来源 | 空天防务观察
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本文已发表于《国际航空》杂志2021年第12期。
海湾战争以来,无人机的军事应用潜力日益凸显,以美军“捕食者”系列为代表的开始频繁出现于中东等地区战场,察打一体无人机逐渐发展为特种作战甚至正面战场的重要航空装备。美军“捕食者”系列无人机是世界列装最多、飞行时长最长的中空长航时察打一体无人机,其中,空军列装的MQ-9A“死神”无人机是该系列发展和运用最为成熟的型号,近年来在多次作战行动中大放异彩。本文从研制历程、系统组成、最新进展、未来计划、部署运用等方面对MQ-9A“死神”无人机的发展与运用情况进行简要介绍。
一、研制历程
美军上世纪90年代即开展“捕食者”系列无人机的研发生产工作。1994年1月,美国通用原子航空系统公司获得一份3170万美元的先进概念技术验证项目合同,用于在“蚋蚊”750无人机系统基础研制“捕食者”中空长航时侦察无人验证机,1994年7月首飞。1995年验证机即被部署于波斯尼亚,执行战场侦察监视任务。1997年,该项目移交美空军,初始生产型系统编号为RQ-1A,正式开启“捕食者”系列发展之路,2006年左右,所有在役RQ-1B无人机系统升级多用途任务能力,编号改为MQ-1B,该机在阿富汗和伊拉克“自由行动”期间大量使用,协助执行侦察监视和定点清除等作战任务。
21世纪以来,全球反恐战场对无人机的使用需求不断增加,美空军开始在MQ-1B无人机基础上研制体型更大,可靠性更高、操作更为便捷的“捕食者”B系列无人机。2001年2月,首架安装涡桨发动机的改进型“捕食者”B无人机完成首飞,同年10月交付美空军使用,正式编号为MQ-9,目前已先后发展出MQ-9A“死神”和MQ-9B“天空卫士”两型。其中,MQ-9B“天空卫士”无人机符合北约组织STANAG-4671无人机系统适航要求,主要面向国际市场,并在世界范围内广泛开展适航取证工作,已获英国皇家空军等采购。MQ-9A“死神”无人机主要列装美空军等,目前已发展到第5批次(Block 5)阶段,最新的增程型(ER)通过机翼外挂燃料舱和安装加强型起落架进一步提升了续航时间。
图 1 通用原子航空系统公司研制的MQ-9A“死神”无人机
二、系统组成
平台构成方面,MQ-9A“死神”无人机采用大展弦比平直翼和倒V形尾翼布局,后机身下部安装带方向舵的垂尾,每套无人机系统包括1~4架无人机、1个地面指挥控制站、通信系统和相关的地面支援保障装备。MQ-9A“死神”无人机机长11米,翼展20米,实用升限15240米,最大起飞重量4763千克,最大任务载重1747千克,最大燃油负载1769千克,作战半径2964千米,续航时间27小时(增程型达36小时)。该机安装可收放的轮式前三点起落架,均为单轮,采用地面跑道滑跑起降方式,具备自主起降能力。动力装置方面,该机安装1台功率671千瓦的TPE331-10GD涡桨发动机,驱动一副麦考利螺旋桨系统公司的可变桨距推进式3叶铝制螺旋桨,发动机集成了数字电子发动机控制(DEEC)系统,可明显提高发动机在低空等使用场景的性能和燃油效率。
任务载荷方面,MQ-9A“死神”无人机采用高度模块化设计,可配装多型任务载荷,该无人机共有7个外部挂点,集成了符合美军标1760的外挂管理系统,可挂载武器或任务载荷吊舱。典型任务载荷的包括雷神公司的AN/AAS-52(V)“多光谱瞄准系统”B(MTS-B)、诺斯罗普•格鲁曼公司的AN/ZPQ-1或GA-ASI的AN/APY-8“山猫”合成孔径/地面移动目标指示雷达、激光测距仪/目标指示器、多模海上监视雷达、电子支援设备(ESM)、信号情报侦察设备、敌我识别装置应答机、柯林斯公司的AN/ARC-210(V)通信电台、视频与图像分发系统等。武器方面,该机可挂载8枚AGM-114“海尔法”空地导弹,或同时携带4枚AGM-114“海尔法”空地导弹及2枚重量为230千克的GBU-12“宝石路”激光制导炸弹。此外,还可携带GBU-38“杰达姆”炸弹、微型空射诱饵弹等。
图 2 挂载8枚AGM-114“海尔法”导弹的MQ-9“死神”无人机
飞控导航方面,MQ-9A“死神”无人机的飞控系统采用三余度设计,控制站包括两个相同的飞行/载荷操作台。执行任务时,通常预先由操作员将任务信息规划到控制站中,随后由无人机自主完成从起飞到着陆的整个任务过程,但攻击指令需要操作人员下达,地面操作员还可根据任务需求实时更新无人机飞行计划。MQ-9A“死神”无人机控制站可进行空基或舰基部署,也可由通用原子航空系统公司的小型便携性式控制台直接控制。MQ-9A“死神”无人机集成有诺·格公司的LN-100G惯导/全球定位系统,此外还可集成欧洲伽利略卫星导航系统,以提升通信链路稳定性。该机视距数据链工作在G/H波段(C波段),卫星链路工作在J波段(Ku波段)。
三、最新进展
美军MQ-9A“死神”无人机自研制列装以来,持续开展型号升级和改装工作,不断提升现有任务水平,拓展新的任务能力,融合新兴前沿技术,系统战技指标、互通互用性、可靠程度等不断提高。
一是持续开展基础能力提升,进一步提升实战化水平。MQ-9A“死神”无人机作为美空军运用最为广泛的无人机,对航程、载荷、通信、数据传输和处理等能力提出提出较高要求。2018年5月,通用原子航空系统公司获美空军寿命周期管理中心一份价值2.06亿美元的合同,为其在役MQ-9A“死神”无人机升级航程、超视距通信等能力。2021年4月,美空军、通用原子航空系统公司和L3哈里斯技术公司共同测试了MQ-9A“死神”无人机最新集成的防御电子支援系统(RDESS),该系统是一种宽谱、无源电子支援设备,可为无人机提供了防区外采集电磁信号能力,大幅提升该机在对抗环境下的电磁作战能力。
2020年6月,美国通用原子航空系统公司获得一份总金额1210万美元的合同,旨在升级MQ-9A“死神”无人机的地面控制站、高清显示器和“多情报灵巧处理”(MISP)相关套件,其中,高清相关套件主要用于提升MQ-9A“死神”无人机与地面控制站之间的数据传输带宽和质量。“多情报灵巧处理”套件是该公司与美空军研究实验室和BAE系统公司共同开发的双向数据架构,用于支持地面控制站和作战行动中心安全共享战场数据。该套件支持快速集成基于IP协议的新型通信网络和传感器系统,支持机组人员在本地或远程操作无人机和机载设备,提供多建制层级的情报分发和处理能力。
二是持续开展新质能力拓展,创新装备运用模式。美空军为MQ-9A“死神”无人机加挂新型吊舱、激光通信系统、空空导弹等,发展“即插即用”的任务载荷能力,拓展任务谱系。例如,2018年3月,美空军生命周期管理中心传感器项目办公室及其中高空无人机系统项目办公室开展三次MQ-9A“死神”无人机挂载“敏捷吊舱”飞行试验,该吊舱采用了蓝色卫士(Blue Guardian)开放式自适应架构和开放式传感器架构,提供了通用化、标准化的软硬件接口,操作人员可根据作战需求在一个吊舱内灵活配置红外、光电、雷达、摄像机等传感器,提供数百种可选任务集,大幅拓展无人机情监侦等任务能力。
图 3 挂载“敏捷吊舱”的MQ-9“死神”无人机
通用原子航空系统公司还为MQ-9A“死神”无人机开发了“机载激光通信系统”(ALCoS)空对天激光通信系统,旨在为MQ-9A“死神”无人机提供低可探测和低可截获的通信链路,该系统主要在1.064微米和1.550微米两个光波波长下工作。2020年2月,该公司完成“机载激光通信系统”地面试验,期间成功与“阿尔法星”静地轨道卫星上配装的LCT 135激光通信终端建立连接,并演示了系统的捕获和跟踪功能。据称,该系统的数据承载能力是传统射频卫星通信系统的300倍,安装该系统的无人机可作为联合空中网络的网关,为前线部队提供通信支持。
美空军还为MQ-9A“死神”无人机拓展了对空打击能力。2017年11月,美空军首次使用MQ-9无人机完成空对空火力杀伤试验验证,一架内华达州克里奇空军基地的MQ-9A“死神”无人机成功击落一架小型无人机,推测可能使用了雷神公司的AIM-9“响尾蛇”近距空空导弹,表明美空军MQ-9A“死神”无人机已经具备对空作战能力。然而,2019年6月,美空军情监侦及特种作战项目执行办公室指出,暂缓为MQ-9A“死神”无人机集成空空导弹的计划,该机短期内仍将以使用空地弹药为主。美空军此举旨在响应新版《国防战略》提出的新兴威胁需求,在有限国防预算下将重点转向开发更先进的技术、寻求更创新的概念,MQ-9A“死神”无人机自身机动等能力有限,未来难以应对中俄等潜在对手的高烈度空战威胁。
三是加快新兴技术融合,探索颠覆性能力提升。2019年9月,美国通用原子航空系统公司获得美空军一份合同,计划使用一架MQ-9A“死神”无人机开展“敏捷秃鹰”(Agile Condor)吊舱集成和演示验证,用于测试该吊舱提供的基于机器学习、人工智能等技术的自主发现、识别、跟踪、分类、目标指示等任务能力,可以大幅提升MQ-9A“死神”无人机的情监侦等任务效率。此外,美国防部还考虑为MQ-9A“死神”无人机加装激光武器,结合其此前测试挂载的导弹防御局的机载跟踪瞄准系统(ATTS),提供空基拦截弹道导弹的新型能力。
图 4 挂载“敏捷秃鹰”智能吊舱的MQ-9“死神”无人机
四、未来计划
近年来,美空军应对大国战争需求日益迫切,美空军列装的MQ-9A“死神”无人机逐渐难以满足高烈度战场需求,迫切需要发展具备隐身等能力的中高空察打一体无人机。2020年6月,美空军发布“下一代多用途无人机”(MQ-Next)项目信息征询书(RFI),向工业界寻求“死神”无人机的未来替代方案,提出2030财年开始逐步替换现役的MQ-9A“死神”无人机,于2031财年形成初始作战能力。
图 5 通用原子公司公布的“下一代多用途无人机”概念图
美空军提出,下一代多用途无人机系统将在替代MQ-9A“死神”无人机部分能力的同时,进一步拓展功能和任务集,未来将提供包括空空作战、基地防御、电子战、空中和地面移动目标指示等多项能力,高效集成至联合全域指控体系。2020年9月,美国洛马、诺格和通用原子公司先后公布采用飞翼布局的替代平台方案,各家均采用具备高隐身特征的系统方案,以适应强对抗战场环境。
图 6 洛克希德·马丁公司公布的“下一代多用途无人机”概念图
此外,美空军提出“下一代多用途无人机”可能采用“系统簇”解决方案,以降低研发和装备成本,该系统将摆脱以平台为中心的传统研发思路,采用开放式软件和硬件系统架构,提升通信网络和战场数据优先级,提升体系化作战能力。2021年3月,美空军发布了该系统第二个信息征询书,提出发展可在成本和能力等方面替代“死神”的无人机“系统簇”,将涵盖包括单次可消耗、多次可重复使用平台在内,覆盖情监侦、火力打击等任务类型的多型无人机系统。
图 7 诺斯罗普·格鲁曼公司公布的“下一代多用途无人机”概念图
另一方面,美空军仍高度重视MQ-9A“死神”无人机能力提升,美空军现任部长弗兰克·肯德尔提出,希望为MQ-9A“死神”无人机提供更多的资金支持,拓展机载防护能力和防区外任务能力,以提升其在对抗环境下的任务水平。例如,美空军为MQ-9A“死神”无人机配装了更为先进的瞄准吊舱,安装了可与四代和五代战斗机通信的“自由”吊舱(Freedom Pod),还安装了F-16C/D战斗机使用的自防御电子战系统等。此外,美空军还在为71架MQ-9A“死神”进行“多域战”配置升级,增加抗干扰天线、Link 16数据链、额外武器容量、开放式架构和弹性任务系统等,大幅提升任务水平。
五、部署运用
MQ-9A“死神”无人机主要列装于美空军、美国国土安全部、美国宇航局,此外英国皇家空军、意大利空军、法国空军和西班牙空军也有采购。2005年美空军MQ-9A“死神”无人机开始在阿富汗试验性部署,2007年生产型MQ-9A“死神”无人机在阿富汗和伊拉克正式部署,目前在役284架,飞行总小时数超过150万。美空军MQ-9A“死神”长期在中东等地区部署运用,执行持久情监侦、精确打击、目标指示等战场任务,协助地面部队获取大量时敏情报信息。
近年来,美空军MQ-9A“死神”无人机发展为实施“斩首”等特种作战行动的重要装备,成功进行了大量对基地组织等恐怖分子头目的暗杀行动,对敌对势力构成极大心理震慑。2020年1月,一架美空军MQ-9A“死神”无人机在伊拉克巴格达国际机场成功刺杀伊朗高官苏莱曼尼,完成了首次由无人机发起的对主权国家政要的“斩首”行动,将无人机作战行动提升至国家间战略博弈层面。美空军提出,其列装的MQ-9A“死神”无人机可在全球范围建立超过60个不间断战斗空中巡逻圈,为多个作战区域提供持久战术侦察和精确打击能力。
结束语
MQ-9A“死神”无人机诞生于反恐战争军事需求,发展和成熟于大量作战试验和实战运用,已成为中高空长航时察打一体无人机最为成功的代表机型,在多个地区战场发挥显著影响,引发了新一轮研发浪潮,极大推动了无人机实战化运用进程。预计,“死神”无人机还将在未来十年甚至更长时间持续拓展平台能力和任务谱系,发挥更为广泛的军事价值。
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