无人机舰载应用的关键技术探讨

作者：海军装备研究院 崔麦会 周建军 陈超

欢迎访问e展厅 展厅 8 航空与航天设备展厅 直升机, 无人机, 航空发动机, 航空材料, 飞机座椅, ... 摘要：本文在介绍舰载无人机发展概况的基础上，重点从技术层面对舰载无人机应用关键技术问题进行了分析探讨。 关键词：无人机舰载无人机 舰载无人机是海基航空力量的合理补充，可以执行战场侦察、目标监视、电子对抗、通信中继等任务。现代海上局部战争中，目标多处于运动之中，不确定因素较多，活动范围较广，因此有必要深入开展舰载无人机系统的研究。无人机舰载应用有以下优点。 （1）无人机系统操作、使用方便。无人机系统配置较为完整，自成系统，不需要其他保障条件，操作使用十分方便。 （2）部署灵活机动，具有良好的伴随性。舰载无人机系统可以随战斗舰船出航执行任务，结合舰船的远航能力，海上作战范围广。 （3）可构成多任务系统，协同作战能力强。无人机系统可配置不同的任务设备完成战场侦察、监视、目标定位、侦察校射、电子对抗等多项任务，同时由于升空作战，其超微频段的工作性能有无可比拟的优势，可以方便地融入C4ISR系统，成为网络中心站的一个节点。 （4）具有优良的效费比。无人机系统结构简单、重量轻、成本与使用费用低，无人员生命危险，可以以优良的效费比完成任务。 一、舰载无人机发展概况及发展受限的原因分析 舰载无人机的初次试用是根据反潜战框架进行的，特别是鉴于需要将反潜鱼雷投放到舰载声纳的最大作用距离外。早在20世纪60年代，美国海军采购了大量初具作战能力的舰载无人机，即Aerodyne 公司的QH-50D DASH（无人驾驶反潜直升机）。该无人机可从二战时期制造的基林级和萨姆纳级驱逐舰的小型飞行甲板上起降，作为舰队改进和现代化计划的一部分；后来又配置在新型诺克斯级护卫舰上，用来投放反潜鱼雷攻击已被发现的目标。大型DASH 计划最终成为美国海军技术发展历史上最严重的事故之一。由于无人机制导系统缺乏反馈信道和电磁干扰问题，使许多无人机失事，其使用也被中断，后来一些无人机被用作靶机。 意大利海军在20世纪60年代也采购了两架 A-106无人驾驶/有人驾驶直升机，该飞机是意大利生产的一种DASH。然而，试验结果令人失望，其原型机作为单座直升机投放鱼雷使用几年，后来被取消。 以色列飞机工业公司的HELLSTAR无人机采用了DASH的设计技术，可从以色列改装的萨尔级快艇的小型直升机平台上起飞执行水面监视任务。此项计划1993年已被取消。德国道尼尔公司的PRIMOS无人机也采用了DASH的机身，只是重新匹配了动力并装备了法国ORCHIDEE-Ⅱ监视雷达，该飞行器可从德国快艇上的微型平台起飞。此项计划现已被"西莫斯"无人机所取代。 尽管DASH的失败使无人机的反潜战应用告一段落，但在过去的十几年，人们对这些飞行器能否用于水面战和攻击/两栖战越来越感兴趣。1984年初，美国海军采购了几架以色列飞机工业公司的MASTIFF轻型无人机供军舰和海军陆战队使用，以便为舰炮提供弹着点观测，并为在黎巴嫩的美国部队提供炮火支援，最初该无人机从美国"关岛号"两栖攻击舰上起飞。1986年美国海军和海军陆战队又采购了以色列的"先锋"无人机，成为几艘具有防空能力的两栖攻击舰和4艘战列舰上9门406mm火炮的重要工具，可以为舰炮提供目标定位与破坏评估，该无人机是美国军舰成功使用的第一种机型。1987年，"先锋"无人机从战列舰上起飞在拉丁美洲执行监视任务对付贩毒分子，随后又参加了海湾战争，在伊拉克和被占科威特上空共飞行533架次，执行定位、实时战场评估、火炮和舰炮火力修正、侦察与预警任务。实战证明，"先锋"无人机可提供有价值的实时图像情报，无须机组亲自冒险。在实战中只有一架无人机被敌火力摧毁，另外由于各种原因，如操作者的疲劳和发动机故障等有12架无人机被毁，11架受损。 从以上情况可以看出，舰载无人机的发展没有形成陆基无人机那样蓬勃发展的局面，其原因可归结为以下几点。 （1）舰载无人机多是在被打击的国家或地区周边的陆地机场或可部署的地域较少的情况下才使用的，而很多内陆国家根本没有自己的海军，所以舰载无人机的发展也无从谈起。 （2）目前各国配署的舰载无人机的最大负载、最大活动范围、最大留空时间等受到一定的限制，因而它们的使用功能比较单一，无法成建制、成系统地形成战斗力。 （3）现有的舰载无人机性能还不尽如人意。比如固定翼无人机在舰上起飞和回收的过程比较复杂，尤其是因为军舰的空间比较有限，回收起来比较困难，而旋翼无人机的发展还处于探索阶段，只有个别的国家有研制型号，并且可靠性等都有待考验。 （4）舰载无人机是一个复杂的系统，一般是由几架无人机、舰面控制站及卫星通信与指挥所等组成，吨位小、空间有限的战舰通常难以搭载比较庞杂的设施。 二、无人机舰载应用的关键技术问题及解决途径 从技术层面上讲，舰载无人机发展受限在于很多关键技术还没解决，目前要从航行的舰艇上操纵无人机还存在着一些问题，本文重点对这些问题进行分析。 首先，军舰上的空间非常宝贵，无人机的发射与回收装置会与其他舰载装置争夺空间。即使舰上设有大型飞行甲板，也必须周密安排无人机的活动以便其对正常的空中活动干扰最小；当无人机在空中飞行时也要特别注意，避免对从军舰起飞或在军舰周围的其他飞机造成危险。 其次，无人机失事最通常的原因之一是电磁干扰，而电磁干扰对军舰来说是一个极为严重的问题，因此在无人机执行任务的全过程中，需要发射母舰及在此海域活动的所有其他军舰都必须采取恰当的发射控制措施。 第三，无人机在舰上的回收是另一个敏感问题。在陆地上很容易制导无人机降落在简易机场上，或进行撞网、降落伞回收，但是这些步骤在海上是不可行的或是极为困难的。由于靠近军舰上层建筑处通常有一动荡区，加上军舰的运动，所以在无人机最后接近阶段很难对其进行精确控制。在美国"衣阿华"战列舰上试验"先锋"无人机时，5架飞机中有3架坠毁在舰上，第4架掉入海中，只有第5架成功地回收在网中。基于这些原因，舰载无人机应采用"海军专用"的回收法，包括采用降落伞辅助水上着陆和直升机式垂直起降。然而，降落伞辅助回收会危及无人机并对军舰正在进行的作业产生极大的干扰，其过程也比较复杂，对海上的环境要求比较高，容易造成飞机的损坏，而且操作过程时间长，容易造成飞机的丢失。更重要的是由于伞包具有一定的重量，占去了无人机宝贵的载重能力，使得无人机的任务载荷能力受到限制。目前认为最好的解决办法是发展具有垂直起降能力的无人直升机，因为无人直升机靠旋翼产生升力和推进力，能够前后左右机动飞行、空中悬停，具有良好的低速飞行特性和灵活性，并且对发射回收场地要求不高，所以舰载应用优势得天独厚。 第四，海上使用无人机的一个特殊问题是缺乏可视基准陆标，操纵者有时可能会不知道飞行器的精确位置，所以也就损失了其大部分效用。这个问题在海湾战争中经常出现，解决这个问题的办法是采用GPS导航技术，由于政策的原因GPS在很多国家的导航精度不高，必须利用差分GPS技术提高定位精度。 还需要解决一个问题是动力问题。无人机通常采用燃烧高辛烷航空汽油的活塞发动机作为动力装置，但由于汽油的闪点低使其不利于舰上存储。现在国外大多数无人机已经改用（或正在改用）重燃油，这减少了由于舰上存在汽油引起的危险并提高了后勤兼容性，更有前景的发展方向是采用新型动力，如太阳能、燃料电池等。 三、结束语 无人机作为现代化航空朝智能化、高性能、多功能、高科技方向发展的新增长点，各国海军比任何时候都更重视舰载无人机的开发、研制、试飞、批产与装备使用，赋予其更多的使命，并将其列为面向未来大中型舰艇的重要装备，相信在不久的将来舰载无人机在使用范围上将有较大的突破和拓展。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (3/12/2005)