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【深度】无人机研究报告(三)美国:扫描鹰,捕食者,灰鹰,蜂鸟,收割者,火力侦察兵,全球鹰,海神

2018-01-06 学术plus 学术plus


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《武器与装备研究选编》

第三部分:无人机研究报告


【深度】无人机研究报告(一)无人机的发展与演变

【深度】无人机研究报告(二)美国:微型无人机,RQ-11渡鸦,美洲狮(Puma)



(三)

世界各国无人机发展情况

美国:扫描鹰无人机,

RQ-1A/B捕食者无人机、MQ-1B/C灰鹰无人机,

A160T蜂鸟,MQ-9收割者无人机,

MQ-8B火力侦察兵舰载无人机,

RQ-4A/B全球鹰/MQ-4C海神无人机



扫描鹰无人机



扫描鹰无人机系统由波音公司与英国因斯特公司联合研制,全系统包括两架无人机、一个地面或舰上控制工作站、通信系统、弹射起飞装置、空中阻拦钩回收装置和运输贮藏箱。该机目前主要用于海上监视与观察、情报搜集、目标搜捕、通信中继等各种战术支援。其携带了惯性稳定的光电和红外摄像机,安装在万向架上的摄像机使得操作员能很容易地跟踪和定位静止和运动目标,并实时传回高质量图像。在4800米以上高度飞行的能力和在战场上空超过20小时的滞空时间使得这种平台能进行持续的低高度侦察。


该无人机通过一套气压的SuperWedge弹射发射装置自主升空,进行预编程飞行,或由操作员发出任务指令。回收时依靠天钩系统,由飞机勾住一根从15米高塔上垂下的绳索。这种回收方式使“扫描鹰”系统不依赖于跑道,只需要一块与垂直起降飞机所用面积相似的场地即可。扫描鹰无人机于2003开始服役,已伴随美国海军陆战队为伊拉克战争和全球反恐战争做出了突出贡献,执行了多项海上和陆上使命。

  

扫描鹰无人机

长:1.2米;宽: 3.05米;空重:12千克;任务载荷:3.2千克;最大起飞重量:18千克;动力装置:1个内置发动机;带动双叶螺旋桨,功率2.5马力;最大速度: 207千米/时;最大航程: 78千米;实用升限: 4877米。

 

RQ-7A/B影子200是美国陆军于1999年12月选用的一款无人机(此前被称为战术无人机)来满足旅级部队对无人机的需求,支援地面机动指挥官。该机采用滑轨弹射起飞,借助拦阻装置回收。机上装有一套安装在万向支架上的光电/红外传感器,其图像可通过C波段视线数据链实时转发。


RQ-7B是RQ-7A的改进型,安装了高带宽的战术通用数据链,翼展增大了16英寸,增加燃油容量后续航时间延长到7小时,装有一台改进的飞控计算机。2002年9月,该机被批准进入批量生产并形成初始作战能力,首架于2004年8月交付。具体参数见下图。

 

RQ-7A 影子200战术无人机

长:3.4米;宽: 3.9米;高: 1.00米;空重: 75千克;最大起飞重量: 149千克;动力装置:1个38马力的旋转活塞发动机;最大速度: 207千米/时;最大航程:78千米;实用升限: 4570米;传感器:Tamam POP 200/300。


RQ-7可以探测到距离陆军旅战术作战中心125千米外的目标,从2003年开始,影子无人机就在“伊拉克自由战争”中给美国和盟国部队提供帮助。2011年,美国海军为了满足阿富汗战场的需要,在RQ-7B影子无人机的机翼下加装了一对能用于通信中继、信号情报和电子攻击的吊舱,提高了其侦察与攻击能力。在伊拉克和阿富汗,美国陆军和海军陆战队装备的影子无人机共出动37000飞行架次,总共飞行超过18万小时。



RQ-1A/B捕食者无人机、MQ-1B/C灰鹰无人机



美国空军的RQ-1捕食者无人机,是美军目前一种重要的远程中高度监视侦察系统。其来源于1994年的先进概念技术演示(ACTD)项目,1997年转变为空军项目。2001年,空军成功演示了该机使用“海尔法”(Hellfire)反坦克导弹的能力,并因此将其编号由RQ-1改为MQ-1,如MQ-1B、MQ-1C。


典型的捕食者无人机系统包括四架无人机,一个地面控制系统和一个“特洛伊精神II”数据分送系统。无人机本身的续航时间高达40小时,巡航速度126千米/时。飞机本身装备了UHF和VHF无线电台,以及作用距离270千米的C波段视距内数据链。机上的两色DLTV光学摄影机采用了955毫米可变焦镜头。高分辨率的前视红外系统有6个可调焦距。诺斯罗普·格鲁门公司的合成孔径雷达为“捕食者”提供了全天候监视能力,分辨率达到了0.3米的精度。在伊拉克战争中,捕食者曾与米格-25交战,使得该机成为了第一种直接进行空空战斗的无人机。


MQ-1B无人机是由捕食者无人机改装而成的侦察打击一体化无人机,该机可挂载两枚“海尔法”导弹,在2007年阿富汗战争中摧毁了一辆塔利班坦克。而新款MQ-1C灰鹰无人机除了增加使用精确制导武器攻击地面或空中目标的能力外,还具备一定的电子战能力和隐身能力。


雷声公司已为美国陆军的MQ-1C灰鹰无人机提供了两部网络电子战遥控系统,以支持其电子战能力。这些电子战载荷将作为机载电子战系统,对敌方通信系统实施干扰,在反介入环境下为作战人员提供关键的干扰能力。诺斯罗普·格鲁门公司为MQ-1C灰鹰无人机提供了44部星光广域监视雷达。AN/ZPY-1星光(小型轻量级型战术雷达)是一种合成孔径雷达,重29.5千克,是各种载人和无人机执行关键战术侦察任务的理想装备。该系统能够进行全天候大范围监控、探测固定和移动目标。

 

RQ-1“捕食者”无人机

长:8.22米;宽:14.8米;高:2.1米;空重:512千克;最大起飞重量: 1020千克;动力装置:1×115马力Rotax 914F;涡轮增压四缸发动机最大速度:217千米/时;最大航程:3704千米;实用升限:7620米;武器:2×AGM-114地狱火导弹;2×AIM-92 螫刺。


A160T蜂鸟



A160T蜂鸟是下一代垂直起降无人机。基于水面平台,能执行多样任务,具有更高的升限和载荷能力,能为特种作战和海军陆战队的地面行动提供近距离空中支援。具有悬停升限15000英尺、巡航升限30000英尺、有效载荷300-1000磅、负载为300磅时续航能力10小时、巡航速度60节。2008年11月下旬,波音公司研制的A160T无人机在试飞中首次实现了齿轮变速,标志着关键技术达到了设计目标。与此同时,波音公司开始向美国特种作战司令部(SOCOM)陆续交付lO架A160T,用于承担作战测试与评估。在历经了长达10年的研制与发展后,A160T已经日趋成熟,正在紧锣密鼓地验证各种任务载荷,尝试逐步扩大作战用途,发展成为美国军事行动的新利器。



MQ-9收割者无人机



MQ-9收割者无人机由美国通用原子航空系统公司研制生产,是捕食者的改进型,主要用于发现和打击关键敏感目标,也可作为情报收集平台。2001年首飞,2004年开始装备部队,每架飞机的价格约为6910万美元。目前美军已经大量装备,数量达112架。


该机的动力装置为1个提供900轴马力的TPE331-10GD涡轮发动机,可在5万英尺(15240米)高度持续飞行超过24小时。机长36英尺(11米),翼展66英尺(20.1米),有效载荷(油、弹)3750磅(1701公斤)。相关参数见下图。


MQ-9收割者无人机系统中的无人机可使用自身的传感器跟踪目标,利用所搭载的轻型空-地导弹和制导炸弹进行攻击,或将瞄准信息传输给其他攻击平台。


该机目前使用的传感器是美国雷神公司的“B型多光谱瞄准系统”(MTS-B),以及一台合成孔径雷达和一台激光测距仪/目标指示器。可使用的武器包括AGM-114型空地导弹和227公斤级的GBU-12型制导炸弹,美空军还希望能为该机集成227公斤级的JDAM GBU-38和113公斤级的SDB GBU-39型制导炸弹。该机最多可同时携带8枚GBU-39。


一套MQ-9系统包含4架无人机、一个地面控制站和一套捕食者主卫星链路。综合传感器组件包括具有移动目标指示能力的合成孔径雷达及安装在一个转塔内的光电/中波红外传感器、一台激光测距仪和一台激光目标照射器。该机的机组人员包括一名飞行员和一名传感器操作员。


MQ-9收割者无人机

 

长:11米;宽:20.1米;高:11米;翼展:20.1米;空重:1676千克;最大起飞重量: 4760千克;实用升限:15240米;动力装置: 900轴马力 1×TPE331-10GD涡轮发动机最大速度:370千米/时;最大航程:3022千米;传感器:光电/红外/激光测距仪/激光指示器/合成孔径雷达/移动目标指示器;武器:2×AGM-114地狱火导弹;2×GBU-12 JDAM;2xGBU-38 JDAM。 

 

MQ-8B火力侦察兵舰载无人机



MQ-8B火力侦察兵舰载无人机是美国海军和海军陆战队为了实施侦察、目标定位和精确打击,由RQ-8A改型而成的无人机。MQ-8B采用四桨叶主旋翼,改进了动力传动系统,增大了有效载荷和续航能力,飞行高度超过20000英尺(6096米),最大航时超过8小时。该机由美国海军的濒海战斗舰(LCS)搭载,2007年1月在美国海军位于马里兰州帕图克森特河的试验场首次试飞,2008年底形成初始作战能力。


该型机发射装置包括光电/红外线扫描仪和激光测距仪。装备先进的电子光学与红外传感设备,可为军方提供精确度极高的侦查、情报与监控信息。装备有地狱火导弹和激光引导炸弹,在导弹发射后还可评估目标损伤情况。机上采用的战术通用数据链包括空中和地面两个数据终端,带宽可达到10.71兆比特/秒,可传送摄像机、激光器、红外瞄准传感器以及激光指示器/测距的数据,实现无人机与战舰上控制站的无缝连接。


MQ-8B火力侦察兵舰载无人机配有先进的高精度打击武器系统,在海军陆战队发起军事行动时,可精确指示目标,在150海里范围内将情报传回地面控制站,引导海军和海军陆战队的武器对目标实施精确打击。


MQ-8B火力侦察兵舰载无人机

 

旋翼直径:8.39米;尾桨直径:1.3米;机身长(尾桨旋转):15.54米;空重:660千克;防滑轨道:1.75米;最大起飞重量:1293千克;任务燃油重量:360千克;最大飞行速度:278千米/时;巡航速度:200千米/时;实用升限:6096米;动力装置:450马力Rolls-Royce 250-C20涡轴。



RQ-4A/B全球鹰/MQ-4C海神无人机



RQ-4全球鹰无人机可以实现视距内或超视距操作,将其数据发往空军分布式通用地面系统(DCGS)或者其它节点,包括用于开发和分发的军队战术开发系统(TES)。RQ-4全球鹰无人机包括四个批次,两种基本型:RQ-4A和RQ-4B,具体参数见下图。而海军使用的该类机型为MQ-4C海神。


  • 第一批次的RQ-4A全球鹰无人机装备有光电、红外和合成孔径传感器。


  • 第二批次的RQ-4B在RQ-4A的基础上装备战场空中通信节点。空中通信节点在16号数据链、空情数据链和综合广播系统间充当战术数据链网关,三种系统的使用者可共享信息并形成通用战术画面。空中通信节点提供以因特网协议为基础的网络能力,所以军事网络可以在所有既安全又开放的因特网联接上进行交互,分享内容。空中通信节点提供了“跨界”的军用、民用和商用通信系统的能力。


  • 第三批次的RQ-4B对综合传感器组合进行了增强,装备有光电、红外、合成孔径雷达和机载信号情报有效载荷。第四批次的RQ-4B装备多平台雷达,具备高分辨率的合成孔径成像的主动电子扫描阵列雷达、高分辨率成像和地面移动目标指示器数据。


RQ-4全球鹰无人机的地面站包括一个发射和回收单元、任务控制单元。飞行控制人员两名(1名负责任务控制单元,1名负责发射和回收单元),传感器操作手1名,另外的保障人员包括质量控制管理1人,通信技师1人。


美空军已三次成功地将全球鹰投入战场:第一次是在2001年的阿富汗战争期间;第二次是在2003年的伊拉克战争期间;第三次是2011年3月开始的多国部队针对利比亚的军事行动。在阿富汗战争中,全球鹰执行了50次作战任务,累计飞行1000小时,提供了15000多张敌军目标情报、监视和侦察图像,还为低空飞行的捕食者无人机指示目标。

 

RQ-4全球鹰无人机

长:43.96/47.7英尺(A/B型);宽:115.8/130.9英尺(A/B型);高:4.6米;空重:3850千克;最大起飞重量:11612千克;动力装置:1个7050磅推力的涡扇发动机;最大速度:340/320节(A/B型);最大航程:22224千米(A型);升限:6.5万/6万英尺(A/B型);有效载荷:2000/3000磅(A/型)注:A型即RQ-4A;B型即RQ-4B。


海军版的RQ-4名称为MQ-4C海神,主要用于海上侦察和监视,美国海军计划采购68架,作为美国海军广域海上监视(BAMS)项目的无人机,目前尚未交付。MQ-4C无人机具有续航时间长、范围广、载荷技术先进、作战使用灵活、作战经济性佳等优点。可向空中、海上和地面部队实时传送信息,进行海上监视、敌方作战信息搜集、战斗伤评估、港口监视、通信中继,还支持海上封锁、水面战、对地攻击、作战空间管理和为海上打击任务提供目标指示等,是美国海军大力发展的一型无人机。


针对海上情报侦察监视任务,MQ-4C海神无人机的传感器进行了一定改进。其能携带的载荷包括多功能主动传感器有源电子扫描阵列雷达、MTS-B多频谱目标系统、AN/ZLQ-1电子支援措施系统以及自动识别系统。该电子支援措施系统实现了全数字化,可实现特定发射器识别功能;自动识别系统能够提供由舰船移动VHF广播得到的信息。MQ-4C无人机能够携带360度视角的传感器组件,在海上和近海地区执行大范围的实时情报侦察监视任务。


MQ-4C无人机将与P-8A联合形成一个由无人机与有人驾驶反潜飞机混合编队的全球海上监视、情报、侦察和攻击网络,向舰队提供持久的海上情报、监视和侦察数据搜集与分发能力,提高对战场的态势感知能力,预计2015年形成初始战斗能力。

全球鹰集成传感器





文章来源:《武器与装备研究选编国际防务科技丛书(2015年第5期,总第15期)中国电子科学研究院管理研究中心编译/ 图片来自于原报告或互联网。



《武器与装备研究选编》

第一部分:美国航母研究报告


美国航母研究报告(一):美国航母的过去与未来

美国航母研究报告(二):航母信息网络环境与CANES

美国航母研究报告(三):航母的眼睛——航母预警探测系统

美国航母研究报告(四):航母通信系统→卫星远距离通信

美国航母研究报告(五):航母通信系统→战斗部队战术网

美国航母研究报告(六):航母通信系统→数据链系统

美国航母研究报告(七):航母武器系统→海麻雀与密集阵

美国航母研究报告(八):航母武器系统→海拉姆与高能激光武器

美国航母研究报告(九):航母武器系统→美海军电磁轨道炮


《武器与装备研究选编》

第二部分:国外预警机研究报告


国外预警机研究报告(一):发展历程+预警机地图

国外预警机研究报告(二):美国E-3系列“望楼”预警机

国外预警机研究报告(三):美国E-2C,E-2D舰载预警机

E2系列舰载预警机概览  E-3预警机发展历程  强势对比:E2C与E2D作战能力大公开!

国外预警机研究报告(四):俄罗斯A-50系列与澳大利亚/土耳其/韩国E-7A预警机

国外预警机研究报告(五):以色列“费尔康”与G550“湾流”预警机

国外预警机研究报告(六):瑞典“爱立眼”与 英国“海王”预警直升机

国外预警机研究报告(七):俄罗斯卡-31与意大利EH-101“灰背隼”

国外预警机研究报告(八):现役预警机雷达设计

国外预警机研究报告(九):世界在研预警机现状

国外预警机研究报告(十)E-2D预警机作战性能分析:电子信息系统组成

国外预警机研究报告(十一)E-2D预警机作战性能分析:E-2D与E-2C·作战性能对比

国外预警机研究报告(十二)E-2D预警机作战性能分析:E-2D预警机关键技术

国外预警机研究报告(十三)E-2D预警机作战性能分析:E-2D与NIFC-CA系统

国外预警机研究报告(十四) 预警机典型作战应用:预警机在网络中心战中的作用

国外预警机研究报告(十五) 预警机典型作战应用:预警机与海上编队协同作战样式分析

国外预警机研究报告(十六)预警机典型作战应用:预警机与空中编队协同作战样式分析

国外预警机研究报告(十七) 预警机发展趋势

国外预警机研究报告(十八) 启示与建议


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