无人作战飞机的路线斗争

2013-05-06    作者:晨枫

点击:
A A

  一般认为,过去 20 年里最重要的军事技术进步来自于两个方面:精确制导弹药和无人机。精确制导弹药是另外一个话题,但无人机的作用已经超过早期的侦察、通信中继、反雷达等作战支援任务,开始承担直接的战斗任务。在可预见的未来,无人作战飞机将成为航空科技和空军战略战术的重要组成部分,不过无人作战飞机的发展正在面临一个微妙的转折点。无人作战飞机最终或许会承担空战任务,但在可预见的将来,无人作战飞机的主要任务还是对地攻击,这一点在各国和各军种之间没有太大的分歧。但无人作战飞机作为有人对地攻击飞机的替代,还是作为有人对地攻击飞机的补充;以自主作战为主,还是以人工监控为主,这是一个很大的分歧,而且正在美国海军和美国空军的无人作战飞机研发计划中体现出来。

  美国国防先进研究计划局(简称 DARPA)在 2000 年向波音和诺斯罗普各拨款 200 万美元,研究无人作战飞机的问题,包括在海洋环境的抗腐蚀、航母上的起落、甲板和机库运作、与海军指挥通信体系的整合、与舰队强电磁环境的电磁相容性等问题。诺斯罗普的方案为 X-47A,这是一种无垂尾的纯飞翼设计,平面形状像一个梭镖头,或者说像前缘比后缘更尖锐的菱形,采用全复合材料构造。单台 JT-15D 涡扇的推力只有 14.2 千牛,但对于这架正常起飞重量只有 2.2 吨的小飞机来说够用了。进气口在机背,还有 S 形进气道,但为了控制成本,喷口是简单圆形,没有任何雷达或者红外隐身的考虑。一年后的 2001 年 7 月 30 日,X-47A下线,2003 年 2 月 23 日首飞成功。X-47A 具有机内武器舱,可以携带一枚 225 千克的训练炸弹,但 X-47A 没有进行过投弹试验。X-47A 没有着陆尾钩,也没有航母甲板上停放必须的系留挂钩,维修舱盖缺乏专门设计的固定搭扣,甲板上的风一大,就吹得乒乓乱响。2006 年 2 月,DARPA 的计划中止,美国海军和美国空军分道扬镳,美国海军按 X-47B 继续研发无人作战飞机。

X-47A 具有完美的隐身外形设计(除尾喷口外)

  X-47B 比 X-47A 更大,起飞重量和 F-16 相当,航程约 4,000 公里,留空时间 6 小时以上。和 F-16 一样,采用一台普拉特惠特尼 F100-220 涡扇发动机作为动力,但速度为高亚音速,巡航速度为 0.45 马赫,甚至低于民航客机。和 X-47A 的梭镖形平面形状不同的是,X-47B 采用人字形平面形状,或者说把菱形的两侧沿前缘向外向后延伸,形成机翼,后缘则呈 W 形。从隐身来说,梭镖形是雷达反射特征最低的,没有和前进方向或者侧向垂直的边缘或平面。如果左前右后和右前左后的边缘也两两对齐的话,那就是理想菱形,只在两个方向上形成回波尖峰。F-117 的前身 Have Blue 在初始设计时就是梭镖形的。但梭镖形或理想菱形没有机翼,完全靠升力体产生升力,气动控制面的控制力矩很短,飞行稳定性特别糟糕,所以 Have Blue 后来实际飞行时,改成人字形平面,既增加升阻比,也增加气动控制力矩,不过隐身性能略有损失。B-2 的原始设计是简单人字形平面,也是由于静态稳定性裕度太低,只有把原本简单 W 形的后缘改成双 W 形,增加靠后的气动控制面,帮助提高静态稳定性,但基本布局依然是人字形的。X-47B 的人字形的机翼部分前缘后掠角小于菱形部分,有利于增加翼展和展弦比,增加升力,也改善中低速的升阻比,但隐身性能稍受损失。

X-47B 重新设计了机翼,增加了升阻比

X-47B 具有完善的舰载起降设备

  X-47B 是按照作战飞机的重量和尺寸设计的,而不单是研究机。X-47B 解决了 X-47A 的上舰问题,也有一个全尺寸机内弹仓。不过 X-47B 没有火控系统,只能进行武器投放试验,不能试验完整的攻击程序,尤其是不能试验从任务下达、目标捕获、目标识别和确认、防空火力压制(包括电子对抗)、攻击效果评估的实战全过程。X-47B 计划装载红外、光电、合成孔径雷达、电子侦察和测向侦听等设备。不过 X-47B 将重点试验航母上的运作,包括任务规划、自主起飞、自动编队飞行、远程任务更新、自主空中加油、自主着陆等技术,这是舰载无人作战飞机的技术基础。X-47B 在 2011 年 2 月 4 日在加利福尼亚的爱德华空军基地首飞成功,计划 2013 年开始上舰试验。X-47B 可以挂载 2,000 公斤的炸弹,更大的 X-47C 计划挂载能力达到 4,500 公斤。

X-47B 的内置弹舱载弹量 2,000 公斤,确实在一定程度上可以取代 F-35C

X-47B 三面图

  波音 X-45 是 DARPA 计划的另一部分。X-45 也经历了几代演进。在气动设计上,X-45A 是比 X-47B 更夸张的人字形,机体部分不再是菱形,而是拉长的六边形,两侧靠后的位置延伸出一对机翼。相对于 X-47B 来说,X-45A 的设计比较传统,可算是高度隐身修形的传统机体-机翼布局,只是没有平尾和垂尾。第一架 X-45A 在 2002 年 5 月 22 日首飞,第二架随后也首飞成功。X-45A 最初是为防空压制研制的,用于在高威胁环境下攻击敌人的雷达、指挥中心和导弹阵地。相对长大的机体有全尺寸机内武器舱,用于武器投放试验。2004 年 4 月 18 日,X-45A 在爱德华空军基地成功地进行了首次投弹试验。250 磅的制导炸弹准确地击中了目标。X-45A 具有高度自主飞行能力,2004 年 8 月 1 日,成功地进行了单人同时控制两架 X-45A 的试验。2005 年 2 月 4 日,在一次模拟巡逻-攻击中,两架 X-45A 在空中巡逻,接到攻击命令后,在自动评估两机的距离、挂载武器的种类和数量、燃油状态后,自动确定由最近的那架 X-45A 执行攻击。地面控制确认自动决策后,其中一架 X-45A 自动改变航向,转入攻击航线,并成功地执行了攻击。在此期间,另一个隐蔽目标突然出现,第二架 X-45A 自动转入攻击,也在模拟攻击中摧毁了目标。这是自主巡逻、自主攻击能力的重要演示,验证了比预案攻击难度高得多的对突发目标的自动识别和攻击,代表了无人作战飞机发展的里程碑。这两架 X-45A 现在华盛顿国家航空航天博物馆和代顿美国空军博物馆里陈列展出。波音对于全自主飞行不陌生,80 年代的“秃鹫”就是自主起飞、巡航和降落的。

X-45A 机腹下有两个纵列的狭长弹舱

X-45A 的尾喷管 隐身处理

  波音随后设计了 X-45B 和更大的 X-45C,两者采用更“纯粹”的人字形布局,前缘较为尖锐,后缘是浅 W 形,进气口依然在机背。诺斯罗普 X-47 系列也采用机背进气口,这不仅改善隐身,还简化了机腹的设计,有利于布置大型机内武器舱。X-45 家族里最大号的 X-45C 依然比 X-47B 小,采用一台通用电气 F404 涡扇发动机,较小的 X-45A 索性采用小巧玲珑的霍尼韦尔 F124 涡扇。2006 年,美国空军中止了 X-45 计划,但波音转向美国海军,以 X-45C 为基础,推出具有航母起飞着陆能力的 X-45N,不过诺斯罗普最终以 X-47B 赢得了美国海军的研发合同。

X-45B 是 X-45A 的放大型,气动外形没有变化

X-45B 的尺寸相当于 F-16

2007 年下线的唯一一架 X-45C,后被改装为“鳐鱼”原型机

X-45N 是 X-45C 的放大型,增强了内部结构

最新评论

相关阅读
推荐文章
回首页
电脑版 触屏版 网站地图
空军之翼版权所有