MQ-8C “火力侦察兵”。与MQ-8B相比，MQ-8C尺寸更大，续航时间更长，全天候飞行能力更强。

S100 舰载无人直升机畅销海外

S100无人直升机由奥地利西贝尔（Scheibel）公司研制，是一款小型无人直升机，该机最大起飞重量200kg，最大任务载荷重量50kg，最大续航时间5.8h。

S100机身由先进碳纤维复合材料制成，全机身经过防腐处理，在海洋环境中的耐腐蚀技术非常优秀。同时具有稳定的自主起降功能，可以克服大雨、强风等恶劣天气影响，在面积很小的舰船甲板上稳定降落。

图3 MQ-8C无人直升机全天候飞行能力更强。

S100操控灵活、性能优异，在军事及民用领域均有出色表现。S100无人直升机可以执行边境巡逻、海域侦察、反走私、情报收集、舰船跟踪、搜索与救援等军事任务；在民用领域，可执行港口和边境管控、安保、测绘、航拍、救灾抢险、污染监视等任务。

目前S100已出口到德国、法国、加拿大、澳大利亚、芬兰、挪威、阿联酋、印度、巴基斯坦等国家，是一款畅销海外的舰载无人直升机。

图4 S100 无人直升机在舰船甲板上平稳降落。

中国AV500舰载无人直升机

我国从上世纪90年代开始重视无人直升机的发展，多家单位先后开展了无人直升机的研制。近几年舰载无人直升机需求强劲，国内相关单位正在加强产品研发。

AV500无人直升机是中国直升机设计研究所自主研制的一款小型无人直升机，该机于2019年9月通过中国航空工业集团有限公司技术鉴定。

AV500舰载型无人直升机是由AV500基本型改进而成，以一台国产重油发动机为动力，最大起飞重量500kg，实用升限3500m。AV500舰载型无人直升机搭载光电、雷达等任务设备，可执行侦察、监视、海洋巡查监视、搜索营救等任务。

目前该机已完成全部设计工作，正在开展地面试验，预计2020年底完成全部试验及试飞工作。

关键技术

无人直升机着舰技术

无人直升机着舰技术包括着舰导引技术和着舰助降技术。

（1）着舰导引技术

着舰导引技术包括着舰引导和飞行控制两种技术。着舰引导可实现目标跟踪和引导，通过实时解算无人直升机与目标的位置偏差，生成引导轨迹，传输给无人直升机，引导无人直升机向目标点运动。飞行控制主要控制无人直升机的姿态、速度、位置和高度，提供多种自动控制模态和必要的机动模式，实现无人直升机的自动飞行。

目前无人直升机主流着舰导引方式有：采用差分卫星(GPS/北斗)为主导引，区域导航系统为备用导引的方式，配合舰船/无人机姿态测量、静息期预测等技术，实现着舰导引。

（2）着舰助降技术

图5 AV500 以一台国产重油发动机为动力。

图6 无人直升机着舰导引流程图。

舰载无人直升机在舰船甲板上安全着舰的关键点是，助降装置应快速插入隔栅，并提供足够的拉力保证机体不侧滑和倾翻。在设计助降装置时，除考虑舰船横摇角、纵摇角以及无人直升机重量等影响因素，还需考虑甲板的各方向加速度、侧风引起的侧倾力矩和侧滑力。

抗电磁干扰技术

通常，舰船上电磁环境非常恶劣，电磁干扰是导致舰载无人直升机失事最常见的原因之一。因此，舰载无人直升机在设计过程中，不仅要考虑机载设备电磁兼容性设计，同时也需要考虑机舰之间电磁兼容性设计。

舰载无人直升机应突破抗电磁干扰技术，采用相应屏蔽措施后，才能确保执行任务万无一失。

水上迫降技术

在设计舰载无人直升机时，需考虑增设应急浮筒式装置，当意外情况发生时，无人直升机能在水面迫降，以挽救昂贵的机载设备。

应急返航技术

为提升舰载无人直升机应急处理能力，最大程度降低风险和损失，舰载无人直升机在设计时应考虑应急返航安全策略。

有别于陆基无人机，舰载无人直升机的起降点一直处于移动状态的舰船，在执行任务过程中一旦出现通信中断等突发情况，需考虑应急返航的实际着陆点等关键因素。

耐腐蚀技术

舰载无人直升机在海洋环境中服役，将遭受湿热、盐雾和霉菌等因素的腐蚀。为确保舰载无人直升机在所要求的环境条件下安全可靠使用，必须从设计和工艺等多方面考虑腐蚀防护要求，并进行必要的“三防”试验验证，保证整机具备良好的防腐蚀能力。

任务规划与控制站集成技术

舰载直升机通常将任务规划与控制站集成在舰上控制室，并与舰上导航、通信等系统相互连接，在设计无人直升机时应予以充分考虑。

发展趋势

相较舰载直升机，舰载无人直升机拥有舰载直升机不具备的优点。比如舰载无人直升机系统操控使用十分便利；成本低，部署灵活机动；无人员伤亡，能以高效费比完成任务。最为关键的是，高科技技术已在舰载无人直升机上广泛应用，提升了舰载无人直升机的任务载荷技术，尤其是模块化载荷设计使舰载无人直升机能执行多种作战任务，从而拥有更强的战斗力。未来，舰载无人直升机发展及作战运用主要表现在以下五方面。

第一是情报侦察和战场监视。舰载无人直升机搭载电视摄像机，光电/红外传感器，激光指示器，合成孔径雷达等多种传感器，运用数据链系统，提高战舰远程战场态势感知能力，对可能发生武装冲突、局部战争的海域进行持久实时侦察和监视。

第二是空中电子压制和干扰。电子战“软杀伤”能力已经成为现代战争取胜的重要手段，舰载无人直升机搭载有源干扰机，在战前或战争中执行电子压制和干扰任务，增强了作战舰艇的远程“软杀伤”能力。

第三是反潜作战。舰载无人直升机上搭载主动声呐、被动声呐、地磁异常检测装置，探测处于下潜状态的敌方潜艇并进行定位，再引导舰船攻击敌方潜艇。

第四是通信中继。舰船之间的可靠通信会受到海平面的限制，舰载无人直升机搭载通信中继设备可有效解决母舰与其他舰船之间的通信中断问题。同时，无人直升机通信中继设备能与远处的无人直升机建立通信，进一步增大无人直升机的作战使用半径。

第五是目标指示，攻击制导，毁伤评估。舰载无人直升机可为战舰武器系统指定攻击目标，测定目标参数，协助舰载火控系统计算射击诸元，进行目标分析；同时也可用激光指示器照射目标，对激光制导武器进行精确制导，并在攻击后评估目标毁伤程度。

纵观世界各国无人机研究成果和应用领域，舰载无人直升机是未来无人机发展的一个重要型别。随着无人机技术的发展和现代海上局部战争的迫切需求，各国对垂直起降、低空飞行以及具备察打能力的舰载无人直升机需求会越来越旺盛。

为制造一款专业舰载无人直升机，除考虑着舰起降、抗干扰、耐腐蚀等关键技术外，美国海军MQ-8C等大型舰载无人直升机的研制，也值得我们借鉴和参考；同时我们应遵循舰载无人直升机智能化、信息化、功能化的发展趋势，研发满足我国海军需求的先进舰载无人直升机。