【军事文摘】国外海上无人机发展综述
国外海上无人机发展综述
刘大勇 刘佳
本文由海鹰资讯(微信号公众号:hiwing_news )授权发布
摘 要：介绍了国外两类海上无人机——舰载无人机和陆基无人机，包括其主要机型的特点和部署情况，并对国外海上无人机目前的应用情况进行了简要介绍。
引言
海上无人机包括舰载无人机和陆基无人机，舰载无人机需要采用垂直起飞和回收方式，或是采用弹射起飞和拦阻着舰方式。相较于陆基海上无人机，舰载无人机在发射和回收过程中面临着更多的风险。因此，海上无人机采用舰载方式还是陆基方式存在很大争议。不过无论采用哪种方式，海上无人机都必须能够识别各种特定目标并且能够覆盖较大区域，也就是说应该采用yo-yo任务剖面（yo-yo missionprofile）或者是结合使用不同的设计方式。
1 固定翼舰载无人机
1.1 RQ-2A先驱者
美国海军和海军陆战队使用的第一种固定翼舰载无人机是RQ-2A先驱者（参见图1、2），它是以色列IAI公司Scout无人机的轻便式改型（参见图3）,机身长4m，高1m，翼展5.2m，空重205kg，速度200km/h，主要用途包括目标瞄准和捕获、侦察和监视、搜索和救援、战场损毁评估等。RQ-2A无人机由IAI和AAI的合资公司Pioneer UAV公司生产，于1986年开始服役，最早用于1991年的“沙漠风暴”行动。部署在美国海军衣阿华级战列舰上的RQ-2A采用火箭助推的轨道发射方式，通过回收网进行回收。
图1. RQ-2A先驱者无人机
图2. 美国海军衣阿华舰回收RQ-2A先驱者无人机
图3. 以色列IAI公司的 Scout无人机（编号：285）
很多舰载无人机利用回收网进行回收，例如俄罗斯Zala Aero公司的 421-08无人机（参见图4）在2008年和2012年进行的海试中就使用了回收网。该公司的421-16E/EM无人机计划于2014年进行同样回收方式的海试。另外，部署在以色列海军巡逻艇上的Orbiter无人机（参见图5）同样利用以色列Aeronautics公司研制的一种4×4 m回收网进行回收。
图4. 俄罗斯Zala Aero公司的 421-08微型无人机
图5. 以色列Aeronautics公司Orbiter无人机
1.2 扫描鹰（ScanEagle）
波音和Insitu公司的扫描鹰（ScanEagle）无人机（参见图6、7）长1.2m，翼展3.1m，空重22 kg，分别利用该公司的SuperWedge(目前已经由Mk IV取代)气压弹射器和Skyhook系统进行发射和回收。该无人机主要用于海上监视、侦察、情报搜集、目标搜捕以及通讯中继等战术支援任务，其后掠翼尖端的弹簧负载挂钩用于钩住位于舰艇一侧的15 m长垂直悬索。2004年，在海上发射和回收的ScanEagle创下了无人机最长续航时间记录，一次飞行时间达到16小时45分钟。该型无人机于2004年和2005年分别开始在美国海军陆战队和美国海军服役，随后进入美国空军服役。此外，澳大利亚、加拿大、意大利、日本、马来西亚、新西兰、波兰和新加坡也在使用这款无人机。到目前为止，ScanEagle无人机已经生产了1,700多架。
图6. 波音和Insitu公司的扫描鹰（ScanEagle）无人机
图7. 舰上回收ScanEagle无人机
1.3 RQ-21A小型战术无人机
2010年，美国海军选择波音和Insitu公司的RQ-21A版Integrator无人机作为其小型战术无人机(Stuas)并且将开发合同授予了Insitu公司。RQ-21A是一种小型战术无人机，机长2.5m，翼展4.9m，空重61.2 kg（参见图8）。RQ-21A是一种多元智能系统，用于满足海军陆战队远征军、美国海军L级（两栖作战）舰艇以及海军特战队（NSW）的需求。美国海军计划采购36套Stuas系统，每套系统包括5架无人机。
图8. 舰上回收RQ-21A小型战术UAS系统（Stuas）
从2011年开始在位于加州的美国海军陆战队空地作战中心第29棕榈基地进行RQ-21A的应用试验，使用的是初步作战能力（EOC）版的RQ-21A无人机。第一次海基研发试验于2013年2月在美国海军的"梅萨维德"两栖船坞运输舰（LPD 19）上进行。3个月后开始了低速率初始生产。
RQ-21A的综合作战试验和评估（IOT&E）始于2013年10月，按计划于2014财年第二季度具备初始作战能力（IOC）。这种Stuas的进一步研发内容可能包括增加搜索潜艇用的磁场异常探测器。
1.4 X-47B作战无人机
最早开始进行舰载打击无人机可行性研究的是美国海军的舰载无人空战系统验证计划（UCAS-D），实施该计划使用的是格鲁门公司研制的X-47B作战无人机，目的是对这种战斗机尺寸的翼形无人机进行舰载起降验证。该无人机长11.63m，翼展分别为18.92m（展开）和9.41m（折叠），空重为20,215 kg，参见图9。
X-47B作战无人机的第一次舰上自主发射于2013年5月14日进行，第一次自主拦阻着舰在2013年7月10日进行，两次试验使用的载舰均为美国海军的乔治·布什号（CVN-77）航空母舰。
2013年9月11日，美国海军航空兵系统司令部完成了UCAS-D计划的自主空中加油(AAR)阶段性试验，试验工作利用一架CalspanAerospace公司的Learjet喷气式飞机进行，机上搭载的设备包括惰性受油探头（inert refueling probe）以及X-47B的导航指挥和控制系统，另外还包括图像处理器硬件和软件。试验使用的是Omega K-707加油机。
2013年9月18日，X-47B无人机完成了UCAS-D计划的第100次试验飞行，到当年7月为止，UCAS-D计划已经成功完成了舰上验证阶段的全部目标，在8个月内的3个试验周期中，X-47B总共进行了16次飞行甲板精确进场着舰试验，其中包括计划中的5次复飞试验，9次着舰后连续起飞试验，2次拦阻着舰试验和3次弹射起飞试验。
2013年11月20日，首次由两架X-47B在同一艘航母上进行了试验（参见图10），其中一架停靠在美国海军的罗斯福号（CVN 71）航母上，另外一架进行飞行试验。试验内容包括多次精确着舰后连续起飞、拦阻着舰、弹射起飞以及受控和自主复飞。2014年4月10日，X-47B首次进行了夜航试验，见图11。根据目前计划，X-47B作战无人机的最后一次舰载研发试验将于2015年初完成。
图10.X-47B在美国海军罗斯福号航母上（CVN71）进行双机试验
投资达14亿的UCAS-D计划旨在为美国海军的无人舰载发射空中侦察和打击计划 (UCLASS)奠定基础。该计划最初旨在研发隐形远程突防打击无人机，内容包括空中加油和携带24枚质量117 kg的GBU-39 小直径炸弹（见图12）作为有效载荷。根据设想，这种翼形飞机可能类似一种X-47B的大型派生机型。
不过，美国五角大楼的联合需求审查委员会（Jroc）已经于2012年12月对UCLASS计划进行了消减，这表明美国海军的有人驾驶打击飞机（如波音F/A-18E/F和洛·马公司的F-35C）尚有能力完成所需的打击任务，因此对舰载打击无人机的需求并不是很迫切。显然，目前真正需要的是支持反恐作战的远程海基ISR和瞄准装置。
消减后的UCLASS计划被认为属于一种经济可承受的半隐形传感器平台，能够在允许的环境下或者说低端对抗环境下提供持续的海基ISR&T(情报、监视、侦察和瞄准),也可以完成次要的小规模打击任务。空中加油是格鲁门公司提出的任选试验项目之一，目的是进行其最新合同中规定的连续飞行试验研究。目前空中加油计划已经被放弃，不过以后还有可能恢复。舰载UCLASS无人机有能力在1 100 km范围内完成往返飞行，或者是在2 200 km范围内完成单程飞行。
目前UCLASS的总有效载荷为1,360 kg，据报道其武器组件只包含两枚450 kg的GPS制导炸弹，用于对付作战半径范围内的低防御目标。
初步设计评审合同（分别价值1 500万美元）于2013年分别授予了波音公司、通用原子能公司、洛马公司和诺格公司，其目的是向美国海军汇报各自UCLASS设计存在的技术风险和成本及其成熟度。2014年将向工业界发布征求建议书(RFP),2015年第一季度将进行遴选，首次飞行定于2017年进行， 2020年实现最终作战能力（EOC）。
根据计划，在UCLASS作战测试和B节点评审之前，美国海军准备在2014--2020财年耗资 37亿美元使24架计划服役UCLASS无人机中的4架开始服役,有人对此感到担心。另外一种担心是该系统能否成功主要取决于通用控制系统软件和JPALS(联合精确进场和着舰系统)能否研发成功。
2 旋翼式舰载无人机
最早的旋翼式无人机是美国海军的Gyrodyne QH-50反潜无人直升机（Dash），见图13。QH-50无人机长2.33m，空重1067 kg，在1960年代总共生产了755架。作为投放平台，它可以投放MK57深水核炸弹或者是两枚MK44鱼雷。美国海军于1969年废止了这种机型，部分原因是它不适合用于越南战争。
图13. 美国海军的Gyrodyne QH-50反潜无人直升机（Dash）
今天，旋翼式舰载无人机重新又回到了人们的视野，美国海军已经对诺格公司的MQ-8B 火力侦察兵（Fire Scout）无人机(参见图14)做了大量试验，这种机型基于Sikorsky/Schweizer 333无人机，可用于目标侦测、定位、识别、跟踪、指示、打击和进行战场损毁评估，机身长7m，高2.9m，空重1430 kg。MQ-8B无人机带有5m长的滑橇，可以在未经事先准备的地点起降。该机型在阿富汗进行了评估并且部署到了一些护卫舰上，随后又开始进行导弹驱逐舰（DDG）部署试验和濒海战斗舰(LCS)接口测试。濒海战斗舰通常会部署一到两架MQ-8B无人机和一架Sikorsky H-60 Seahawk有人驾驶直升机。
MQ-8B可用于紧急作战需求，在需要时可以迅速升空并且发射BAE系统公司的APKWS激光寻的70 mm Hydra 70火箭，这种无人机可以携载两个3发装的发射吊舱。MQ-8B还可以携带海尔法（Hellfire）激光制导导弹或者是格鲁门公司研制Viper打击精确弹药，这种弹药配备GPS（全球定位系统）制导装置和半主动激光寻的器。部分MQ-8B无人机会搭载Flir System公司的标准Brite Star II稳定光电传感器（带有激光测距仪和目标指示器），此外还会搭载Telephonics公司的ZPY-4(V)1 StarLite(RDR-1700B+)合成孔径雷达和地面活动目标指示器（Gmti）。
MQ-8B的后继机型是性能更强的中程海上无人机系统 (Mrmuas)，参见图15，不过由于经济上的原因该研制计划于2012年被取消，代之以诺格公司的长航时升级版MQ-8C无人机（参见图16），该机型长10.8m，空重2720 kg，在Bell 407无人机的基础上研制。这一机型的首架原型机Fire-X于2010年12月首飞，第一架“可部署”的代表性机型于2013年10月31进行了首飞。根据诺格公司在迪拜航展发布的消息，美国海军有望于2014年晚些时候完成其首架部署。
图15.AVX飞机公司的中程海上无人机（Mrmuas）想像图
诺格公司称，首批14架用于紧急作战需求的此类无人机已经签定了合同，最终订购数量估计在100架左右。
美军无人驾驶直升机第一侦察中队（HUQ-1）已经于2013年10月成立，作为MQ-8C替换中队，它将担负操作人员培训任务，为32人组成的无人机分队(UDet)提供操作人员，随后为LCS的无人机航空特遣队（AVDet）提供55名操作人员。第一架MQ-8C预计会在2014年晚些时间部署于美国海军阿利·伯克级驱逐舰（DDG-109）第59号舰 “贾森•杜汉”号。
美国海军空中系统司令部（Navair）始终认为MQ-8C属于过渡性解决方案，因为它无法满足Mrmuas的性能要求，一旦解决了资金问题仍然会考虑Mrmuas无人机。
对Mrmuas的需求始于美国海军2009年的反海盗行动，当时美国派出了两艘驱逐舰和一个海豹狙击小队前往救援被索马里海盗劫持的Maersk Alabama号货轮。尽管从美国海军班布里奇号驱逐舰(DDG-95)上起飞的Boeing/Insitu 扫描鹰（Scan Eagle）无人机提供了非常有价值的日间和夜间图像，但美国海军还是觉得应该拥有能够在小型舰只上垂直起降的飞行器，而且应该使之拥有更大的航程和有效载荷。
Mrmuas的主要目标是能够提供全天24小时的持续ISR(情报、监视和侦察)能力，能够在555 km范围内为特定作战行动提供支持，需要搭载的设备包括光电/红外(EO/IR)传感器、雷达、电子支持设施(ESM)、信号情报（Sigint）和通信中继。海军的初始目标是在2016年使其实现有限作战能力。
2013年7月，英国国防部的旋翼式无人机系统 (RWUAS)计划授予Agusta Westland公司230万英镑的能力概念验证器合同，旨在评估多任务无人直升机的实用性，其研究任务包括反雷措施、进攻性地面作战和态势感知。
RWUAS计划利用有人和无人驾驶可选的PZL-Swidnik SW-4 Solo无人机为皇家海军的战术海上无人机系统(TMUAS)铺平道路，该无人机质量1800 kg。这种机型大约在2020年开始服役，首先将在45型防空驱逐舰上部署，然后部署于26型全球战斗舰。
小型舰载无人直升机通常是指150～300 kg质量级别的旋翼式无人机，其中最早的一款是空重180 kg的瑞典CybAero 公司Apid 60无人直升机机（见图17）。其它一些公司随后开始竞相效仿该机型，其中包括Cassidian公司的Tanan 300（见图18）、Indra公司的Pelicano（质量200 kg），见图19、Saab 公司的Skeldar V200（235 kg），见图20。最终西班牙海军的Skeldar在竞争中拔得头筹，首批销售额一举击败了Indra公司开发的Pelicano。Skeldar已经用于亚丁湾的Atlanta反海盗监视行动。
图17. 瑞典CybAero公司的 Apid 60无人直升机
不过，这方面的佼佼者应该属于奥地利Schiebel公司的Camcopter S-100无人直升机（参见图21），该机型长3.11m，宽1.24m，高1.12m，空重110 kg，最大续航时间为6h，在之前签署的十几份国际合同中已经售出了200多架，是同级别无人直升机中最为成功的机型之一，它采用重油发动机和ThalesI-Master雷达，其传感器转塔后面的“鱼叉”（倒钩系留系统）用于将S-100固定在舰艇直升机甲板上的着陆固定格栅中，见图22、23。2013年初曾经利用Thales公司的I-Master雷达对Schiebel S-100进行了全面测试，目的是对来自传感器的信息流是否平稳进行验证。CamcopterS-100无人直升机曾经由多国海军进行过海试，其中包括法国、德国、印度、意大利、马来西亚、巴基斯坦、俄罗斯和西班牙。
图21.Schiebel公司的CamcopterS-100无人直升机
图23. 无人直升机降落在舰艇甲板的固定格栅上
经Schiebel公司授权，俄罗斯也在建造一款S-100无人直升机。俄罗斯海岸警卫队已经购买了这种机型用于其630 t的Almaz Rubin级巡逻艇，该艇还将携载质量为3400 kg的有人驾驶Kamov Ka-226飞机。据信，俄罗斯海军同样也对S-100无人直升机非常感兴趣。
货运舰载无人直升机机同样也是美军舰载无人机中的重要组成部分，其主要用途包括运送前沿部队和撤退伤员。2012年初美军发布了货运无人机的信息征询书（RFI），其主要指标是能够在555 kg距离范围内以463 km/h的巡航速度运送2250～3600 kg的有效载荷。这种无人机一旦开发完成，势必被用于为海上舰只提供补给并且为两栖登陆提供支持。
2011年11月，美国海军陆战队开始利用两架Kaman和洛马公司研发的有人和无人驾驶可选K-Max无人机在阿富汗进行试验，该无人机质量5443 kg(见图24)。相关试验几乎完全在夜间进行，旨在利用较低的温度并且避开地面火力。除了发生一次事故之外，试验大获成功。试验中的有效载荷限制在2000 kg范围内，活动半径不超过100 km，目的是无需动用卫星通讯系统。
目前货运无人机的研发重点是实现更大的自主性。美国海军的自主空中多用途货运系统（Aacus）旨在开发一种能够用于任意电传操纵飞行直升机的传感和计算能力。极光飞行科学公司（Aurora Flight Sciences）以波音公司作为分包商，对波音公司的H-6U Little Bird无人机（参见图25）进行系统验证，以便在K-Max的竞标中与洛马公司提供的系统一争高下。2015年，被选中的Aacus将利用Sikorsky公司的JUH-60A Rascal（旋翼式机组人员系统概念机载实验室）进行测试，地点在弗罗里达州Quantico的美国海军陆战队基地。
3 陆基海上无人机
利用陆地机场起降的海上无人机不受舰载型无人机对机体质量和翼展的限制。虽然小型无人机可以用于海岸巡逻，但目前这方面使用的低端ISR代表机型是1,250 kg的IAI Heron（参见图26）,这种机型的翼展为16.6 m，最大续航时间超过40h。该无人机可以搭载Elta系统公司的EL/M-2022U雷达和EL/K-1891卫星通信装置以及Tamam Mosp公司的传感器转塔。Heron无人机被以色列和印度等国用于海上巡逻，越南也在这方面对其进行的评估。
2013年初，Elbit系统公司宣布研发了一种海上监视版的Hermes 900无人机（质量1180 kg），参见图27。该无人机搭载有Selex-SE Gabbiano雷达，其最大续航时间为36h。这种无人机受到印度力挺，智利海军也在对其进行评估。
涡轮螺桨无人机造价高而且续航时间短，但是能够提供更大的有效载荷和更快的速度（也即拥有更长的每小时飞行距离）。美国海关和边境保护署(CBP)使用通用原子能公司的Guardian版Predator-B无人机（现用名称为MQ-9 Reaper），见图28，该机型配备有雷锡恩公司的SeaVue雷达，最大续航时间为27h。其制造商目前正在推广其质量为5,310 kg的远程Predator-B，该机型带有外部油箱和加长的翼展，最大续航时间可达42h。
图28. 美国海关和边境保护署使用的Guardian版Predator-B无人机
美国海军的大面积海上监视计划（Bams）由格鲁门公司的MQ-4C Triton无人机（参见图29）赢得合同竞标，该无人机的质量为14,628 kg。这种机型将装备该公司的ZPY-3多功能主动传感器雷达并且由罗尔斯·罗伊斯公司的AE3007H涡扇发动机提供动力，其最大续航时间为24h。
最早研发的两架MQ-4C之一于2013年5月22日进行了首飞。美国海军计划购买68架批产Triton无人机作为其117架波音P-8A的补充。按照计划，最早的3架MQ-4C将于2016财年具备初始作战能力（IOC）。第一支Triton无人机部队将会是VUP-19巡逻中队，该中队计划在2014年末成立，随后将成立VUP-11中队。澳大利亚和印度将会成为MP-4C无人机最早的买家，然后是加拿大、日本和英国。
4、结束语
在过去三十年中，美国始终没有停止在海上部署和运营自己的无人机系统，其主要目的是用于执行情报、监视、侦察、目标捕获和战损评估等任务，以便为海上指挥员了解战场环境和提高执行任务的灵活性提供支持，这些任务至今也没有发生真正的改变。另外，海上无人机在执行物资运输、人道救援、反恐、反水雷以及陆战目标与空中信息传递等方面的表现也非常突出。X-47B无人空战系统在航母上完成起飞和着舰试验，进一步证明了在环境恶劣的载体上操作大型无人机并进行作战的可行性。随着无人机系统能力的不断提高，无人机在这些方面的优势将会在今后愈加凸显出来。
目前,美国正在开发和部署新的海上无人机系统，通过将无人机系统与有人平台进行整合，可以为海上作战以及其它作业提供更有效、更持久的情报、监视和侦察服务，为当前和未来的精确打击奠定基础。
参考文献
1. Roy Braybrook, Armada INTERNAIONAL 1/2014
2. Saab completes flight testing of Skeldar V-200 UAS，16 May 2013 army-technology.com
3. Schiebel Camcopter S-100，21 june2011 Airport-Data.com
4. Helicopter landing grids, http://en.dcnsgroup.com/naval/products/landing-grids/
5. Elbit Hermes 900 UAV, http://defense-update.com/features/2009/december/hermes900_first_flight_091209.html
（来源：海鹰资讯，作者：航天三院三部 刘大勇 刘佳)
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