“火力”-X無人直升機(jī)的基礎(chǔ)是貝爾公司的ARH-70計(jì)劃所用的貝爾407型直升機(jī)。
西科斯基飛機(jī)公司的UH-60A“黑鷹”直升機(jī)樣機(jī)在1974年第一次飛行的時候,可能沒有人會想到日后有一天飛機(jī)能夠作無人駕駛飛行。可是,過了25年以后,一項(xiàng)名為載人/無人空中補(bǔ)給直升機(jī)計(jì)劃(Project MURAL)會在短短幾個月的時間里驗(yàn)證無人飛行理論。
西科斯基飛機(jī)公司的總裁兼CEO 杰夫 皮諾(Jeff Pino)最近談到了他們的交付可選載人無人“黑鷹”直升機(jī)計(jì)劃。他的想法是在直升機(jī)座艙中設(shè)置一個控制裝置,使直升機(jī)能夠在一名或兩名飛行員的操縱下飛行或者自主飛行。“黑鷹”直升機(jī)在自主飛行時,可以獨(dú)自完成任務(wù),或者幾架無人直升機(jī)在編隊(duì)中跟隨載人領(lǐng)航直升機(jī)飛行?,F(xiàn)在,西科斯基飛機(jī)公司的想法的重點(diǎn)發(fā)生了一些改變,正在集中精力形成無人的或可選載人的貨物運(yùn)輸能力。
載人/無人空中補(bǔ)給直升機(jī)計(jì)劃是西科斯基飛機(jī)公司與美國陸軍的航空與導(dǎo)彈研究開發(fā)和工程中心共同執(zhí)行的,目的在于提交一款能夠在戰(zhàn)場完成條件惡劣且枯燥的吊運(yùn)任務(wù)的“黑鷹”直升機(jī)。計(jì)劃在往下的幾個月里使用2架裝備有視線系統(tǒng)進(jìn)行遙控自動駕駛的“黑鷹”直升機(jī)中的一架空運(yùn)4,000千克的載荷。
西科斯基飛機(jī)公司的有關(guān)人士說,目前像“黑鷹”直升機(jī)之類的飛機(jī)可能一天就飛行五個到六個小時,其余時間就是保養(yǎng),利用率較低。有了可選載人飛行能力之后,其利用率就有可能提高。西科斯基飛機(jī)公司自從2008年以來就開展了載人/無人空中補(bǔ)給直升機(jī)方面的工作,已經(jīng)仔細(xì)檢查了作戰(zhàn)模擬概念,知道在模擬環(huán)境中飛機(jī)如何使用,經(jīng)過了設(shè)計(jì)評審,準(zhǔn)備在2011年初進(jìn)行第一次飛行。
飛機(jī)裝有遙控自動駕駛裝置相當(dāng)重要,可以簡化可選載人無人機(jī)的綜合過程。這種綜合更多地依靠軟件更新,而不是硬件開發(fā)。這樣的飛機(jī)能夠在條件更差的極端環(huán)境中使用,甚至可以在風(fēng)速達(dá)50節(jié)的情況下飛行。西科斯基飛機(jī)公司是為數(shù)不多的開發(fā)了直升機(jī)遙控自動駕駛技術(shù)的直升機(jī)制造商之一,可以在2015年前后將完全集成的可選載人無人機(jī)飛行系統(tǒng)安裝到已有的西科斯基飛機(jī)公司直升機(jī)上。該公司最近演示了他們所說的自主編隊(duì)飛行,目的是通過常規(guī)飛行自動化來減輕直升機(jī)飛行員的工作負(fù)擔(dān)。他們認(rèn)為類似的原則也可以用于直升機(jī)的空中加油,使機(jī)組能夠更為順利地與加油機(jī)連接。
計(jì)劃制造載人的和選擇載人的“黑鷹”直升機(jī)只是現(xiàn)在將傳統(tǒng)的直升機(jī)變換成無人直升機(jī)或者隨意載人無人直升機(jī)的趨勢中的一個例子。
現(xiàn)代直升機(jī)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)原則是衡量最終產(chǎn)品的砝碼,超出任何關(guān)鍵參數(shù)可能會導(dǎo)致有效載荷減少,燃料容量降低,續(xù)航能力下降以及性能低下,而由此所產(chǎn)生的問題可能造成為時數(shù)月的延期和重罰,工程師們不得不采取折中措施來減少載荷?,F(xiàn)代無人機(jī)是由于迫切需要而迅速發(fā)展起來的,因此開發(fā)人員指望利用已有的直升機(jī)設(shè)計(jì)并將其變換成無人直升機(jī)平臺是完全可以理解的。
這樣的無人直升機(jī)包括波音公司的基于AH/MH-6系列輕型直升機(jī)的H-6U“小鳥”無人直升機(jī),諾斯羅普格魯曼公司的基于貝爾407型直升機(jī)的 “火力”-X(Fire-X)無人直升機(jī),和歐洲航空防務(wù)與航天集團(tuán)的基于法國Guimbal 公司的Cabri G2雙座輕型直升機(jī)的Orka無人機(jī)(尚處在設(shè)計(jì)階段)。此外,諾斯羅普格魯曼公司的MQ-8“火力偵察兵”無人機(jī),雖然不是基于現(xiàn)有的直升機(jī)設(shè)計(jì),但是卻利用了西科斯基飛機(jī)公司的S-434輕型直升機(jī)的許多部件。
將全尺寸的直升機(jī)變換成無人機(jī)具有多種好處。在載人機(jī)里,人是一個最脆弱的部分,因此沒有飛行員的無人機(jī)所帶來的最為明顯的好處就是能夠釋放重量儲備來提升續(xù)航能力和增加有效載荷。在載人機(jī)里,不但飛行員本身,而且維持機(jī)組在飛行中的生存和舒適的裝備在飛機(jī)重量中占了相當(dāng)大的一部分。因此去掉這些項(xiàng)目具有明顯的性能優(yōu)勢。西科斯基飛機(jī)公司以及其它公司都表明了,可靠的數(shù)字飛行控制系統(tǒng)和現(xiàn)代四軸自動駕駛儀能夠取代飛行員,同時全規(guī)范數(shù)字引擎控制(FADEC)系統(tǒng)可以在各種情況下給出所需要的動力。去除機(jī)組和相關(guān)裝備能夠產(chǎn)生巨大的重量儲備,節(jié)省的空間可以用來放置更多的燃料箱以增加續(xù)航能力,也可以放置收集情報的有效載荷,甚至加裝武器。
雖然有時購買和操作全尺寸的無人直升機(jī)比相應(yīng)的載人機(jī)花費(fèi)要更大一些,但是它們確實(shí)更加合算。無人直升機(jī)續(xù)航時間更長,可以覆蓋更大的范圍,可以裝載更多的有效載荷。例如,一架海軍艦艇上的全尺寸無人直升機(jī),其燃料容量比載人直升機(jī)大,可以覆蓋的水域也比較大。
將大量生產(chǎn)的直升機(jī)改型成為無人直升機(jī)的另外一個好處是可以使用與載人機(jī)相同的零部件,可以使用已經(jīng)建立的支援系統(tǒng)。而且這并不影響無人機(jī)完成枯燥的,危險的和條件惡劣的任務(wù)。
各國海軍越來越注重分析考察無人直升機(jī)在執(zhí)行垂直補(bǔ)給、通信中繼、超視距海面搜索和超視距監(jiān)視這些任務(wù)中的潛力。領(lǐng)頭的要算美國海軍, “火力偵察兵”無人偵察直升機(jī)已經(jīng)證明了它的垂直起落無人機(jī)概念。當(dāng)2009年底這種無人直升機(jī)部署到加勒比海的時候,就幫助美國海岸警衛(wèi)隊(duì)抓獲了一艘毒品走私快艇。在走私快艇到一條漁船上加油前,無人直升機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地對它跟蹤了幾個小時。然后,麥金納尼號軍艦靠上去,查抄了60千克可卡因。此前,嫌疑犯還將大約200千克毒品拋出船外。“火力偵察兵”無人偵察直升機(jī)續(xù)航力強(qiáng),因此海岸警衛(wèi)隊(duì)能夠長久跟蹤運(yùn)動的目標(biāo),這是載人直升機(jī)不大可能做到的。例如,西科斯基飛機(jī)公司的“海鷹”直升機(jī),難以長時間監(jiān)視而不返回去加油,而且飛機(jī)的個頭大,噪音大,比較容易被走私份子發(fā)現(xiàn)。[page]
諾斯羅普格魯曼公司從開發(fā)“火力偵察兵”無人偵察直升機(jī)取得了經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),于是與貝爾公司合作,以貝爾407型直升機(jī)為基礎(chǔ),開發(fā)較大的旋轉(zhuǎn)翼無人機(jī)。貝爾407型直升機(jī)此前廣泛用于執(zhí)法、空中救護(hù)和飛行訓(xùn)練。“火力”-X無人直升機(jī)正在聯(lián)合開發(fā)之中,計(jì)劃于2010年底之前進(jìn)行第一次無人飛行,希望滿足美國海軍的中程無人直升機(jī)要求。貝爾公司的XworX研究開發(fā)技術(shù)部制成了用于飛行試驗(yàn)的可隨意載人無人機(jī),不過正式使用時將是完整的無人機(jī)。“火力”-X無人直升機(jī)將保留貝爾407型直升機(jī)的性能,最大巡航速度達(dá)到135節(jié),同時會大大增加航程。標(biāo)準(zhǔn)貝爾407型直升機(jī)的最大續(xù)航時間不足4個小時,但是去掉諸如座椅和機(jī)艙絕熱裝置之類的非任務(wù)所必須的裝備并且裝上4個輔助燃料箱以后,最大續(xù)航時間能夠增加到16個小時。“火力”-X無人直升機(jī)最大續(xù)航時間差不多是“火力偵察兵”的2倍,因此能夠作為穩(wěn)固持久的監(jiān)視平臺使用。
諾斯羅普格魯曼公司的有關(guān)人士說,由于美國陸軍在過去的幾年里提出垂直無人機(jī)的要求,公司對于現(xiàn)有的直升機(jī)平臺做了廣泛的分析,以確定哪一種直升機(jī)適合作為垂直無人機(jī)家族中的下一個成員。研究的結(jié)果選擇了貝爾407型直升機(jī),這種直升機(jī)技術(shù)成熟,為聯(lián)邦航空管理局所認(rèn)可,自從1996年以來一直在進(jìn)行商業(yè)生產(chǎn)和服役。貝爾407型直升機(jī)已經(jīng)生產(chǎn)了1千多架,累計(jì)的飛行時間超過了250萬小時,因此對其可靠性和包括其所有者和運(yùn)行成本在內(nèi)的各個方面都相當(dāng)了解。將“火力偵察兵”無人直升機(jī)的結(jié)構(gòu)體系與貝爾407型直升機(jī)平臺綜合在一起,就形成了一款性能可靠風(fēng)險很低的無人機(jī)。這種無人機(jī)的開發(fā)和生產(chǎn)成本很低,只是全新的無人機(jī)結(jié)構(gòu)體系的很小一部分。
“火力”-X無人直升機(jī)于2010年10月和11月進(jìn)行了載人驗(yàn)證飛行,確定了飛機(jī)的配置,打算從德克薩斯州沃思堡的制造廠轉(zhuǎn)場到美國陸軍在亞利桑那州的尤馬試驗(yàn)場進(jìn)行無人飛行試驗(yàn)。
亞利桑那州也是另外一種無人機(jī)化直升機(jī)的產(chǎn)地,自從2004年9月以來波音公司一直在飛H-6U型“小鳥”無人直升機(jī),不過直到2006年7月以后才真正成為無人直升機(jī)。常規(guī)的H-6U型“小鳥”載人直升機(jī)一直是美國陸軍第160特種作戰(zhàn)飛行團(tuán)的輕型攻擊平臺,而其試驗(yàn)型無人機(jī)通常用來作為試驗(yàn)平臺,廣泛地試驗(yàn)各種技術(shù)。迄今為止的多次試驗(yàn)證實(shí),H-6U型“小鳥”無人直升機(jī)可以由AH-64“阿帕奇”載人直升機(jī)的機(jī)組通過其傳感器控制并使用其武器系統(tǒng),甚至可以將“阿帕奇”載人直升機(jī)放置在數(shù)英里之外的地面上。
波音公司認(rèn)為更為重要的是,正在試驗(yàn)型無人機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)的飛行控制系統(tǒng)有可能用來將各種現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)翼飛機(jī)改型成為無人機(jī)或者隨意載人無人機(jī)。2011年,試驗(yàn)型無人機(jī)將由法國海軍進(jìn)行一系列試驗(yàn)。他們熱切地希望采用艦載無人機(jī)滿足超視距搜索和通信中繼的需要,與NH90之類的載人機(jī)一起完成作戰(zhàn)任務(wù)。法國海軍急于驗(yàn)證垂直起降無人機(jī)能夠應(yīng)對海上條件的挑戰(zhàn),正在與泰利斯公司、波音公司、法國軍備部和法國國有船舶制造商DCNS公司開展合作,以探索泰利斯公司開發(fā)的用以引導(dǎo)英國陸軍的“守望者”無人機(jī)自主著陸的Magic ATOLS系統(tǒng)能否在第5號海況的條件下引導(dǎo)垂直起降無人機(jī)可靠安全地著陸。
這樣看來,雖然采用全尺寸的直升機(jī)作為無人平臺使用能夠帶來明顯的好處,但是要使各種機(jī)組在不久的將來加入危險的無人機(jī)行列,改善安全性和有效性的開發(fā)工作還有相當(dāng)長的路要走。