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军情锐评:应对未来对抗环境 美军舰载无人加油机首飞

2019-11-08 15:01:14 
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据美国《国防新闻周刊》网站9月19日报道,波音公司当天宣布,美国海军第一艘mq-25黄貂鱼无人驾驶油轮已在其位于伊利诺伊州的中央测试基地成功完成首次飞行。西方军事观察员认为mq-25作为第一艘隐形无人驾驶油轮,将成为载人飞机上的“力量倍增器”。mq-25无人驾驶油轮的运行性能如何?美国军方无人机空中加油技术取得了什么进展?这篇文章给你一个简要的分析。

Mq-25可以给6艘f-35c航空母舰加油,将战斗机从敌方导弹射程内释放出来。

据美国《每周防务新闻》网站9月19日报道,美国海军mq-25黄貂鱼无人驾驶油轮(以下简称mq-25)首次飞行耗时2小时,大部分时间mq-25在地面控制器的遥控下飞行。为了确保安全,无人机在飞行测试中没有收回起落架。Mq-25由美国波音公司开发。波音公司在2018年8月从美国海军赢得了一份价值8.05亿美元的合同,该合同涉及为美国海军制造和测试四款mq-25原型机。美国海军估计,mq-25项目的总成本将达到约130亿美元,至少将生产72 mq-25。

9月19日,美国海军第一艘mq-25无人驾驶油轮成功完成首次飞行。(美国海军官方网站)

Mq-25源自美国海军2011年提出的“舰载无人机监视和打击”项目(uclass)。该项目提出需要开发一种新型舰载多用途无人驾驶飞行器,能够在前线攻击“时间敏感目标”和“情报、监视和侦察(isr)”任务,并能够实时向后方传输数据。美国海军希望这种无人机能够为航空母舰战斗群提供远程isr和“远程精确打击”能力(执行攻击任务时仍然需要人工干预),并且还具有自主空中加油能力。uclass项目于2014年正式启动。据美国海军研究协会新闻(usni)网站2014年2月19日报道,时任美国国会议员兰迪·福布斯(Randy Forbes)在当年2月18日为uclass支持无人机时特别强调:“空中加油能力对这种无人机至关重要,尤其是为了满足美国的需求

x-47b于2015年4月完成了美国军方历史上第一艘隐形无人驾驶油轮和载人油轮的空中加油试验。(美国海军官方网站,小图片是部分肖像)

当时,诺斯罗普·格鲁曼公司开发的X-47B(2011年2月首次飞行)更符合uclass项目的要求。无人机分别于2013年5月和7月被弹射起飞并安全降落在“布什”号航空母舰(cvn-77)上。此外,x-47b于2015年4月在马里兰州海岸成功完成了kc-707加油机的空中加油作业。尽管x-47b“提前”完成了uclass的许多要求,但美国海军最终“拒绝”了x-47b,理由是“太贵”和“隐形性能不足”。与此同时,美国海军uclass计划因成本高而“缩水”,只强调发展具有空中加油能力的舰载无人机,不再将“隐身”和“远程精确打击”能力作为关键指标(即后来的mq-25无人加油计划)。波音的mq-25原型项目最终获胜。

美国海军首款mq-25无人驾驶加油机样机首次飞行和f/a-18无人驾驶战斗机空中加油动态图。

根据美国海军计划,mq-25将取代现有的f/a-18e/f“兼职”载人油轮(目前30%的f/a-18e/f搭载“伙伴”加油舱执行加油任务),并可为4至6架f-35c或f/a-18e/f舰载战斗机补充总计6.8吨燃料,将这两架战斗机的作战半径扩大至1300多公里。这意味着携带这些载人飞机的美国航空母舰可以将它们从远离假想敌人海岸的地区释放出来,以避开远程反舰武器,如陆基防空母舰弹道导弹,并提高战场生存能力。美国海军希望以这种方式应对2020年后的“大国对抗”环境。波音的mq-25专注于“低成本”(其Lo-Loo AE 3007n涡扇发动机与目前在美国海军服役的mq-4c“美人鱼海神号”远程无人侦察机具有相同的动力系统),并突出了“空中加油能力”的卖点。此外,它与波音公司也拥有的f/a-18e/f舰载机有更好的兼容性。虽然“隐身”不是主要卖点,但mq-25仍然采用多种隐身设计,包括飞机后部入口、V形垂直尾翼和低红外尾喷管,以减少其rcs(雷达截面积)和红外信号特性,并能在前线附近巡航,为载人飞机提供支持。根据美国海军计划,mq-25将于2024年正式进入美国海军。

美国陆军于2006年完成无人空中加油试验,相关技术成熟

美国军方早在2006年就完成了无人软管空中加油试验,相关技术目前相对成熟。软管加油是一种常见的空中加油方法(中国、俄罗斯、法国等国家的空军已经掌握了这项技术,美国海军航空兵也更经常使用这种方法),但对飞行员的技术要求很高。以载人飞机为例。为了完成空中加油对接,接收飞机的飞行员必须将接收探头的尖端保持在加油锥套的内套筒中,而不损坏锥套的外套筒。美国宇航局试飞员迪克·埃尔斯(Dick Els)表示,在锥形套筒最后对接期间,由于气流变化,接收石油的机会会产生不受控制的随机波动。经验丰富的飞行员会通过手动操作减少这些摆动。

美国军方对自主加油光学跟踪系统进行了地面测试。f-18测试机跟踪一辆跑道上有画板的皮卡。(美国空军杂志)

对于无人驾驶飞行器,上述过程必须自己完成,这显然更加困难。据美国空军杂志2012年3月的一份报告称,“在整个加油过程中,加油机加油锥套与接收器受油探头的对接精度应达到厘米级。”无人自主加油项目的初步试验在地面进行。装有光学跟踪装置的f-18试验机在跑道上以恒定速度跟踪一辆装有锥形板的皮卡,以测试自主系统的识别能力。

2006年,美国f-18试验机成功完成了自主空中加油对接试验。两名飞行员都举起手表示他们没有干扰自治系统。(美国空军杂志)

2012年8月,美国宇航局的两架rq-4无人机完成了第一次无人机加油编队测试,但没有进行空中对接测试。(美国空军官方网站)

2006年,美国空军的无人软管加油技术取得了重大突破。改进型f-18试验机完全依靠自主系统,同一台载人加油机实现第一次自主对接。尽管飞行员仍然必须在驾驶舱内监督整个过程,但他没有干扰自主系统的运行。f-18配备了一个惯性导航系统,可以由gps卫星引导。它可以引导军用飞机自动飞到装有系统接收器的油轮上。当两架飞机接近一定距离时,f-18接油管上的光学跟踪装置会自动找到加油锥,并引导飞机继续接近。该装置配有多个光学摄像头,可进行微小的校正,并可确保接油探针管最终锁定锥套。鉴于上述摇摆问题,自治系统将以不同于人工加油的方式解决它。光学跟踪装置将操纵f-18逐渐跟上油轮锥体的摆动节奏,直到两者在完成对接前形成同步运动。

完成无人机和载人加油机空中加油试验后,美军的下一个目标是实现无人机和无人机之间的编队空中加油。2012年1月,美国空军和美国宇航局租用了一台载人波塞冬串联翼高空试验机和一架改进型rq-4全球鹰无人侦察机,完成了第一次模拟无人机加油编队试验。同年8月,美国宇航局派出两架改进型rq-4无人机进行模拟编队加油。结果,两架飞机的加油编队成功完成,但没有进行加油对接试验。然而,美国宇航局表示,相关测试已经成功,后续测试将在未来进行。由此可以预测,美国海军mq-25无人加油机未来的合作“服务”目标可能不仅限于载人飞机,还可能包括其他无人飞机。(温/黄锦仪)

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