近日，國外一家企業(yè)宣布，將為一款遠程無人機改裝一種短距起降套件，可以使該無人機從更短的陸基跑道和航母甲板上實現(xiàn)起降。
海上作戰(zhàn)，奪取制空權是制勝關鍵。當前，艦載無人機已經可以在“空-天-海”信息網(wǎng)絡系統(tǒng)支持下，擔負各種復雜多變的海上作戰(zhàn)和偵察任務?？梢哉f，在航母艦載機體系中，無人機成為一顆冉冉升起的“新星”。
然而，半個多世紀以來，艦載無人機發(fā)展緩慢，世界各國投入巨大、收效甚微。以美國研制的X-47B艦載無人機為例，前后5年共投入資金超過10億美元，最終因技術性能不達標被迫擱置。那么，無人機上艦經過怎樣的發(fā)展歷程？研制艦載無人機又需要攻克哪些技術難題？本文為您一一解讀。
海上“筑巢”，無人機連闖多關
1959年的一天，美海軍基林級驅逐艦上，船員們急匆匆地搬開甲板上的物品，為無人機清理出起飛位置。午時，指揮室內操控人員發(fā)出指令，QH-50無人機從甲板上加速起飛，奔赴預定海域。這一天，人類實現(xiàn)了首次艦載無人機飛行。
4年后，美國基洛達因公司對QH-50無人機進行升級，研制出QH-50C無人機，正式服役美海軍。不過，當時電子系統(tǒng)運算能力有限，QH-50C無人機起降完全依靠艦上人員無線電遙控，經常會發(fā)生失控墜海事故，這給科研人員的后期改進工作帶來不小難題。
如何讓無人機適應海上飛行？各國航空設計師在改進無人機“大腦”上下功夫——以色列汲取“猛犬”小型無人機的使用經驗，通過搭載短程遙控無人駕駛飛機系統(tǒng)，提升飛控系統(tǒng)的可靠性；美國諾思羅普·格魯門公司則另辟蹊徑，通過引進民用直升機技術，在“偵察兵”系列艦載無人機上搭載自動控制系統(tǒng)，提高海上飛行穩(wěn)定性。
一段時間以來，各國軍工企業(yè)積極破解艦載無人機的飛行難題。但囿于艦載無人機研發(fā)難度大、不確定因素多、改進工作難等諸多問題，時至今日，艦載無人機飛行仍然處于事故多發(fā)的演進階段。
那么，無人機海上“筑巢”到底難在哪？經過半個多世紀的探索實踐，各國科研人員總結出無人機上艦需要攻克的3道難關：
一是動力關——解決短距起降問題。目前，大部分長航時無人機地面起飛滑跑距離在1000米以上，而無人機從航母起飛的距離不足陸基的三分之一。
為解決這一難題，一些國家開始尋求創(chuàng)新突破——以色列在小型化航空發(fā)動機領域經驗豐富，其最新推出的“先鋒”無人偵察機，裝配大馬力雙缸二沖程發(fā)動機，使無人機起降距離減小至70米；奧地利西貝爾公司則在S-100無人機氣動布局設計上下功夫，通過將后起落架與尾翼結合的方式，增大飛機升力，減輕機身重量，像放風箏一樣讓無人機“隨風而行”。
二是耐力關——減少海洋環(huán)境腐蝕。艦載無人機海上飛行，要有效應對海上高溫高濕、霉菌鹽霧的侵蝕，因此對材料的環(huán)境適應性、抗腐蝕能力等方面有著很高要求。
對抗腐蝕，材料先行。當前，在技術上處于領先地位的X-47B艦載無人機和卡-37無人機，均采用鋁合金部件和碳纖維/環(huán)氧復合材料，不僅能夠提高抗腐蝕能力，還有效降低了雷達反射面積。
三是收納關——增加無人機搭載數(shù)量。航母甲板可謂“寸土寸金”，要想在有限空間內停放更多艦載無人機，不僅要發(fā)展折疊機翼技術，還要在模塊化組建上下功夫。
國外一名設計師將“模塊拼裝”想法應用到V-247“警惕”艦載無人機上。該無人機加裝模塊與機體可以分離儲存，巧妙解決了空間占用率低的問題。
海上著艦，一收一放見本領
未來海上作戰(zhàn)，無人機出動速度有多快？
國外一家科研機構給出答案：40秒內出動30架。航母如同強弓，艦載無人機的出動回收效率，決定其能否在未來海戰(zhàn)中覓得先機。
起初，陸上無人機通過記錄起飛點的GPS坐標完成一鍵返航，航線規(guī)劃只需按照初始飛行軌跡原路返回即可。但海上艦船大多數(shù)時間都在航行，直接套用陸上無人機的返航方式無疑是“刻舟求劍”。
為了幫助艦載無人機成功找到“回家的路”，科研人員通常會在無人機內部設置兩套控制系統(tǒng)，無人機操作手可以通過遙控方式介入自動控制程序，引導無人機及時調整預定路線，實現(xiàn)快速返航。
然而，即使航母近在眼前，無人機著艦依然困難重重。海上氣象復雜、著艦甲板狹小、艦船隨時移動等一系列問題始終困擾著科研人員。
起初，艦載無人機著艦采用撞網(wǎng)回收方式。攔網(wǎng)系統(tǒng)需要架設較為復雜的立桿與網(wǎng)面，艦載無人機撞網(wǎng)后，會造成結構性損傷，回收效率低、故障率高。據(jù)統(tǒng)計，艦載無人機回收時的故障率占整個任務期間故障率的80%以上。X-47B無人機曾因故障問題，在美海軍“喬治·布什”號航母上兩次試降均遭遇失敗。
近年來，隨著智能化技術發(fā)展，艦載無人機形成了人機協(xié)作的操作模式，收放能力有了明顯提升。人機協(xié)作模式下的艦載無人機著艦呈現(xiàn)出3個特點：
一是智能規(guī)劃。艦載無人機著艦受艦尾氣流場、甲板運動干擾以及起落架強度、攔阻索使用條件的限制，需要綜合考慮多種因素?？蒲腥藛T通過等角下滑航跡率控制、進場動力補償、直接力控制等多項先進技術，生成艦載無人機最優(yōu)著艦軌跡。此外，隨著甲板運動補償器投入使用，艦載無人機著艦穩(wěn)定性有了顯著提高。
二是精準控制。艦載無人機飛行品質要求很高，任何細小偏差都可能造成無法挽回的損失。當紊亂氣流來襲時，操作員的反應速度無法跟上風力的快速變化。為解決這一難題，科研人員通過模塊分解，將自動控制系統(tǒng)與不同舵面的偏轉效果相連，精準操控每個舵面產生對抗氣流的升力，提升艦載無人機的著艦穩(wěn)定性。
三是自動引導。艦載無人機需要具備自主起降能力。這時候，著艦引導系統(tǒng)派上用場，為無人機持續(xù)提供精準的觸艦點相對位置、姿態(tài)參數(shù)等方面信息，實現(xiàn)“仙人指路”。目前，法國一家公司研制出自動甲板起降系統(tǒng)，在晝夜及惡劣天氣條件下多次成功完成著艦試驗。
未來主角，戰(zhàn)力提升前景可期
進入新世紀，越來越多的軍事專家開始關注一個問題：隨著戰(zhàn)爭形態(tài)的加速演進和海上斗爭形勢的日趨復雜，艦載無人機如何更好拓展職能任務？
以QH-50無人機為例，其設計之初是以攻擊潛艇為主要目的，但無人機彈艙狹小，僅能攜帶2枚魚雷，難以完成攻擊任務，一度淪為訓練靶機。
這一問題劍指艦載無人機現(xiàn)代化武器系統(tǒng)。強弓需配勁矢。為提升艦載無人機攻擊能力，武器系統(tǒng)擴容增效至關重要，增加外掛點、增設彈艙等改裝措施成為艦載無人機的升級首選。目前，部分攻擊型艦載無人機可以搭載8至9枚導彈，攻擊能力不容小覷。
同時，精確制導武器的小型化研究也十分關鍵。不少國家對無人機機載武器提出嚴格要求：在設計機載武器時，重量不得超過50千克，能夠供現(xiàn)役和在研的無人機裝備使用，并滿足其他小型無人機的使用要求。
此外，國外科研人員還在提高精確打擊能力上下苦功，推出多款無人機定制版精確制導武器，幫助艦載無人機提升打擊效率。
在艦載無人機戰(zhàn)斗力生成之路上，少不了戰(zhàn)術的創(chuàng)新設計。針對無人機體積小、數(shù)量多、成本低等特點，一些國家科研機構提出無人機蜂群作戰(zhàn)理念，通過短時間、快速發(fā)射眾多無人機，令它們相互分享信息，協(xié)同執(zhí)行進攻性或防御性任務，以數(shù)量優(yōu)勢壓制對手。
近年來，艦載無人機正由協(xié)同有人機作戰(zhàn)模式，向無人機獨立作戰(zhàn)模式積極轉變。在這支創(chuàng)新探索隊伍中，不僅有美、俄等傳統(tǒng)軍事強國，還有土耳其、以色列等新興國家參與，他們致力于打通各航空器平臺間的通信鏈路，幫助艦載無人機適應快節(jié)奏、強對抗的海上作戰(zhàn)。
放眼望去，未來海上戰(zhàn)場必有艦載無人機的一席之地，盡管“上艦之路”困難重重，但無人機具備的人員保護性、成本低廉性和復雜環(huán)境適應性等一系列優(yōu)點，吸引各國持續(xù)投入大量人才和資金，艦載無人機成為海戰(zhàn)“新星”或將指日可待。(齊呈榮 姜子晗馬生成)
來源：解放軍報
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