美國軍用無人運(yùn)輸直升機(jī)的發(fā)展與分析

文/葉文輝 姚海濤

1 引言

近幾年復(fù)合材料、動力系統(tǒng)、傳感器等新技術(shù)的發(fā)展，推動了無人直升機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各國也投入越來越多的資金進(jìn)行無人直升機(jī)技術(shù)的研究。作為世界頭號軍事強(qiáng)國的美國，研發(fā)了不同用途的多種型號無人直升機(jī)，其中就包含無人運(yùn)輸直升機(jī)。本文主要介紹美國幾種無人運(yùn)輸直升機(jī)的發(fā)展，并分析了無人運(yùn)輸直升機(jī)相較于有人運(yùn)輸直升機(jī)的優(yōu)勢，據(jù)此提出了幾點(diǎn)無人運(yùn)輸直升機(jī)發(fā)展的思路和建議。

2 美國無人運(yùn)輸直升機(jī)的發(fā)展由來

美國國防部2005年發(fā)布的無人直升機(jī)系統(tǒng)路線圖中，對無人直升機(jī)的發(fā)展需求進(jìn)行了規(guī)劃。按照該路線圖的規(guī)劃看出，美軍正積極推動無人運(yùn)輸直升機(jī)的研制。另外，911事件后，以美國為首的聯(lián)軍對阿富汗發(fā)動了針對基地組織和塔利班的反恐戰(zhàn)爭，但是美國軍方在阿富汗戰(zhàn)爭中一直面臨著十分棘手的后勤物資補(bǔ)給難題。阿富汗境內(nèi)高山林立、地形崎嶇，依靠汽車運(yùn)送彈藥和給養(yǎng)的方式存在運(yùn)輸成本高昂、連續(xù)補(bǔ)給困難等問題，特別是數(shù)量龐大的簡易爆炸裝置令美軍十分頭疼，而采用有人駕駛運(yùn)輸直升機(jī)，一旦被擊落，就難免機(jī)毀人亡的局面。為解決這一難題，美國軍方開始尋求新的為前線基地提供物質(zhì)補(bǔ)給的方式。美國軍方在觀看了K-MAX無人直升機(jī)的飛行演示后，認(rèn)為其有能力取代有人運(yùn)輸直升機(jī)實(shí)施空中補(bǔ)給，立即著手評估各種垂直起降平臺的性能，大力推動無人運(yùn)輸直升機(jī)的快速發(fā)展。

3 美國無人運(yùn)輸直升機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 K-MAX無人直升機(jī)

K-MAX直升機(jī)是美國卡曼航空公司為伐木起重吊運(yùn)作業(yè)而研制的有人駕駛起重吊運(yùn)直升機(jī)。2007年3月，洛克希德·馬丁公司與卡曼航宇公司簽署了合作協(xié)議，決定以K-MAX直升機(jī)為基礎(chǔ)，聯(lián)手發(fā)展K-MAX無人直升機(jī)（簡稱K-MAX）。2008年11月K-MAX為美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)進(jìn)行飛行演示獲得成功。2009年9月，洛克希德·馬丁公司被授予一項(xiàng)合同，用于驗(yàn)證K-MAX在高原等極端環(huán)境下向前線基地運(yùn)送貨物的能力。2011年8月，K-MAX在快速反應(yīng)評估(OBA)中擊敗了波音公司的A160T無人直升機(jī)，贏得了飛赴阿富汗進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)評估的機(jī)會。2011年10月底，兩架K-MAX被秘密派往阿富汗，開始進(jìn)行歷時(shí)6個(gè)月的實(shí)戰(zhàn)評估，12月17日，K-MAX在世界上首次完成了貨運(yùn)任務(wù)，將彈藥和給養(yǎng)空運(yùn)到前線陣地，2012年底轉(zhuǎn)入正式部署。在實(shí)際使用中，這種無人運(yùn)輸直升機(jī)每次可運(yùn)送2噸物資，每天運(yùn)送物資多達(dá)14噸。另外值得注意的是，從開始研制到正式部署使用僅耗時(shí)不到6年。K-MAX無人直升機(jī)如圖1所示，參數(shù)如表1所示。

表1：K-MAX無人直升機(jī)參數(shù)

表2：A160T無人直升機(jī)參數(shù)

表3：無人黑鷹直升機(jī)參數(shù)

3.2 A160T無人直升機(jī)

A160“蜂鳥”無人直升機(jī)是1998年初由美國五角大樓下屬的國防高級研究計(jì)劃局(DARPA)與圣地亞哥的邊界航空公司合作開發(fā)的一種無鉸鏈剛性旋翼無人機(jī)。2004年5月，波音公司收購了邊疆系統(tǒng)公司。2006年波音公司將A160無人直升機(jī)使用的活塞發(fā)動機(jī)換裝為PW207D渦輪軸發(fā)動機(jī)（連續(xù)工作功率460千瓦，起飛功率520千瓦），A160T無人直升機(jī)由此誕生。2007年6月15日A160T首飛，12月10日，A160T進(jìn)行試飛時(shí)發(fā)生墜機(jī)事故?；謴?fù)試飛后，在2008年創(chuàng)造了最大續(xù)航時(shí)間18.7小時(shí)的世界紀(jì)錄。2009年9月，波音公司與洛克希德·馬丁公司同時(shí)獲得了驗(yàn)證貨運(yùn)型無人直升機(jī)的合同，2011在快速反應(yīng)評估(OBA)中，雖然A160T無人直升機(jī)性能超過了基本要求，但仍然敗給了K-MAX無人直升機(jī)。A160T無人直升機(jī)如圖2所示，參數(shù)如表2所示。

3.3 無人黑鷹直升機(jī)

圖1：K-MAX無人直升機(jī)

在美國國防高級研究計(jì)劃局(DARPA)和美國陸軍的資助下，西科斯基公司自主籌集了部分資金，開展了旋翼機(jī)的自主飛行技術(shù)驗(yàn)證研究。2010年初，西科斯基公司宣布研制無人駕駛的黑鷹直升機(jī)，用于驗(yàn)證美國陸軍有人/無人空中運(yùn)輸(Mural)項(xiàng)目。在該項(xiàng)目中，西科斯基將最新版本的自主任務(wù)管理系統(tǒng)應(yīng)用到了可選有人/無人駕駛的黑鷹演示驗(yàn)證機(jī)上，該演示驗(yàn)證項(xiàng)目在2014年4月結(jié)束。2015年3月，一架從美國陸軍退役的UH-60A黑鷹直升機(jī)完成了可選有人/無人駕駛直升機(jī)初步設(shè)計(jì)。無人黑鷹直升機(jī)如圖3所示，參數(shù)如表3所示。

圖2：A160T無人直升機(jī)

4 無人運(yùn)輸直升機(jī)的優(yōu)勢

與有人運(yùn)輸直升機(jī)相比，無人運(yùn)輸直升機(jī)具有更優(yōu)越的特殊情況下（不良視覺條件、危險(xiǎn)環(huán)境等）的行動能力、自主性，并且具有與陸運(yùn)相當(dāng)?shù)倪\(yùn)輸費(fèi)用。

4.1 特殊情況下的行動能力

在不良視覺條件下，如惡劣氣象環(huán)境、夜間等，迫使飛行員根據(jù)儀表操縱飛機(jī)，發(fā)生事故造成人員傷亡的可能性也會明顯上升。不良視覺環(huán)境是飛行員在空間迷失方向的主要因素，美軍每年都會發(fā)生由此造成意外事故。在一些危險(xiǎn)環(huán)境下，有人運(yùn)輸直升機(jī)又面臨著被擊落的風(fēng)險(xiǎn)，在這種有人駕駛飛機(jī)不能安全運(yùn)行的情況下，地面部隊(duì)不僅無法按時(shí)接收物資補(bǔ)給，還可能造成機(jī)組人員的傷亡，而無人運(yùn)輸直升機(jī)用于執(zhí)行特殊情況下的物資補(bǔ)給任務(wù)，很好的填補(bǔ)了這個(gè)能力缺口。

4.2 自主性

對于無人機(jī)，在自主技術(shù)的幫助下，能有效減輕操作員的疲勞度，實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制站同時(shí)控制多架飛機(jī)，對高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的自主規(guī)避能降低被敵方擊落的可能性。

4.3 運(yùn)輸費(fèi)用

K-MAX無人直升機(jī)每小時(shí)飛行花費(fèi)1100美元，西科斯基公司稱退役的UH-60A直升機(jī)可改進(jìn)成運(yùn)輸成本為8.045美元/公里噸的無人運(yùn)輸直升機(jī)，與5噸重卡車的運(yùn)輸費(fèi)用相當(dāng)。

5 美國無人運(yùn)輸直升機(jī)發(fā)展啟示

6 結(jié)語

無人運(yùn)輸直升機(jī)在未來戰(zhàn)爭中將發(fā)揮重要作用。目前美國在無人運(yùn)輸直升機(jī)方面發(fā)展迅速，我國在該方面的研究較少，有關(guān)部門需加強(qiáng)對無人運(yùn)輸直升機(jī)運(yùn)用與效能的研究力度，引導(dǎo)無人運(yùn)輸直升機(jī)的發(fā)展。

圖3：無人黑鷹直升機(jī)