?摘 要

2021年以來，國(guó)外先進(jìn)軍用無人機(jī)裝備在多個(gè)領(lǐng)域及技術(shù)方面取得重大突破。從無人僚機(jī)、空射無人機(jī)、垂直起降無人機(jī)、無人加油機(jī)、太陽能無人機(jī)等方面針對(duì)2021年度軍用無人機(jī)裝備技術(shù)最新進(jìn)展情況進(jìn)行梳理歸納，總結(jié)分析美國(guó)等軍事強(qiáng)國(guó)在無人機(jī)領(lǐng)域重要發(fā)展方向。外軍聚焦新質(zhì)無人作戰(zhàn)力量開展大量技術(shù)攻關(guān)、能力驗(yàn)證和型號(hào)研制工作，以無人化智能化為發(fā)展核心，以期在短期內(nèi)發(fā)展出譜系完整的無人裝備體系，持續(xù)塑造新型戰(zhàn)場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，極大拓展未來空中戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜性。

?關(guān)鍵詞無人機(jī)；蜂群；忠誠(chéng)僚機(jī)；空中加油；垂直起降；智能空戰(zhàn)；協(xié)同

1 引　言

21世紀(jì)以來，軍用無人機(jī)裝備在世界范圍內(nèi)迅速擴(kuò)散，頻繁出現(xiàn)在阿富汗、敘利亞、利比亞等局部地區(qū)戰(zhàn)場(chǎng)，由執(zhí)行情監(jiān)偵等支援性作戰(zhàn)任務(wù)向火力打擊等主戰(zhàn)任務(wù)轉(zhuǎn)變，應(yīng)用潛力不斷提升。此外，人工智能、飛控導(dǎo)航、網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)的發(fā)展，加快了無人機(jī)裝備能力提升，使其任務(wù)譜系日益完善，先后發(fā)展出低成本可消耗無人機(jī)、無人僚機(jī)、無人加油機(jī)、空射無人機(jī)等多種新質(zhì)裝備，衍生出有人無人協(xié)同、無人機(jī)蜂群等新型概念，使無人機(jī)裝備運(yùn)用形式不斷拓展，加速推動(dòng)無人化智能化戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)代到來。

2 無人僚機(jī)

無人僚機(jī)是指可與有人作戰(zhàn)飛機(jī)密集編隊(duì)、高效協(xié)同，遂行制空作戰(zhàn)、防空壓制、空中護(hù)航等作戰(zhàn)任務(wù)的無人機(jī)系統(tǒng)。2009年，美空軍正式提出“忠誠(chéng)僚機(jī)”作戰(zhàn)構(gòu)想，一方面，可以解決有人機(jī)服役規(guī)模有限、飛機(jī)老齡化等問題；另一方面，通過發(fā)展新質(zhì)無人作戰(zhàn)力量，構(gòu)建有人無人協(xié)同的作戰(zhàn)形態(tài)，支撐爭(zhēng)議地區(qū)的自由軍事行動(dòng)，顛覆未來空戰(zhàn)樣式。

2.1　俄羅斯“獵人”無人機(jī)

S-70“獵人”重型無人機(jī)是由俄羅斯蘇霍伊設(shè)計(jì)局研發(fā)的無人作戰(zhàn)飛機(jī)，采用無尾飛翼式氣動(dòng)布局，機(jī)長(zhǎng)14 m，翼展19 m，最大起飛質(zhì)量20 t，可獨(dú)立遂行制空作戰(zhàn)、防空壓制等戰(zhàn)場(chǎng)任務(wù)，也可與蘇-57戰(zhàn)斗機(jī)協(xié)同編組運(yùn)用，首架原型機(jī)于2019年首飛。2021年，俄羅斯新西伯利亞航空工廠完成第二架預(yù)生產(chǎn)改進(jìn)型S-70“獵人”無人機(jī)總裝，該架機(jī)與首飛型具有明顯結(jié)構(gòu)差異，預(yù)計(jì)于2022年初開展系列地面和飛行測(cè)試，并計(jì)劃2024年列裝俄羅斯部隊(duì)。

2.2　土耳其“旗手”無人戰(zhàn)斗機(jī)

2021年8月，土耳其貝卡爾公司首次公開“旗手”（MIUS）新型無人戰(zhàn)斗機(jī)，該機(jī)設(shè)計(jì)飛行高度12192 m，續(xù)航時(shí)間5 h，巡航馬赫數(shù)為0.8，最大飛行馬赫數(shù)為1，最大任務(wù)載重1500 kg，可裝配空空導(dǎo)彈、空地導(dǎo)彈等精確制導(dǎo)炸彈，遂行進(jìn)攻性制空、防空壓制、近距空中支援等作戰(zhàn)任務(wù)，該公司計(jì)劃2023年完成原型機(jī)首飛。

▲ 圖1   土耳其貝卡爾公司“旗手”無人戰(zhàn)斗機(jī)概念圖

2.3　“天空博格人”系統(tǒng)

“天空博格人”（Skyborg）系統(tǒng)是美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室最新研制的無人自主空戰(zhàn)系統(tǒng)，旨在將人工智能等算法集成于低成本可消耗無人機(jī)等平臺(tái)，提供強(qiáng)對(duì)抗戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下具備高度自主水平的無人作戰(zhàn)裝備。2021年以來，美軍持續(xù)推進(jìn)“天空博格人”系統(tǒng)研發(fā)工作，運(yùn)用多型無人平臺(tái)開展“自主核心系統(tǒng)”（ACS）試飛驗(yàn)證，加快推動(dòng)自主核心系統(tǒng)實(shí)戰(zhàn)化能力生成。2021年4月，“天空博格人”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)使用克拉托斯公司研制的UTAP-22“灰鯖鯊”無人機(jī)，在佛羅里達(dá)州廷德爾空軍基地完成了歷時(shí)2 h 10 min的“自主核心系統(tǒng)”首飛測(cè)試，驗(yàn)證了包括導(dǎo)航飛控、包線適應(yīng)、地理柵欄響應(yīng)等一系列能力。8月，美空軍分別授予克拉托斯公司和通用原子系統(tǒng)公司一份總額1320萬美元和700萬美元的”天空博格人”項(xiàng)目合同，以支持其在2022財(cái)年開展“自主核心系統(tǒng)”平臺(tái)集成和作戰(zhàn)試驗(yàn)。10月，測(cè)試團(tuán)隊(duì)首次完成“天空博格人”系統(tǒng)有人無人編組飛行試驗(yàn)，操作人員在“空中國(guó)王”200公務(wù)機(jī)上使用一臺(tái)RCU-1000平板電腦操控MQ-20無人機(jī)驗(yàn)證了協(xié)同機(jī)間通信、態(tài)勢(shì)感知、操縱控制等能力。2021年9月，諾格公司提出Model 437無人機(jī)概念，旨在響應(yīng)美空軍“天空博格人”項(xiàng)目需求，探索具備一定隱身能力、可自主執(zhí)行情監(jiān)偵和空中護(hù)航等作戰(zhàn)任務(wù)的新型無人系統(tǒng)。Model 437無人機(jī)在縮尺復(fù)合體公司的Model 401飛機(jī)基礎(chǔ)上改進(jìn)而來，單機(jī)成本將控制在500~600萬美元，改裝工作將耗時(shí)14個(gè)月。Model 401飛機(jī)機(jī)長(zhǎng)11.6 m，翼展11.6 m，巡航速度720 km/h，可攜帶907 kg燃料，續(xù)航時(shí)間4 h，最大起飛質(zhì)量3630 kg，最大有效載荷907 kg（內(nèi)埋），動(dòng)力系統(tǒng)為1臺(tái)可提供13.2 kN推力的惠普J(rèn)TD-15D-5渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。

▲ 圖2   諾格公司Model 437無人機(jī)概念圖

2.4　低成本可消耗無人機(jī)

低成本可消耗無人機(jī)是美空軍研究實(shí)驗(yàn)室綜合數(shù)字化、低成本、模塊化等發(fā)展理念提出的新型無人機(jī)系統(tǒng)，是無人僚機(jī)的重要潛在平臺(tái)。美空軍設(shè)立專門研究項(xiàng)目，探索和驗(yàn)證有限壽命/架次的低成本開發(fā)技術(shù)、新式航空武器研發(fā)和采辦流程，加速能力生產(chǎn)。美空軍和克拉托斯、波音等公司持續(xù)加大在該領(lǐng)域投入，先后提出XQ-58A“女武神”、“空中力量編組”（ATS）、“空狼”無人機(jī)等平臺(tái)，并相繼由技術(shù)驗(yàn)證轉(zhuǎn)入原型試飛和批量生產(chǎn)。2021年3月，美空軍研究實(shí)驗(yàn)室在猶他州尤馬試驗(yàn)場(chǎng)完成XQ-58A“女武神”無人機(jī)第六次飛行試驗(yàn)，進(jìn)一步擴(kuò)展了該機(jī)的飛行高度和速度包線，并在飛行中打開內(nèi)置彈艙發(fā)射“阿爾提烏斯”-600無人機(jī)，首次展示了XQ-58A無人機(jī)內(nèi)埋彈倉(cāng)的掛載能力。2021年11月，克拉托斯公司啟動(dòng)XQ-58A第2生產(chǎn)批次規(guī)劃，預(yù)計(jì)2022年啟動(dòng)制造工作。此前，美空軍壽命周期管理中心曾與克拉托斯公司簽訂3770萬美元的采購(gòu)合同，依計(jì)劃，該公司年內(nèi)將完成6-10架XQ-58A“女武神”無人機(jī)交付工作。

▲ 圖3   克拉托斯公司研制的XQ-58A無人機(jī)2021年8月，克拉托斯公司“空狼”低成本可消耗戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)在美國(guó)俄克拉荷馬州伯恩斯弗拉特靶場(chǎng)完成首飛，測(cè)試多型任務(wù)載荷和人工智能/自主軟件系統(tǒng)。10月，美空軍研究實(shí)驗(yàn)室授予克拉托斯公司一份總金額1767萬美元的合同，設(shè)計(jì)和開發(fā)“機(jī)外傳感站”（OBSS）項(xiàng)目，以驗(yàn)證基于開放式架構(gòu)的低成本可消耗無人機(jī)概念，實(shí)現(xiàn)新系統(tǒng)的低成本采購(gòu)和快速投產(chǎn)目標(biāo)，項(xiàng)目將于2022年10月完成。

▲ 圖4   克拉托斯公司“空狼”無人機(jī)示意圖波音澳大利亞公司于2019年啟動(dòng)了ATS無人機(jī)系統(tǒng)研制計(jì)劃，旨在開拓其“忠誠(chéng)僚機(jī)”無人機(jī)全球市場(chǎng)，該機(jī)由波音公司聯(lián)合澳大利亞數(shù)十家企業(yè)開展研制，已獲澳大利亞皇家空軍支持，并參與英國(guó)皇家空軍輕型可消耗新型戰(zhàn)斗機(jī)（LANCA）計(jì)劃競(jìng)標(biāo)工作，其衍生產(chǎn)品將參與“天空博格人”項(xiàng)目競(jìng)標(biāo)工作。2021年2月，波音澳大利亞公司在澳皇家空軍基地完成ATS原型機(jī)首飛。11月，完成雙機(jī)編隊(duì)試飛，期間開展了一系列關(guān)鍵系統(tǒng)性能測(cè)試和飛行數(shù)據(jù)采集，試驗(yàn)數(shù)據(jù)用于波音公司數(shù)字孿生相關(guān)技術(shù)研究，以支持從開發(fā)設(shè)計(jì)到生產(chǎn)維護(hù)的全壽命周期數(shù)字建模。

3 空射無人機(jī)

空射無人機(jī)是指主要由有人或無人空中載機(jī)平臺(tái)掛載并實(shí)施空中發(fā)射的一類無人機(jī)，一般采用不回收、地面或空中等多種回收模式，此類無人機(jī)可攜帶紅外/光電雷達(dá)、電子戰(zhàn)等載荷，抵近敵防區(qū)，執(zhí)行預(yù)警偵察、通信中繼、火力打擊、電子戰(zhàn)、誘餌等作戰(zhàn)任務(wù)，大幅拓展有人機(jī)態(tài)勢(shì)感知、通信等能力，提高任務(wù)安全性。2021年，國(guó)外發(fā)展出多型空射無人機(jī)平臺(tái)，并突破空中回收等關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)展極為迅速。

3.1　“遠(yuǎn)射”無人機(jī)

“遠(yuǎn)射”無人機(jī)是DARPA提出的一種新型空射無人機(jī)武器系統(tǒng)，旨在探索由有人機(jī)、無人機(jī)和中遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈組成的多殺傷路徑、多交戰(zhàn)目標(biāo)、多運(yùn)行模態(tài)的新型空中交戰(zhàn)概念?！斑h(yuǎn)射”無人機(jī)可由運(yùn)輸機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)等在交戰(zhàn)區(qū)外空中投放，掛載不少于2枚空空導(dǎo)彈，與先進(jìn)隱身戰(zhàn)機(jī)等協(xié)同執(zhí)行制空等作戰(zhàn)任務(wù)，大幅拓展有人機(jī)的打擊范圍和生存能力。DARPA在2021財(cái)年預(yù)算中提出了2200萬美元的“遠(yuǎn)射”無人機(jī)項(xiàng)目預(yù)算需求，依計(jì)劃，項(xiàng)目將分三個(gè)階段進(jìn)行，先后完成初步方案設(shè)計(jì)審查、詳細(xì)方案設(shè)計(jì)開發(fā)和全尺寸驗(yàn)證機(jī)研制試飛等工作。

▲ 圖5   “遠(yuǎn)射”無人機(jī)概念圖2021年2月8日，DARPA分別向通用原子系統(tǒng)公司、洛馬公司和諾格公司授出“遠(yuǎn)射”無人機(jī)項(xiàng)目第一階段合同，以支持開展該武器系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)與研發(fā)。依據(jù)DARPA公布的概念方案，“遠(yuǎn)射”無人機(jī)外形類似AGM-158聯(lián)合防區(qū)外空面導(dǎo)彈（JASSM），機(jī)身上部安裝可折疊后掠式機(jī)翼，采用背負(fù)式進(jìn)氣道設(shè)計(jì)，配裝一臺(tái)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，推測(cè)具備一定的亞聲速巡航和隱身突防能力。隨后，通用原子系統(tǒng)和諾格公司分別公布了其“遠(yuǎn)射”無人機(jī)概念，與DARPA的方案類似，兩個(gè)新方案均采用隱身設(shè)計(jì)方案，攜帶內(nèi)埋式武器艙，安裝V型尾翼，可發(fā)射小型中程空空導(dǎo)彈。

3.2　“小精靈”無人機(jī)

X-61A“小精靈”無人機(jī)是戴內(nèi)提克斯公司為DARPA研制的可空中投放和回收型無人機(jī)，旨在驗(yàn)證空中投放回收、先進(jìn)飛行控制、低成本可消耗設(shè)計(jì)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，項(xiàng)目于2016年啟動(dòng)，2019年以來開展大量飛行試驗(yàn)。2021年10月，DARPA成功完成C-130運(yùn)輸機(jī)空中回收X-61A“小精靈”無人機(jī)試驗(yàn)，驗(yàn)證了無人機(jī)空中回收技術(shù)的可行性?！靶【`”無人機(jī)的回收系統(tǒng)包含了夾持裝置、拖曳裝置、穩(wěn)定裝置和C-130貨艙內(nèi)的裝載系統(tǒng)等，試驗(yàn)共完成四次飛行測(cè)試，收集了包括平臺(tái)性能、回收裝置、氣動(dòng)參數(shù)等相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)期間，DARPA回收并維修了一架X-61“小精靈”無人機(jī)，在24 h內(nèi)完成第二次部署使用。一架無人機(jī)因電氣系統(tǒng)故障在此次飛行試驗(yàn)中墜毀，表明美軍雖然已解決“小精靈”投放回收關(guān)鍵技術(shù)，但距成熟化實(shí)戰(zhàn)運(yùn)用仍有差距。

▲ 圖6   戴內(nèi)提克斯公司研制的“小精靈”無人機(jī)

3.3　“阿爾提烏斯”無人機(jī)

“阿爾提烏斯”（ALTIUS）系列無人機(jī)是艾利爾埃公司研制支持美空軍“空中發(fā)射管式無人機(jī)系統(tǒng)”項(xiàng)目的小型空射無人機(jī)，目前已發(fā)展出“阿爾提烏斯”-600和“阿爾提烏斯”-700等多型，該系列無人機(jī)可儲(chǔ)存在美空軍通用發(fā)射管系統(tǒng)，由美軍C-130運(yùn)輸機(jī)、AC-130J炮艇機(jī)、UH-60直升機(jī)、P-3巡邏機(jī)等進(jìn)行空中投放，執(zhí)行情監(jiān)偵、電子戰(zhàn)等作戰(zhàn)任務(wù)。2021年8月，艾利爾埃公司完成“阿爾提烏斯”-700型空射無人機(jī)首飛，該機(jī)翼展3.66 m，可攜帶18 kg的模塊化載荷，續(xù)航時(shí)間1~5 h，可靈活更換任務(wù)載荷及電源模塊，可手拋或由發(fā)射箱發(fā)射。10月，該公司在美陸軍亞利桑那州尤馬試驗(yàn)場(chǎng)使用“阿爾提烏斯”-600無人機(jī)成功完成“微型槍”電子戰(zhàn)系統(tǒng)演示驗(yàn)證。期間，無人機(jī)鼻錐中的模塊化電子戰(zhàn)載荷在90 s內(nèi)“精準(zhǔn)”定位雷達(dá)位置，展示了小型無人機(jī)的探測(cè)、識(shí)別、定位等任務(wù)能力。11月，DARPA在尤馬試驗(yàn)場(chǎng)完成了UH-60A“黑鷹”直升機(jī)發(fā)射兩架“阿爾提烏斯”-600無人機(jī)試驗(yàn)，并測(cè)試了協(xié)同對(duì)地監(jiān)視能力。

3.4　“郊狼”無人機(jī)

2015年，美國(guó)海軍研究辦公室啟動(dòng)“低成本無人機(jī)蜂群”項(xiàng)目，選擇雷錫恩公司開發(fā)“郊狼”小型蜂群無人機(jī)，此后該公司在項(xiàng)目基礎(chǔ)上開展了空射型“郊狼”無人機(jī)研制工作。2021年9月，雷錫恩公司完成了空射型“郊狼”無人機(jī)首飛，驗(yàn)證了平臺(tái)性能、載荷等多項(xiàng)能力。該機(jī)可為AH-64“阿帕奇”直升機(jī)、MQ-1C“灰鷹”無人機(jī)和下一代“未來攻擊偵察機(jī)”提供拓展的情監(jiān)偵、通信中繼、火力打擊等能力。雷錫恩公司在系統(tǒng)研發(fā)過程中采用了模塊化、開放式系統(tǒng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了載荷、計(jì)算機(jī)和制導(dǎo)等模塊的高效集成。

3.5　“閃電”無人機(jī)

2021年8月，俄羅斯無人機(jī)制造商克朗施塔特集團(tuán)公司公開“閃電”蜂群無人機(jī)模型。該機(jī)采用折疊機(jī)翼和V型尾翼布局，裝配噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，機(jī)長(zhǎng)1.5 m，翼展1.2 m，巡航速度600~700 km/h，有效載重約5~7 kg。“閃電”無人機(jī)采用了隱身涂層、扁平尾噴管和背負(fù)式進(jìn)氣道等多項(xiàng)隱身技術(shù)，具有較小的雷達(dá)反射和熱輻射信號(hào)特征，具備強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境下的作戰(zhàn)能力。該機(jī)已發(fā)展出偵察型、打擊型和電子戰(zhàn)型，可由運(yùn)輸機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)、大型無人機(jī)等平臺(tái)掛載，部署靈活，每架蘇-57戰(zhàn)斗機(jī)可攜帶8架“閃電”無人機(jī)。

4 垂直起降無人機(jī)

垂直起降無人機(jī)具備可不依賴跑道起降、可懸停等優(yōu)勢(shì)，為地面和海上作戰(zhàn)部隊(duì)提供近距空中情監(jiān)偵、物資投送、通信中繼等支持，提升部隊(duì)的靈活部署和機(jī)動(dòng)能力。近年來，美海軍、陸軍等大力發(fā)展垂直起降無人機(jī)，提升未來復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)適應(yīng)性。

4.1　V-BAT無人機(jī)

2021年4月，美海軍選定馬丁無人機(jī)公司的V-BAT無人機(jī)進(jìn)行垂直起降原型機(jī)設(shè)計(jì)和開發(fā)工作。馬丁無人機(jī)公司發(fā)布最新型V-BAT 128無人機(jī)采用尾坐式設(shè)計(jì)，翼展3 m，有效載重11.3 kg，續(xù)航時(shí)間11 h，最大飛行速度約167 km/h，實(shí)用升限約6100 m。無人機(jī)采用模塊化任務(wù)載荷設(shè)計(jì)，兩名操作人員在30 min內(nèi)即可完成組裝。

▲ 圖7   馬丁無人機(jī)公司的V-BAT無人機(jī)2021年5月，美陸軍發(fā)布信息征詢書，尋求加快“未來戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)系統(tǒng)”（FTUAS）項(xiàng)目進(jìn)度。8月，陸軍需求監(jiān)督委員會(huì)簽署“能力發(fā)展概要文件”，正式批準(zhǔn)“未來戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)系統(tǒng)”項(xiàng)目需求，該項(xiàng)目轉(zhuǎn)入快速原型階段。美陸軍已于2019年在五個(gè)旅級(jí)部隊(duì)開展了四種FTUAS競(jìng)標(biāo)機(jī)型的演示和試驗(yàn)活動(dòng)，其中包括了馬丁無人機(jī)公司的V-BAT無人機(jī)，陸軍計(jì)劃2024財(cái)年選擇最終中標(biāo)方案并啟動(dòng)全速率生產(chǎn)。

4.2　VOLY系列無人機(jī)

2021年8月，美國(guó)Volansi公司完成首次海軍和海岸警衛(wèi)隊(duì)艦艇間無人機(jī)自主貨物投送試驗(yàn)，驗(yàn)證了美軍新型海上后勤運(yùn)輸補(bǔ)給方式。Volansi公司新任首席執(zhí)行官是美空軍前任采購(gòu)、技術(shù)和后勤助理部長(zhǎng)威爾·羅珀，該公司此前曾獲美空軍小型企業(yè)創(chuàng)新研究合同。演示活動(dòng)共展示VOLY C10和VOLY M20兩型垂直起降無人機(jī)，其中C10無人機(jī)機(jī)長(zhǎng)2.1 m，翼展2.93 m，航程約80 km，可攜帶4.5 kg載荷。M20無人機(jī)航程約560 km，續(xù)航時(shí)間8 h，可攜帶9 kg貨物和4.5 kg傳感器載荷。

4.3　KARGO無人機(jī)

2021年9月，卡曼公司推出了KARGO無人機(jī)，面向軍用和商業(yè)市場(chǎng)，可滿足海軍陸戰(zhàn)隊(duì)和陸軍對(duì)于自主貨運(yùn)無人機(jī)的潛在需求。該機(jī)采用折疊式旋翼設(shè)計(jì)，機(jī)長(zhǎng)和機(jī)寬均為4.7 m，最大飛行速度224 km/h，空重607 kg，有效載重362 kg，安裝一臺(tái)功率223 kW的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，攜帶外部燃料情況下航程可達(dá)960 km。KARGO無人機(jī)可由標(biāo)準(zhǔn)集裝箱運(yùn)輸，兩名操作員即可完成裝卸，目前卡曼飛行器公司正在開展2：1縮比驗(yàn)證機(jī)試飛工作，計(jì)劃2022年開展全尺寸驗(yàn)證原型機(jī)試飛。

▲ 圖8   卡曼公司開發(fā)的KARGO無人機(jī)

5 無人加油機(jī)

加油機(jī)已成為戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)等空中作戰(zhàn)平臺(tái)遠(yuǎn)程打擊的重要支援力量，隨著人工智能、飛行控制、目標(biāo)檢測(cè)等技術(shù)快速發(fā)展，無人加油機(jī)相關(guān)技術(shù)不斷成熟。美海軍重視遠(yuǎn)海作戰(zhàn)能力建設(shè)，大力發(fā)展MQ-25A“黃貂魚”無人加油機(jī)，提升航母艦載機(jī)聯(lián)隊(duì)在強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境的體系作戰(zhàn)效能。2021年3月，美國(guó)海軍提出在古牧角文圖拉基地部署20架MQ-25A“黃貂魚”無人加油機(jī)的發(fā)展計(jì)劃，以拓展其西海岸航母聯(lián)隊(duì)的作戰(zhàn)半徑和覆蓋范圍。2021年以來，美海軍與波音公司開展多項(xiàng)MQ-25A“黃貂魚”飛行測(cè)試，驗(yàn)證了包括密集編隊(duì)協(xié)同、尾流測(cè)試、錐套跟蹤對(duì)接、空中受油等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。6月，波音公司MQ-25 T1原型機(jī)完成對(duì)F/A-18F艦載戰(zhàn)斗機(jī)空中加油試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)歷史首次無人機(jī)對(duì)有人機(jī)空中加油；8月，波音公司MQ-25 T1原型機(jī)成功完成對(duì)E-2D預(yù)警機(jī)空中加油試驗(yàn)；9月，首次完成對(duì)F-35C隱身戰(zhàn)斗機(jī)的空中加油測(cè)試。一系列試驗(yàn)表明，美海軍MQ-25A無人加油機(jī)已初步具備對(duì)其航母艦載機(jī)聯(lián)隊(duì)三型主要機(jī)型的空中自主加油能力。

▲ 圖9   MQ-25A無人機(jī)為F-35C完成空中加油2021年10月，美海軍為MQ-25A“黃貂魚”艦載無人加油機(jī)研制的新型“甲板控制裝置”完成為期數(shù)天的演示驗(yàn)證，該系統(tǒng)可配合MQ-25A進(jìn)行一系列模擬甲板調(diào)運(yùn)與操控活動(dòng)，支撐MQ-25A艦上測(cè)試工作。12月，美海軍MQ-25 T1原型機(jī)在弗吉尼亞州諾?？撕＼娀氐摹皢讨巍げ际病碧?hào)航母上首次完成甲板調(diào)運(yùn)測(cè)試。

6 太陽能無人機(jī)

太陽能無人機(jī)具有續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、飛行高度高、翼展大、質(zhì)量輕、高升阻比等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)十天甚至數(shù)月的長(zhǎng)久滯空，執(zhí)行高空持久情監(jiān)偵、通信中繼等任務(wù)，以應(yīng)對(duì)衛(wèi)星等天基情監(jiān)偵裝備通信被降級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，具有極高應(yīng)用潛力。2021年4月，美海軍和中央司令部聯(lián)合發(fā)布方案征詢公告，尋求使用人工智能技術(shù)提升無人系統(tǒng)遂行平流層戰(zhàn)略情監(jiān)偵任務(wù)的解決方案，該計(jì)劃由中央司令部和海軍水面作戰(zhàn)中心牽頭，旨在通過平流層太陽能無人機(jī)或氣球提供戰(zhàn)場(chǎng)早期威脅預(yù)警和情報(bào)支持，還可作為通信節(jié)點(diǎn)為地面部隊(duì)構(gòu)建平流層通信中繼和數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，提升廣域態(tài)勢(shì)感知能力。2021年4月，德國(guó)航空航天中心提出開發(fā)高空偽衛(wèi)星“阿爾法”（HAPS Alpha）平流層太陽能無人機(jī)。該機(jī)翼展27 m，最大飛行高度達(dá)20 km，質(zhì)量約36 kg，有效載重5 kg，可換裝多型任務(wù)載荷。研究團(tuán)隊(duì)正在開展關(guān)鍵設(shè)計(jì)審查，以驗(yàn)證詳細(xì)設(shè)計(jì)方案是否可達(dá)預(yù)期目標(biāo)。按計(jì)劃，該機(jī)將于2022年底首飛，后續(xù)同步開展各階段飛行試驗(yàn)。

▲ 圖10   德國(guó)航空航天中心高空偽衛(wèi)星“阿爾法”示意圖2021年8月，美海軍授予Skydweller航空公司一份500萬美元的太陽能無人機(jī)演示驗(yàn)證合同，計(jì)劃2022年第2季度前完成系列演示。該公司研制的Skydweller太陽能無人機(jī)于2020年12月完成首飛，2021年4月完成包括飛控、傳感器、自主能力等在內(nèi)的一系列試飛驗(yàn)證工作。Skydweller無人機(jī)翼展72 m，設(shè)計(jì)使用高度為9100~13700 m，最大任務(wù)載重363 kg，最大起飛質(zhì)量2495 kg，該機(jī)可攜帶多類任務(wù)載荷，遂行情監(jiān)偵、通信中繼、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、地理測(cè)繪等任務(wù)。2021年9月，空客Zephyr S“西風(fēng)”太陽能無人機(jī)完成年內(nèi)最后一次試飛活動(dòng)，使其平流層總飛行時(shí)間達(dá)2435 h，并創(chuàng)造了23195 m的同類無人機(jī)絕對(duì)飛行高度紀(jì)錄，該機(jī)還保持著此前創(chuàng)造的25天23 h 57 min空中不加油續(xù)航紀(jì)錄。“西風(fēng)”無人機(jī)采用超輕碳纖維材料，質(zhì)量不足75 kg，翼展達(dá)25 m，該機(jī)已獲美國(guó)聯(lián)邦航空管理局運(yùn)行許可，可滿足A類空域使用條件以及空中交通管制系統(tǒng)和交通防撞系統(tǒng)的互操作要求。此次試驗(yàn)中，空客公司驗(yàn)證了基于5G的數(shù)據(jù)傳輸能力，驗(yàn)證了在2 GHz頻譜下使用高空偽衛(wèi)星提供數(shù)據(jù)服務(wù)的可行性，測(cè)試了450 MHz窄波段下長(zhǎng)達(dá)140 km的通信連接能力，還測(cè)試了平流層精確機(jī)動(dòng)和位置保持等多項(xiàng)控制能力。

▲ 圖11   空客公司研制的“西風(fēng)”太陽能無人機(jī)

7 主要趨勢(shì)

2021年以來，無人機(jī)裝備技術(shù)發(fā)展迅速，新質(zhì)無人機(jī)系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，人工智能等新興技術(shù)應(yīng)用日益廣泛，有人無人協(xié)同能力持續(xù)提升，實(shí)戰(zhàn)化和主戰(zhàn)化趨勢(shì)十分明顯，逐漸發(fā)展為航空裝備體系重要組成，重塑未來空戰(zhàn)模式。

7.1　強(qiáng)化智能自主，提升無人機(jī)作戰(zhàn)效能

傳統(tǒng)無人機(jī)裝備多采用預(yù)編程或人員操控模式執(zhí)行偵察監(jiān)視、目標(biāo)指示和火力打擊等作戰(zhàn)任務(wù)，自主化水平相對(duì)較低，依賴人在環(huán)路控制，對(duì)數(shù)據(jù)鏈路帶寬和時(shí)延要求較高，難以在強(qiáng)對(duì)抗戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境和復(fù)雜作戰(zhàn)任務(wù)中充分發(fā)揮作戰(zhàn)效能。近年來，人工智能技術(shù)不斷發(fā)展，智能算法開始大量應(yīng)用于圖像識(shí)別、目標(biāo)分類、自主決策等任務(wù)領(lǐng)域，國(guó)外通過開展空戰(zhàn)進(jìn)化、“天空博格人”、進(jìn)攻性蜂群等項(xiàng)目，充分發(fā)揮無人機(jī)類型豐富、研制周期短、新技術(shù)迭代快等優(yōu)勢(shì)，發(fā)展具備自主遂行近距空中格斗、空中加油、情監(jiān)偵等能力的無人裝備，減輕指揮和操控人員任務(wù)負(fù)擔(dān)，提高戰(zhàn)場(chǎng)任務(wù)效率。

7.2　注重人機(jī)協(xié)同，構(gòu)建新型航空裝備體系

國(guó)外重視無人機(jī)與有人機(jī)、無人機(jī)與無人機(jī)的協(xié)同運(yùn)用能力，大力發(fā)展無人僚機(jī)、無人蜂群、空射誘餌、無人加油機(jī)等新質(zhì)裝備，構(gòu)建具有集群化、分布式特征的空中作戰(zhàn)體系，實(shí)現(xiàn)有人作戰(zhàn)裝備的能力倍增。美軍戰(zhàn)略與預(yù)算評(píng)估中心發(fā)布的《美空軍未來戰(zhàn)斗空中力量的五大優(yōu)先事項(xiàng)》提出了多種無人機(jī)與有人機(jī)協(xié)同運(yùn)用概念，包括RQ-4、MQ-9等大型固定翼無人機(jī)攜帶情監(jiān)偵、電子戰(zhàn)等載荷，協(xié)助執(zhí)行國(guó)土防御任務(wù)；攜帶空空導(dǎo)彈和激光武器的無人僚機(jī)與戰(zhàn)斗機(jī)協(xié)同，為預(yù)警機(jī)和大型加油機(jī)提供空中護(hù)航；無人僚機(jī)與戰(zhàn)斗機(jī)編組進(jìn)入強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境，執(zhí)行進(jìn)攻性和防御性制空作戰(zhàn)任務(wù)；無人機(jī)作為多域指控的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，接入天基網(wǎng)絡(luò)、E-3G等戰(zhàn)場(chǎng)管理指控節(jié)點(diǎn)和地面站，協(xié)助執(zhí)行遠(yuǎn)距探測(cè)任務(wù)等。

7.3　強(qiáng)調(diào)低價(jià)高效，發(fā)揮無人機(jī)低成本優(yōu)勢(shì)

國(guó)外近年來高度重視空射無人機(jī)、蜂群無人機(jī)、可消耗無人機(jī)等小型化、低成本無人機(jī)裝備發(fā)展，不斷提升中小型無人機(jī)任務(wù)能力，探索誘餌戰(zhàn)、蜂群戰(zhàn)等新型作戰(zhàn)形態(tài)，謀求構(gòu)筑高強(qiáng)度作戰(zhàn)環(huán)境下的規(guī)?；瘍?yōu)勢(shì)。例如，美軍X-61A“小精靈”無人機(jī)單價(jià)低于70萬美元，XQ-58A“女武神”無人機(jī)低于200萬美元。為實(shí)現(xiàn)無人裝備的低成本化目標(biāo)，國(guó)外采用多種設(shè)計(jì)研發(fā)手段，包括：一是大力推進(jìn)數(shù)字工程，從論證分析、總體方案、詳細(xì)設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制造全面采用數(shù)字模型，實(shí)現(xiàn)降本增效；二是采用有限壽命設(shè)計(jì)方法，例如空軍XQ-58A“女武神”發(fā)動(dòng)機(jī)等核心部件使用壽命約20~50次，可大幅降低運(yùn)行和維護(hù)成本；三是大量使用成熟任務(wù)載荷，國(guó)外生產(chǎn)商通常根據(jù)任務(wù)需求，大量使用成熟的貨架產(chǎn)品和商用軟件，大幅降低升級(jí)和損耗成本。

8 結(jié)束語

無人化智能化已成為未來重要發(fā)展方向，美國(guó)等軍事強(qiáng)國(guó)圍繞無人作戰(zhàn)飛機(jī)、忠誠(chéng)僚機(jī)、無人蜂群、空射無人機(jī)等新質(zhì)無人作戰(zhàn)力量開展大量技術(shù)攻關(guān)、能力驗(yàn)證和型號(hào)研制工作，瞄準(zhǔn)未來大國(guó)間強(qiáng)對(duì)抗戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，研發(fā)具備一定隱身、自主和互用能力的無人平臺(tái)，可在短期內(nèi)發(fā)展出覆蓋高中低空、大中小型、戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)役級(jí)的無人裝備體系，持續(xù)塑造新型戰(zhàn)場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，極大拓展未來空中戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜性。