国外无人僚机装备发展最新动态

无人机 2019-03-28 17:00

导读

近期,国外无人僚机装备有了新动态。2月底,波音公司携手澳大利亚国防部在阿瓦隆航展上推出了自己的无人僚机全尺寸模型,宣示着波音进入这一市场的决心。3月初,美国空军研究实验室(AFRL)与克拉托斯防务公司共同研制的XQ-58A验证机成功首飞,标志着美国空军“忠诚僚机”计划推进到飞行测试阶段。



1.波音推出无人僚机


2019年2月25日,波音公司在澳大利亚阿瓦隆航展上展示了一种名为“空军力量协同系统”(Airpower Teaming System,ATS)的新型无人驾驶飞行器模型。该系统旨在作为“忠诚僚机”与四代、五代战斗机协同执行任务。



波音的这款无人驾驶飞机长38英尺,航程2000海里,配备机载传感器,可以进行情报、监视和侦察任务以及电子战等。根据波音公司展出的ATS模型判断,该机的气动布局类似于通用原子公司的“复仇者”无人机,但将后者的机背进气改为机身两侧进气,同时采用了DSI进气道,机身界面近三角形,双垂尾外倾,起落架为常见的前三点式。


波音公司“空军力量协同系统”(ATS)实物模型


与一些火箭辅助起飞、基于靶机改进的克拉托斯公司无人机不同,波音公司的“空中力量组合系统”将通过起落架着陆和起飞。虽然该机并非设计用于降落在航空母舰上,但波音表示未来增添这一能力并无设计上的障碍。


该机在机鼻位置有一处非常重要的有效载荷区域,也是实现多任务特性的保障。但波音公司拒绝透露这架飞机能否在内部或外部携带武器。此外,波音公司称将使用人工智能软件进行飞行控制,同时与有人机保持合理的安全距离。


波音公司没有透露是否通过外形或蒙皮实现雷达隐身,也没有透露其最大速度,但表示无人机将与现代战斗机保持同步。据波音幽灵工厂国际部主管肖恩•阿诺特介绍,当“超级大黄蜂”战斗机以600节的速度巡航时,周围就可能环绕着4~6架这种无人机。这些无人机为作战能力提供了合理的延伸,并且处于有人机的控制下。


波音空中力量组队系统与F/A-18超级大黄蜂的合作设想图


波音副总裁兼自主系统部总经理克里斯汀•罗伯森介绍,该机能够进行快速重新配置,配合其他飞机一起执行不同种类的任务,既可以作为空中战力投射,又可以起保护作用,称得上是空中力量倍增器。


罗伯森认为,该无人机对于世界范围内存在人力短缺的武装组织而言都是不错的选择。而波音的合作方澳大利亚政府表达了同样的期望,澳国防部长克里斯托弗•派恩在航展上告诉记者,由于其“出口能力巨大”,澳大利亚政府正在投资2875万美元(4000万澳元)用于原型计划。


波音公司已承诺在澳大利亚建造三个原型,但拒绝透露该飞机的生产型将在何处生产。波音公司预计这款无人机将在2020年首飞。据悉,这是波音公司对美国以外无人机项目的最大投资,目前精确投资额仍然未知。


波音公司称,这架无人机的成本仅为典型载人战斗机的“一小部分”,但拒绝透露它的定价,并指出该价格将根据每位买家选择的购买数量规模而有所不同。而同行业竞争对手克拉托斯公司已经大方透露称能够以低至每架200万美元的价格生产这种僚机型无人系统。


波音空中力量组队系统与“楔尾雕”空中早期预警指挥机的合作设想图


通过“空军力量协同系统”,波音公司得以携手克拉托斯防务公司共同进入无人僚机市场。


2.XQ-58A首飞成功


2019年3月5日,就在波音公司推出自家僚机方案一周左右,美国空军实验室(AFRL)和承包商克拉托斯防务公司(Kratos Defense)在亚利桑那州尤马试验场共同见证了XQ-58A无人机的首次试飞。


XQ-58A无人机试飞画面


据美国空军官方报道,3月5日当天,XQ-58A验证机从滑轨上发射起飞,最后以降落伞回收方式结束了首飞。在空中持续飞行了76分钟,表现完全符合预期。



XQ-58A验证机原名“低成本可消耗打击演示机”(Low-Cost Attritable Strike Unmanned Air System Demonstration,LCASD),是AFRL的低成本可消耗飞机技术(LCAAT)计划的产物,由美国空军资助研发。LCASD于2016年7月签订研制合同,投标方案曾用名XQ-222,并最终被重新指定命名为XQ-58A,绰号“瓦尔基里”(Valkyrie)。


2017巴黎航展上展出的Valkyrie无人机


Valkyrie的研发合同规定了一架无人机“能够进行超低空飞行、高空巡航、防御性的空中机动、进攻性的空中机动以及对敌方防空的压制和破坏。据美国《大众机械》网站透露,Valkyrie将能够在短时间内达到0.9马赫的速度,具有1500海里的航程,并能够携带至少两个GBU-39小型直径炸弹。预期该机将以能躲避导弹的超敏捷性为特色。


从合同授予到首次试飞,克拉托斯用了两年半的时间。XQ-58A计划共有两个阶段共五次的试飞,试飞目标包括评估系统功能、空气动力学性能以及发射和回收系统等。

尽管波音公司在澳大利亚推出的ATS具有类似的目的,但克拉托斯公司的首席执行官埃里克•德马科表示,XQ-58A验证机的设计理念却与之截然不同。克拉托斯公司表示,波音公司正在做他们所擅长的事情——着手制造一架F-16大小的无人机。波音的无人机设计有机轮,因此依赖于跑道,而XQ-58A无需跑道就能升空。


更重要的是,XQ-58A级别的无人机由于尺寸小,可以由载机携带到空中,在预先决定的任何地方发射它,而且采用了可以控制的降落伞,因此可以提前决定的任何地方回收它。


3.成本挑战



由于AFRL设定的LCASD成本目标为首批99架每个300万美元,订购数量更多的情况下为每个200万美元,因此成本控制是该机生产的一个主要挑战。该机配装的发动机将成为一个高成本源。克拉托斯公司已将除了发动机之外一切的成本降低,现在发动机就是高成本根源,发动机成本占LCASD价格的40%。


目前,XQ-58A配装一台美国威廉姆斯国际公司的FJ33-5涡扇发动机,该发动机为正在生产的现货,此前配装公务机。克拉托斯公司表示目前没有一台为XQ-58A发展的发动机,因此使用了一台商用发动机。但是该发动机的大修时间间隔就达到3500小时,而XQ-58A的发动机只要求能满足200~300小时的飞行时间。有人机发动机在设计上考虑了高可靠性和长使用寿命,导致它们比用于一次性巡航导弹或执行少量任务的可消耗性无人作战飞机的发动机要昂贵得多。


寿命在200~300小时的廉价发动机现在成为了美军的新需求


4.无人僚机未来需求


一方面,美国的潜在对手已投入数十亿美元用于升级其地空导弹防御网络,使得美国及其盟国在发生战争时更难以进入其领空,即使是如F-35这样的隐身第五代战斗机也是如此。更重要的是,通过研发射程更远的反舰巡航导弹,对手将有能力将美国航空母舰驱离到离海岸更远的距离,这一距离延伸了有人驾驶飞机的攻击范围。“忠诚僚机”有助于反制中俄等国不断发展的“反介入/区域拒止”能力,保证先进作战平台在对手多层次、高技术防空体系下的生存性。


美国米切尔航空航天研究所就曾表示,美国空军应该探索配对有人驾驶和无人驾驶的飞机以扩大其机队,并补充数量有限的“精致,昂贵但高效的第五代飞机”,如F-35。

另一方面,人类驾驶员在未来空战中占尽劣势。美国空军政策报告称,人类表现因素是当前空战实践的主要推动力。但是,“人类只能拉出/承受有限数量的G值,飞行一定时间,或者在特定时间处理一定数量的信息。但是无人系统破除了这些生物因素障碍。


此前,仅有美国和欧洲一些国家明确提出兴趣并资助“忠诚僚机”类平台的研发。但是目前来看,来自其他大国不断增长的防空反导和区域拒止能力威胁正在使这种技术被全世界更多的军队认同和接受。


主要参考资料:

[1] Boeing unveils new loyal wingman drone at Avalon. FlightGlobal

[2] Air Force Tests New “Loyal Wingman” Sidekick Drone for Combat. PopularMechanics

[3] XQ-58A Valkyrie demonstrator completes inaugural flight. US AirForce




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