單程任務(wù)：一次性無人機(jī)出征作戰(zhàn)

“捕食者”、“收割者”、“全球鷹”……這些是當(dāng)下最為吸引人們眼球的大型無人機(jī)。

其實，在服役的無人機(jī)系統(tǒng)中，小型無人機(jī)占據(jù)的數(shù)量更多，發(fā)揮的作用更大。僅美軍就為其各軍種裝備數(shù)以千計的小型無人機(jī)，像加利福尼亞航空環(huán)境公司的“烏鴉”一類的無人機(jī)成為在阿富汗軍事行動的中流砥柱。

雖然小型無人機(jī)只是無人機(jī)領(lǐng)域的低端系統(tǒng)，部署和操作相對較為快速和簡單，但人們越來越認(rèn)識到，更小型、更廉價和更易操作的系統(tǒng)會在將來的戰(zhàn)場空間大有作為，甚至推出可以大量部署無需過多訓(xùn)練就能操作的一次性無人作戰(zhàn)系統(tǒng)，并且這類無人機(jī)既可從車輛或者巡邏基地操作，也能由巡邏隊員自己操作——這是一個極具亮點的方案提議。

那么，國外對這種一次性部署的廉價無人機(jī)研究成果如何？

以色列優(yōu)視科技

“英雄-30”無人機(jī)

一種足夠廉價、可一次性使用，且足夠簡便到不需要依賴專門訓(xùn)練的操作人員即可使用的無人機(jī)呼之欲出——這就是以色列優(yōu)視科技公司出臺的一種無人機(jī)方案。盡管這類系統(tǒng)可能制造成本不高，但研制它們遠(yuǎn)非一個簡單課題。

“主要挑戰(zhàn)是要拿出一個設(shè)計來，既可規(guī)模生產(chǎn)又要有費效比，因為它是一次性的，所以成本設(shè)計要控制到極限”，優(yōu)視科技負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)拓展與市場銷售的副總裁阿米爾·莫拉格對媒體稱。

優(yōu)視科技研制的“英雄-30”無人機(jī)，先前稱為“黃蜂”，是一種質(zhì)量為3kg的可以背負(fù)攜帶系統(tǒng)，它折疊在一個保護(hù)套筒中，無需組裝，直接點燃裝藥發(fā)射。從筒內(nèi)發(fā)射后，機(jī)身8片機(jī)翼展開，中部4片大機(jī)翼，翼展67cm，尾部4片機(jī)翼，均為十字形配置型式，機(jī)上裝有2部電動機(jī)。該無人機(jī)有效載荷1kg，配有頭部安裝的光電/紅外載荷。

該無人機(jī)通過手提裝置控制，可在16km航程內(nèi)操控。續(xù)航時間30分鐘，飛行速度74～185km/h。

莫拉格說，小型無人機(jī)系統(tǒng)應(yīng)具有用途廣泛、操作簡易的基本特性，這是極為重要的，而要實現(xiàn)這些功能并非易事：“無人機(jī)要操作簡便，那么其航電設(shè)備、飛行操縱系統(tǒng)、導(dǎo)航控制系統(tǒng)，所有這些都需要非常非常先進(jìn)。當(dāng)我們說‘簡單’時，是要使之從操作上非常簡單，但從技術(shù)上就要非常先進(jìn)。”

“英雄-30”無人機(jī)提供了一系列高級操作方式，讓使用者能夠?qū)Ｗ⒂谄脚_提供的情報監(jiān)視與偵察圖像，而不是飛行操控本身。例如，自動駕駛儀使飛機(jī)處于最佳位置，為操控人員提供其感興趣區(qū)域或目標(biāo)的最佳視野。

在“英雄-30”的研制中，需要克服許多技術(shù)難題，莫拉格解釋說：“在技術(shù)方面，我們必須做好幾件事。首先，我們需要一個高機(jī)動平臺，所以我們在機(jī)翼方面選擇了十字布局，它能以很高的速度飛行，還能在非常小的空間機(jī)動，當(dāng)然，缺點是空氣動力效率不如常規(guī)的平直翼飛機(jī)。所以挑戰(zhàn)之一是提出一種更為高效的氣動十字布局。另一大挑戰(zhàn)是所有電子設(shè)備和硬件小型化。電力消耗和電池容量也是一大挑戰(zhàn)，因此我們必須找到現(xiàn)今可利用的最先進(jìn)的能量儲存技術(shù)以及最高效馬達(dá)的電動平臺?！?/p>

莫拉格稱，該公司已研制出可以改變尺寸的飛行器，而且他們正在試驗不同的尺寸和機(jī)型。他還補(bǔ)充說系統(tǒng)有可能空投，但還有待于試驗。

到目前為止，已進(jìn)行5輪飛行試驗，每一輪試驗都是用來驗證系統(tǒng)的性能。莫拉格稱，該系統(tǒng)的多種配置都吸引了廣泛關(guān)注，無論是載荷方面還是飛行性能方面。

“英雄-30”無人機(jī)目前已進(jìn)入量產(chǎn)，而且已供應(yīng)給一未公開的用戶。

美國加州航空環(huán)境公司

“彈簧刀”無人機(jī)

加州航空環(huán)境公司的“彈簧刀”無人機(jī)也已經(jīng)進(jìn)入部署?！皬椈傻丁睙o人機(jī)最初是美國空軍研究試驗室為特種部隊使用研制的。

該平臺其實是一種可實施攻擊的巡邏飛行直瞄小型彈藥，也可配置成更長時間作業(yè)，作為一種情報監(jiān)視與偵察設(shè)備。其續(xù)航時間為15～20分鐘，航程約10km，全套系統(tǒng)——飛行器、發(fā)射器和運輸袋質(zhì)量約2.5kg，從一次性發(fā)射筒發(fā)射。其飛行速度為101～148km/h，由全球定位系統(tǒng)導(dǎo)航或人工導(dǎo)航，機(jī)身頭部安裝有光電攝像機(jī)。彩色視頻通過無線傳輸至地面控制設(shè)備的顯示器上。“彈簧刀”無人機(jī)配有側(cè)向安置的攝像機(jī)，并且可以選裝熱像儀。

航空環(huán)境公司副總裁史蒂夫·吉特林解釋了該系統(tǒng)研制中面臨的一些挑戰(zhàn)：“其性能要求需要集成很多技術(shù)，必須能承受大慣性力發(fā)射，提供高速控制以及精確打擊、高速跟蹤技術(shù)?！?/p>

吉特林稱，“‘彈簧刀’無人機(jī)具有可攜帶性、快速部署和高精確性，形象地說，是把空中力量放入背囊中以保護(hù)徒步步兵，并使班組能夠作為一種戰(zhàn)略力量?！?/p>

美國極光飛行“滑板“無人機(jī)

美國極光飛行科學(xué)公司的“滑板”無人機(jī)是一次性無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的一個備選方案。這種手持發(fā)射的無人機(jī)系統(tǒng)質(zhì)量輕、易于攜帶、低噪音，能提供較長續(xù)航時間，而且擁有自主操作能力。盡管該無人機(jī)發(fā)射后可以回收，但其成本十分低廉，可考慮一次性使用。

“滑板”無人機(jī)由發(fā)泡聚丙烯材料制成，質(zhì)量不足1kg。該無人機(jī)呈長方形，翼展61cm，機(jī)長48cm，帶一個裝在尾部的控制面及雙垂直穩(wěn)定面。該機(jī)可攜帶0.2kg有效載荷量，載荷裝在機(jī)身中央，現(xiàn)行選裝配置包括光電和紅外攝像機(jī)以及用戶系統(tǒng)?！盎濉睙o人機(jī)采用雙獨立鉸接馬達(dá)驅(qū)動雙葉螺旋槳，使該機(jī)能夠轉(zhuǎn)換垂直飛行與水平飛行狀態(tài)。

該機(jī)配全向天線時作戰(zhàn)距離3km，配定向天線時作戰(zhàn)距離可擴(kuò)大至5km。根據(jù)可選組件不同，“滑板”無人機(jī)的續(xù)航時間為60～90分鐘，飛行離地高度120m。它通過帶集成視頻顯示的手持式裝置控制，可手控或者通過全球定位系統(tǒng)航路導(dǎo)航操作。

一次性無人機(jī)應(yīng)能

可選多種發(fā)射方法

炮中發(fā)射

雖然將一次性無人機(jī)封裝在獨立發(fā)射筒中手持發(fā)射，對部署部隊來說可能是最佳方法，但要將這些系統(tǒng)投送到遠(yuǎn)距離區(qū)域，還要考慮其他發(fā)射方法。

從火炮或坦克炮中發(fā)射無人機(jī)是一種有效的辦法。例如，奧托·梅萊拉公司的“太陽神”小型無人機(jī)設(shè)計為可從120mm滑膛炮發(fā)射部署。該無人機(jī)采用碳纖維材料結(jié)構(gòu)，配備活動機(jī)翼。它旨在為坦克部隊指揮官提供自主偵察情報來源。

“太陽神”無人機(jī)全質(zhì)量為1.3kg，由鋰聚合物電池供電的小型無刷電動機(jī)驅(qū)動螺旋槳飛行，采用鴨式氣動布局，有一個折疊的前穩(wěn)定面和前掠主翼。它配備光電載荷，可連續(xù)不斷地提供感興趣區(qū)域的實時視頻。

麻省理工學(xué)院的工程技術(shù)人員與德雷普試驗室的一個團(tuán)隊合作，一直專注于“廣域監(jiān)視炮彈發(fā)射”項目來探索無人機(jī)投送的方法。

“廣域監(jiān)視炮彈發(fā)射”無人機(jī)裝在一個設(shè)計為從127mm火炮發(fā)射的彈殼內(nèi)。這種設(shè)計使其機(jī)翼、尾部和螺旋槳面能夠折疊在機(jī)身內(nèi)。當(dāng)?shù)竭_(dá)特定區(qū)域時，飛機(jī)釋放，其機(jī)翼、控制翼和螺旋槳展開。

“廣域監(jiān)視炮彈發(fā)射”無人機(jī)所攜帶的設(shè)備同一般無人機(jī)一樣，包括全球定位系統(tǒng)/慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、CCD攝像機(jī)以及雙通道數(shù)據(jù)鏈。該機(jī)可按預(yù)定程序工作，也可由地面站操控人員改變?nèi)蝿?wù)模式。

該無人機(jī)性能參數(shù)顯示，它能在距發(fā)射點20km到達(dá)指定位置，可靠近興趣點機(jī)動并送回圖像。

潛射載具發(fā)射

“彈簧刀”無人機(jī)也演示了在海上部署的創(chuàng)新方式，即從雷聲公司研制的潛射載具發(fā)射。潛射無人載具將無人機(jī)帶至水面附近并將其彈射起飛。這種潛射載具是作為“潛艇超視距建制能力”項目的一部分研制的。

潛射載具通過自身配重下沉一定深度，與潛艇拉開到安全距離，然后，拋棄配重，開始充氣上浮。浮至水面時，無人載具展開浮錨以穩(wěn)定載具，并伸出風(fēng)向標(biāo)測定風(fēng)向。然后載具傾斜至35°，彈射出“彈簧刀”。

飛機(jī)部署

從飛機(jī)部署無人機(jī)的研究工作也在進(jìn)行中。

由麻省理工學(xué)院航空航天系幾名高年級學(xué)生參與的一個項目在該院林肯試驗室協(xié)作下研制出一種新穎的無人機(jī)，命名為“蝗蟲”，可從飛機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)照明彈撒布器發(fā)射。

監(jiān)督該項目的約翰·漢斯曼教授說，團(tuán)隊在研制該系統(tǒng)中面臨許多挑戰(zhàn)，主要是受尺寸的限制。他解釋說，制造這種航空器特別困難，因為翼片非常小。

另一個重要問題是難以找到適合這種航空器的自動駕駛裝置，漢斯曼教授解釋說，“作為該項目的一部分，我們設(shè)計了一種新型自動駕駛裝置，其非常類似于極光飛行科學(xué)公司‘滑板’無人機(jī)的裝置，但封裝設(shè)計要困難得多”。

此外，電力也是一個重要問題，由于起飛全質(zhì)量只有250g——其中約80%是電池質(zhì)量，目標(biāo)是一個小時的續(xù)航能力，因此有效控制電力是必須的。

盡管沒有說明“蝗蟲”無人機(jī)的具體應(yīng)用范圍，但漢斯曼教授特別強(qiáng)調(diào)了它的實用性，“擁有一架可以從另一架飛機(jī)部署的小型飛行器，不管是否一次性的，這種經(jīng)過驗證的性能給了你多種選擇方案和開發(fā)新任務(wù)套件的能力”。

該無人機(jī)的研制工作現(xiàn)在已交付給林肯試驗室。漢斯曼教授稱，“蝗蟲”無人機(jī)及其性能已引起人們極大興趣，而且已計劃通過F-16戰(zhàn)機(jī)進(jìn)行飛行和部署試驗。

據(jù)設(shè)在美國亞利桑那州圖森的宇航公司無人機(jī)項目部商業(yè)開發(fā)主管馬特稱，宇航公司采用從航空器部署其“土狼”無人機(jī)平臺的研究正在取得進(jìn)展。

“土狼”無人機(jī)按一次性系統(tǒng)研制，用于執(zhí)行情報監(jiān)視與偵察任務(wù)。其研制經(jīng)歷可追溯到美國海軍航空兵系統(tǒng)司令部授予的“小企業(yè)創(chuàng)新研究資助計劃”，它最初設(shè)計為從美國海軍的P-3“獵戶座”海上巡邏機(jī)部署。馬特稱，它現(xiàn)在將轉(zhuǎn)為從海軍的新型P-8“海神”反潛巡邏機(jī)部署。

目前的A2批次“土狼”無人機(jī)配備兩片機(jī)翼——升力翼和前舵，兩者翼展均為1.47m，當(dāng)79cm長的機(jī)身從發(fā)射筒中彈射出來時兩片機(jī)翼展開。該機(jī)采用推式螺旋槳配置的馬達(dá)驅(qū)動，最大起飛質(zhì)量6.4kg，包括2.27kg載荷，載荷通常為光電/紅外系統(tǒng)。該機(jī)通常在150～360m之間的離地高度飛行，視距最大37km，最大續(xù)航時間標(biāo)稱為1.5小時，可以達(dá)到的最大沖刺速度157km/h。該機(jī)可以執(zhí)行預(yù)先計劃的任務(wù)或者動態(tài)重新分配任務(wù)，而且還可以將其傳感器信息傳輸?shù)蕉喾N接收設(shè)備。

馬特稱，“土狼”無人機(jī)將繼續(xù)加以改進(jìn)，并且已被美國海軍一系列項目所選定，但他沒有透露更多技術(shù)細(xì)節(jié)。

另外，“土狼”無人機(jī)的地面發(fā)射能力也在研究中，并正在進(jìn)行相關(guān)測試和評估。

一次性無人機(jī)的應(yīng)用和推廣可能歸根結(jié)底決定于成本因素。正如馬特所指出的，“既然知道該無人機(jī)是要被毀掉的，你就要把成本控制到最小限度，而且‘土狼’無人機(jī)項目的首要目標(biāo)永遠(yuǎn)是：繼續(xù)降低成本?！?/p>