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忠实能干的飞机伙伴:无人僚机

ATLA的无人僚机概念图。

UTAP-22无人机。

F-15J战斗机挂载无人侦察机。

随着军事技术进步,无人机在空战场中发挥的作用日益提升,甚至超越有人机,将未来空战场推向有人无人混合编成作战领域,长时、广域作战需依靠无人机完成,无人机跟随有人机执行空中护卫、突前空战等高危任务,从而出现了“忠诚僚机”概念。分布式制空导弹解决的是临门一脚火力问题,而忠诚僚机与导弹的结合,解决的是把导弹投送到战场各处长时保持,形成多波次、有层次、有组织空中力量的问题。另外,忠诚僚机除了打击任务,还是空战场中的纽带,担任探测、通信、干扰等任务,把弹与机、弹与弹有机连接形成网络化、智能互联打击体系,改变当前有人机与导弹单向数据通道连接方式,形成未来分布式空战场。

美空军发布未来20年小型无人机系统路线图

2016年5月17日,美空军发布首份专门针对小型无人机系统(SUAS)的路线图——《2016~2036年小型无人机系统飞行规划》。当前,美军正全面落实以中、俄为主要对手的第三个“抵消战略”,试图通过实施以国防科技创新为核心的全面国防创新持续维持军事优势;同时,随着大规模反恐战结束和美联邦政府实施减赤计划,美国防预算规模收缩,两者之间形成较大矛盾。因此,要求美空军寻找经济有效的途径维持装备规模和军事优势。小型无人机系统既有利于扭转“成本曲线”,又可通过与现有武器系统结合进一步提升军种战斗力,应将小型无人机系统的发展置于战略层面,予以系统性、长远性考虑。

美空军指出,技术的发展正持续增强小型无人机系统的作战能力,在近年的作战行动中,小型无人机系统的实用性和战术灵活性已得到实际检验,目前已在各类有效载荷小型化、延长续航时间、扩大超视距通信范围等方面继续取得进展,而集群、协同、自主等技术已成为发展热点,为未来小型无人机系统的运用提供了更光明的前景。美空军认为,技术进步、产业创新和作战概念相结合,将使低成本的小型无人机系统能够胜任空军的任务,并可能在未来的“反介入/区域拒止”作战环境中大显身手。

忠诚僚机

一般来说,僚机是指编队飞行中跟随长机执行任务的飞机,僚机应保持在编队中规定的位置,观察空中情况,执行长机的命令。

小型无人机系统作为僚机配合作为长机的有人作战飞机,提高整个作战效能。长机通过对武器化小型无人机的控制,扩展总的弹药量;隐身飞机通过让僚机执行最容易被探测到的任务来避免暴露自身的位置信息;僚机充当远程传感器、“射手”或者诱饵,提高长机的灵活性和生存性,从而扩展在高危险环境执行持久作战的能力。但这同时也存在一些问题,比如如何高效地帮助飞行员做出决策、如何与飞行员形成紧密团队协同作战、如何管理飞行员的工作负担等。美国国防预先研究计划局为此正在研发战斗管理系统,“将数据快速进行整合,提供决策所需的信息,而不是所有信息,让所有分布式系统协同工作。”以此实现“忠诚僚机”技术。

“忠诚僚机”(Loyal wingman)技术不同于集群技术(Swarming technology)。忠诚僚机能够跟随有人驾驶飞机,在责任区实施情报、监视与侦察(Intelligence,Surveillance and Reconnaissance,ISR)、空中遮断(拦截)、打击敌方综合防空系统、进攻性反航空兵作战、微型无人系统指挥控制等任务,或作为武器载体,增加攻击方的机载武器数量。“忠诚僚机”具有自我防御能力,因此在中、高度威胁环境中具有一定的生存能力。此外,“忠诚僚机”也可能是一架大型无人机,用于货物运输或者充当加油机。

“忠诚僚机”主要有以下两个优势:无人机具有低成本、无人员伤亡、适应性强、配置灵活等特点,通过提供忠诚伴随及进入危险环境,为有人机提供有力的护卫、侦查、感知、干扰和打击协助。结合无人自主认识能力的提升,无人“忠诚僚机”可以降低作战人员在认知方面的工作负荷,使之能够专注复杂的规划和作战任务,以更快的响应速度应对瞬态多变的战场环境。

无人僚机发展情况

僚机概念最初是在一战时期形成。其最早雏形由曼弗雷德·冯·里希特霍芬提出,为四机编队,一长三僚。在发展的初始阶段,二战初期德国沿用四机编队但为一长三僚,四机为队。苏联为三机编队,一长二僚。在中期发展阶段,不列颠空战中因为英国飞机不足,出现两机编队,一长一僚。苏联当时利用大量优质飞行员和大量伊尔-2攻击机发展出六机编队,环形攻击,互为僚机。成熟阶段中,二战后喷气式战斗机发展,飞机性能大大提升。在朝鲜战争中大量沿用英军战术双机编队,一长一僚,这种方式也沿用至今。

美国无人僚机项目

2015年夏,美国空军研究实验室AFRL正式启动了“忠诚僚机”的概念研究,并向航空工业界发布了信息征询书(Request of Information,RFI)。RFI要求“自主技术应有效增强未来美国空军在对抗和拒止环境中的作战行动能力,这些技术应能无缝实现飞行员及其驾驶的战斗机与具备自主作战能力的无人机之间的有效集成,使其作为一个编队协同作战,从而提高作战效能”。RFI中还要求无人驾驶的僚机应能携带更多数量的机载武器,从而充当第五代战斗机的飞行弹药库,并根据有人机飞行员的态势判断和指令,随时攻击空中和地面目标。

2015~2016年,美国空军与洛·马公司臭融工厂等机构合作,先后完成了“海弗-空袭者I”和“海弗-空袭者II”两轮演示试飞。

综合美国空军和洛马公司透露的情况,2015年进行的首轮演示试飞(“海弗-空袭者I”)利用一架F-16战斗机和一架扮演无人作战飞机的F-16试验机(保留飞行员以确保安全)形成长、僚机编队,完成了长机指挥控制僚机、自主编队飞行、僚机航线跟随、僚机完成长机指定的预先规划任务后进行毁伤评估、僚机重新加入编队、自动空中防撞系统等演示,为第二轮演示试飞(“海弗-空袭者II”)奠定了基础。

2017年4月10日,洛马公司宣布,臭融工厂与AFRL、空军试飞员学校和卡尔斯潘公司一起在美国空军爱德华基地成功完成了基于“忠诚僚机”概念的有人机(F-16)/无人机(由F-16扮演的无人作战飞机)编队演示试验(“海弗-空袭者II”)。在持续两周的专项演示试验中,僚机自主与长机进行了编队飞行并执行了一次对地打击任务,在完成任务后又重新加入长机编队。

日本无人僚机项目

2016年8月31日,日本防卫省防卫装备厅(ATLA)发布了首版《未来无人装备研发愿景》,以无人机为重点分析并提出了日本未来的无人装备研发计划。日本决定进行跨越式发展,跳过空地型,直接研制空战型无人机。防卫装备厅提出了一种高性能自主飞机的概念。这种飞机被称为“战斗支援无人机”或“无人僚机”,将作为有人驾驶战斗机的助手,由有人机飞行员向其下达指令。在有人机前方的无人僚机相当于传感器载体,而紧随其后的有人战斗机则负责瞄准和攻击。

ATLA表示,日本将在未来15~20年内研制出无人僚机所需的高自主性技术,并计划在2029~2033财年申请对该技术进行验证。与此同时,F-3战斗机将会进行适应性升级,从而与无人僚机兼容。

第一类完成的无人僚机将被作为传感器平台,这一概念有望在15~20年内实现。20年后将会出现第二类无人僚机,可能采用与第一类无人僚机相同的机身和发动机,但可携带武器。同时,ATLA要求第一类传感器无人机必须能发挥“导弹海绵”的作用,即利用战术策略和电磁对抗手段来挫败导弹攻击,这是因为搭载先进传感器的僚机比发射导弹的僚机成本高很多,而且不能承受打击。

ATLA表示,2011年已经完成了一型喷气式无人侦察机的研发工作,这种无人侦察机可以在空中发射并在跑道上着陆。每架无人侦察机重约750千克,一架F-15J战斗机就能够携带两架该型无人侦察机。

克拉托斯公司无人作战飞机

2016年10月,以制造靶机而闻名的美国克拉托斯防卫与安全公司宣布,经过与美国国防部战略司令部以及国防部SCO协商,成功获得了一份价值1260万美元的合同,旨在探索利用高速无人机在完全自主或半自主的情况为第四代和第五代战斗机提供支持的技术。

克拉托斯公司近期先后推出了两款新型无人作战飞机,UTAP-22“鳍鳖”(Mako)和XQ-222“女武神”(Valkyrie)。该公司目前正在规划两款无人机的试飞工作,并且设立了额外的厂区以应对未来日益增加的无人机订单需求。而不论是UTAP-22“鳍鳖”还是XQ-222“女武神”,这两款无人机的设计目的都是成为有人战斗机的低成本、可消耗、半自主的“忠诚僚机”。

UTAP-22“灰鲭鲨”无人机。全称为“无人战术空中平台-22”的“灰鲭鲨”无人机是一款衍生自BQM-167A靶机的无人作战机,航程为2592千米,可半自主化工作。由于BQM-167A是克拉托斯目前供应给美国空军的产品,因此在其基础上改装研制UTAP-22可以降低成本。

UTAP-22全长6.1米,翼展3.2米、总重929千克、内部载荷226千克、外部可挂载362千克载荷、翼端两边则各能挂载45.3千克载荷(电子战吊舱),最大飞行速度可达0.91马赫,升限达15240米,可进行-2~9g的机动,并拥有长达3小时的续航能力,最大航程2600千米。

XQ-222“女武神”无人机。XQ-222“女武神”无人机采用滑轨发射,回收时利用降落伞进行安全着陆。XQ-222全长8.8米,翼展6.7米,最大速度可达0.85马赫、升限13716米。其最大特点是具备低雷达截面积隐身设计,因此大幅提升了其在具有先进防空系统的战场上的生存力。

克拉托斯公司表示,XQ-222的单价仅为约200~300万美元,大幅降低了该项目因资金风险而终止的可能性。目前克拉托斯公司已制造了三架XQ-222原型机,其中一架已送交给AFRL,另外两架则计划用于在2018年第二或第三季度进行试飞。

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  • 原文链接https://kuaibao.qq.com/s/20190905A09VIQ00?refer=cp_1026
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