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    無人機研究報告(五)美國:大型無人機RQ-180

    發布日期:2018-01-26我要投稿我要評論

    《武器與裝備研究選編》

    第三部分:無人機研究報告

    大型無人機RQ-180

    (五)

    世界各國無人機發展情況

    美國:大型無人機RQ-180

    大型無人機RQ-180

    RQ-180是由諾斯羅普·格魯門公司研制的高度保密的大型隱身無人機。該無人機將執行滲透ISR任務,該任務自SR-71于1998年退役后就暫無裝備可以承擔。RQ-180已處于試飛階段,該機展示了隱身與氣動效率一體化設計的最新成就。國防和情報官員稱該型隱身無人機系統已安排投產,計劃于2015年交付美國空軍作戰使用,主要用于執行情報、監視和偵察任務。

    據國防官員透露,RQ-180主要任務載荷包括有源相控陣雷達(AESA)和被動電子監視測量裝置之類的無線電傳感器,并具備執行電子攻擊任務的能力。

    該機的設計是美國空軍ISR裝備的關鍵性轉變,即裝備作戰環境從類似伊拉克和阿富汗的“寬松”環境,轉變為在“對抗”和“拒止”空域作戰,美國空軍目前裝備的“全球鷹”和“死神”都是針對前類環境進行設計的。新型隱身無人機是空軍決心在2014年后退役RQ-4B某系列(應為Block 30型)的支撐,雖然該決定遭到國會的否定。RQ-180的出現將昔日令人驚嘆的RQ-170“哨兵”變得黯然失色,因為前者具有更大的尺寸、更好的隱身性能和更大的航程。

    如果按照以往保密ISR飛機的使用模式,新型無人機將由美國空軍和中央情報局(CIA)聯合控制,由美國空軍快速能力辦公室負責項目管理,并由空軍負責飛行使用保障。根據美國空軍的事實說明,該模式已應用于RQ-170,該機隸屬美國空軍第30偵察中隊。

    2008年,諾斯羅普·格魯門公司的財務報告指出可能獲得一份美國保密無人機系統項目的合同,公司披露其綜合系統分部增加一筆價值20億美元的拖欠訂單。該部門先后承擔了B-2轟炸機、“全球鷹”無人機、“火力偵察兵”無人機和X-47B無人作戰飛機系統驗證機的研制。今年,諾斯羅普格魯門公司財務報告確認一型匿名無人機項目進入小批初始生產。

    除財務報告的披露外,公開的俯拍照片顯示位于加州帕姆代爾的諾斯羅普公司工廠和位于內華達州馬夫湖51區的空軍保密試飛中心均新建有可容納翼展超過130英尺(39.624米)的飛機的廠房和機庫。諾斯羅普·格魯門公司還在2010年進行了其帕姆代爾工廠設施的擴建,或許就是為保障RQ-180的生產。

    新型隱身無人機的出現解釋了某種不一致的原因:美國空軍官員一直頻繁要求新的滲透ISR能力。但是并無任何公開證據顯示該軍種已經計劃開發類似的飛機。

    美國空軍最高軍職采辦官員查爾斯·戴維斯中將表示,空軍在2014年后不會采購“全球鷹”,并希望將相關經費用于更高優先權的項目。在為取消“全球鷹”的采購計劃辯護時,戴維斯稱“我們不會在沒有認真考慮如何執行由U-2及其他保密平臺執行該類任務的情況下,提出這樣的設想。”但在公開的國會聽證會上被要求做更多解釋時,他表示“我們可能需要在另外的場合做更詳細的說明”。

    負責ISR的空軍副總參謀長羅伯特·奧拓中將表示,情報、監視和偵察任務的最高優先事項是“重新平衡和優化我們的一體化ISR能力”。他表示多類裝備的組合投資模式并非適用所有問題,空軍已在“寬松”環境的ISR裝備方面投資過多,必須向打贏“對抗”環境的裝備轉換。空軍將尋求有人無人平臺更加平衡的機隊,從而能夠在拒止空域執行穿透任務,并提供前所未有水平的持久性。

    奧拓表示美國在2014年以后具備購買和部署65支MQ-9“死神”和MQ-1“捕食者”戰斗巡邏編隊的能力,并可能將采辦優先權轉向諾斯羅普的新系統。

    上述公開陳述是一次即將采購新型秘密無人機數量問題內部爭論的副產品。一個明顯的共識是需要小規模“銀彈”部隊執行特殊的軍事和CIA任務,一支更大型的機隊能夠確保戰斗機和轟炸機對抗更大范圍的目標。頗具影響力的美國智庫——戰略與預算評估中心(CSBA)在2009年的一份報告中建議空軍建立5個中隊,每個中隊配屬10架高空隱身ISR無人穿透裝備。但是這樣一支大規模的機隊成本高昂,并需要與諸如聯合攻擊戰斗機、遠程打擊轟炸機等其他高優先級項目競爭資金。

    此外,如果美國采購更多的RQ-180秘密無人機,將很難使之處于保密狀態。歷史上,美國空軍一直拒絕在51區建立作戰部隊,原因在于在51區保持多個保密項目處于分離狀態十分困難。例如,工人時常被要求限制在室內活動,原因在于有其他保密項目在進行室外試驗。如果有一個項目是按照作戰節奏進行,那么這類中斷工作的情況將顯著增長。

    2013年4月,奧拓的前任,原負責ISR任務的副總參謀長拉里·詹姆斯中將承認空軍認識到需要更為廣泛地傳播保密項目的信息,以確保作戰指揮官更為充分地了解他們的能力。在回答《航空周刊》在華盛頓史汀生中心的問題時,詹姆斯表示空軍安排有涵蓋全部困難環境的項目,并正在開發新的能力。

    RQ-180源自諾斯羅普·格魯門公司的聯合無人作戰飛機(J-UCAS)項目。2005年底J-UCAS項目取消的主要原因是空海軍難以彌合的需求差異。海軍希望一型艦載無人機,最終走向了目前的X-47B項目。而空軍希望的是大型、遠程的“全球打擊的使能者”,具有比RQ-170更強大的能力,這就是目前的RQ-180。2007財年海軍預算文件顯示J-UCAS項目已在2005年12月分離為海軍驗證機項目(即后來的X-47B)和空軍的秘密項目。與此同時,諾斯羅普公開討論一系列翼展加大的X-47C構型,翼展最長的方案達到172英尺,配裝2臺通用電氣CF34發動機,并可攜帶1萬磅(4500千克)武器載荷。

    RQ-180比X-47C的概念略小,目前尚不清楚該機是否將執行打擊任務。該型機在尺寸和續航時間方面與“全球鷹”相似,最大起飛重量為32250磅(14641千克),可在距離基地1200海里(2222千米)位置持久停留24小時。相比較,小型的RQ-170進行執行5-6小時的任務。

    RQ-180最關鍵的特征是在F-117、F-22、F-35基礎上進一步提高全向寬頻雷達隱身能力。該項特征將有利于對抗來自各方向的低頻和高頻威脅。該設計還將隱身與超高效氣動布局融合起來,從而提高了飛行高度、航程和任務時間。

    該型機采用了諾斯羅普隱身的“無尾飛翼”布局設計,與X-47B類似,由大后掠角的中心體和細長的大展弦比外翼構成。諾斯羅普·格魯門工程人員(在該秘密項目公開前)公開宣稱與B-2的飛翼布局相比,(X-47B所采用的)該飛翼布局形式是可縮放和自適應的。RQ-180的中心體長度與體積能夠更大從而與飛機尺寸相適應。

    工業界官員表示計算流體力學顯示新型隱身無人機可以獲得與常規布局飛機相同的效率。對復雜三維流場的管理是獲得翼面更多層流的關鍵,也是設計隱身緊湊進排氣系統的關鍵,并最終實現了比B-2更輕且更具效率。

    氣動效率與隱身通常是互相矛盾的。B-2的“牙簽”狀前緣,即機頭和翼尖尖銳,而中部較厚,實質上就是隱身性能與氣動效率折中考慮的結果。保持后掠翼較大程度的層流本身就是一項成就,因為展向氣流容易導致湍流,考慮到存在來自進氣道溢出氣流的影響時就更是如此。

    對于層流和氣動效率的追求可能帶動了新的結構和制造技術的發展。諾斯羅普·格魯門公司于2007年收購的縮比復合材料(Scaled Composites)公司是是世界領先的大型復合材料機體結構制造商,能夠制造連續無緊固件的機體表面結構。

    發動機的集成通常是隱身設計的挑戰。蛇形進排氣系統(主要用于遮擋發動機部件的雷達反射)的長度和體積正比于發動機的直徑,原因在于管道的曲率半徑必須相應增加以避免發生畸變。此外,擁有較大直徑的更大涵道比發動機,與小涵道比發動機相比,往往更不容易進行流動畸變剪裁設計。這是為什么包括B-2在內的大多數亞聲速隱身飛機通常采用戰斗機發動機的無加力型,而此類發動機的燃油經濟性往往較差。

    RQ-180使用中等涵道比發動機,與X-47基本型概念采用的CF-34改進型發動機相似。該發動機可用推力預計超過“全球鷹”所采用的羅爾斯·羅伊斯公司的AE3007H,后者的推力為7600磅,從而具備更好的高度性能和更多的電力輸出以適應載荷的增加。

    在作戰使用時,RQ-180可以通過空中加油延長其航程,雖然尚不明確該機是否會采用該技術。2008年以前,諾斯羅普·格魯門公司一再聲明,基于X-47的飛機通過空中加油續航時間將增加到100小時。當然,需要對飛機部件進行相應的改進設計,以使其滿足長時間工作的需求。

    海軍在X-47B項目下進行了軟管加油試驗,但是采用的是有人機模擬試飛。空軍在2008年進行了獨立的試驗,采用硬式加油機和有人模擬機,但2008年以后,就未見關于無人機硬式加油的公開報道。

    在綜合了隱身和空氣動力學的最新成就后,RQ-180表明低可探測性仍舊可以應對諸如低頻雷達之類的新威脅。該型無人機所采取的技術也將成為研制美國空軍遠程打擊轟炸機(LRS-B)的基礎,也將成為B-2和其他遠程打擊裝備的補充。與其前代裝備相比,RQ-180表明了在未來作戰中,極其昂貴的“全能”平臺將被網絡化的協同系統家族所取代。

    文章來源:《武器與裝備研究選編》國際防務科技叢書(2015年第5期,總第15期)中國電子科學研究院管理研究中心編譯/ 圖片來自于原報告或互聯網。

    《武器與裝備研究選編》

    第一部分:美國航母研究報告

    《武器與裝備研究選編》

    第二部分:國外預警機研究報告

    國外預警機研究報告(一):發展歷程+預警機地圖

    國外預警機研究報告(二):美國E-3系列“望樓”預警機

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