资料图：美国海军无人空战系统验证机(UCAS-D)设想图

　　东方网10月8日消息：美国国防部取消了联合无人

作战系统(J-UCAS)项目以后,波音公司集中精力投入海军的无人作战系统-验证机(UCAS-D)项目的竞争,在空军无人作战飞机X-45A/C的基础上推出了远程无人作战舰载飞机X-45N,并改装了一架F/A-18F,在航空母舰上进行了一系列模拟无人驾驶的着舰飞行试验。尽管美国海军最近正式宣布已经选中诺斯罗普·格鲁门公司的X-47B，但是X-45N的舰载设计特点还是有很好的参考价值。
　　
　　去年以来,美国海军的航空母舰作战群在太平洋地区的活动频繁,并提出要提升关键地区1100～1900千米范围内,监视、打击潜艇、先进攻击机和弹道导弹的能力,而海军的“无人作战系统-验证机”(UCAS-D)项目就是要研制一种在这些关键地区,特别是台湾海峡上空,持续情报收集、监视和侦察的无人舰载作战飞机。
　　
　　美国海军战略和预算评估中心在一份研究报告中甚至提出,美国航空母舰从夏威夷起航后,就要随之发射无人作战舰载机对台湾海峡进行持续的监视。这种无人作战舰载机可以450节的(830千米/时)的巡航速度飞行,经过两次空中加油,用10小时左右到达监视区,然后在海峡上空巡航至少5小时以上,当第二架无人作战舰载机到达后,飞机通过空中加油后返回。
　　
　　该报告认为,只有使用能在航空母舰上发射和回收的无人作战舰载机,航空母舰才可以较早并长时间地介入对海峡区域的监视,增强对该地区的监视密度,获得近距离的监视信息,从而充分展示美国海军航空母舰在海峡地区的威慑力。

　　从X-45A到X-45N
　　
　　自美国国防部提出“联合无人作战系统”(J-UCAS)项目以来,波音公司已经发展了4种无人作战系统。其中两架为美国空军研制的X-45A作战飞机目前仍在验证无人机编队联合作战概念,在X-45A基础上发展的X-45B计划因J-UCAS项目的取消而被搁置,而为美国空军制造的尺寸更大的远程X-45C验证机作为主要先进技术验证平台还在继续发展,波音公司现在的主要精力集中于研制海军的X-45N。
　　
　　波音公司预计，可以在2025年以前为海军提供这种远程无人作战舰载飞机。X-45N验证机保留了X-45C的外形,但翼展明显比X-45C的15米要长。飞行器的机身段和机翼的结构为铝加全复合材料蒙皮,除了少量复合材料蒙皮是由西雅图发展中心制造的特种材料以外,机上几乎所有的材料和部件都是从其他公司买来的。
　　
　　X-45N装配与X-45C相似,采用了一种非常先进的装配方法,大大加快了组装速度。他们先用特别的夹子和托架将结构粘接在一起,然后再进行铆接。需要解决的问题是,复合材料结构的更换以及如何解决发动机周围复合材料的耐高温问题。
　　
　　波音公司声称，X-45N的设计寿命标准是4000飞行小时。

资料图:美国“火力侦察兵”无人机

　　X-45N虽然外观很像是X-45C的放大型,但其功能与X-45C有很大的不同。

　　空军型X-45C的作战任务是隐身突防和对地攻击,所以它的整个下表面十分平坦,为的是降低飞行器的信号特征,躲避一些地空导弹的攻击,如射程为300千米的SA-10,/SA-20,射程估计为400千米的SA-21,以及射程约450千米的SA-22等。

　　波音公司曾为美国空军研制了一种先进的电子攻击任务载荷,并表示可以针对海军的任务重新设计。然而,海军对波音公司提出的把无人机用作一种电子攻击平台的兴趣不大,它强调，舰载无人机要能适应航空母舰舰载使用环境,可以装载更多的情报收集、监视和侦察任务载荷,执行远程持续监视/侦察任务。因此, X-45N与X-45C外形的最大区别是腹部向下鼓出,用来装载前视传感器。

　　波音公司也表示,由于X-45C的武器舱可以容纳一枚联合防区外导弹或两枚900千克的直接攻击弹,这种设计可为任务载荷带来很大的灵活性,在X-45N上它可以用来装载光电和红外传感器、合成孔径雷达,以及电子监视和电子攻击设备。

　　为了能够在航空母舰上弹射起飞和拦阻着舰,X-45N的起落架不同于X-45C,有一对前轮和一个发射舱,以及一个尾钩。

　　波音公司还研制了一套指挥无人机绕舰船飞行甲板运动的控制系统。这种系统的操纵装置很像一个大型手机,使用时可以绑在手腕上,操纵人员可以在飞行甲板上随意走动,挥动手臂就可以指挥飞行器或进入弹射位置起飞,或在在飞行器被拦阻索回收后离开拦阻索机动到待机位置。

　　隐身性

　　波音公司指出,为保证无人舰载飞机能在高危险的空防战区内持续巡航,关键是飞行器的隐身性。尽管美国海军还没有对此提出明确要求,但是波音公司将进一步强化X-45N的隐身能力,利用先进技术使无人飞行器能在更宽频谱内隐身,包括低频雷达以及目前先进空防武器使用的高频雷达等,而且公司还在密切注视中国可能自行研制或购买的机载空空导弹、反舰导弹、弹道导弹,以及具有红外和雷达制导的高机动弹头,以便进一步提升防御能力。

　　飞机同时将组合包括外形修整和其他技术,提升视觉、红外和光电隐身能力。

　　此外,根据太平洋司令部的威胁评估指出,目前美国海军还在关注地基空防系统中大型的新一代有源相控阵雷达的使用和它们探测隐身飞行器的能力。

　　但是美国国防部隐身和雷达专家认为,尽管先进的有源相控阵扫描雷达正在不断扩散,已经成为许多国家地基空防系统的一部分,从而可以探测到包括无人机这类更小的目标,但是具有优异隐身能力的飞机还是占有优势。例如先进的雷达现在的确已经可以探测到黄蜂大小的飞行器,但是，问题是这些雷达很难对这类目标进行跟踪,即使发射了导弹,又很难保证导弹能够捕捉到目标和在正确的时机进行引爆。即使是美国目前拥有的世界上最好的导弹也很难做到这一点。据称,美国现在正在研制称之为C-6的AIM-120的改进型,专门用来对小尺寸的威胁目标进行迎头攻击。

　　电磁环境的生存性

　　无人舰载飞机的另一个设计关键是在航空母舰电磁环境中的生存性。无人舰载飞机在航空母舰上一方面受到来自舰上装载的雷达、数据链、无线电和其他发射器的电磁干扰(EMI)；另一方面受到各种能量源的电子污染,例如发射新的大功率微波武器(HPM)和核爆炸产生的电磁脉冲(EMP)等。无人舰载飞机时刻处于这种环境的包围中,所以在设计中必须考虑它在这种环境下能和舰上的电磁干扰和电子污染环境兼容。

　　为此，波音公司研究人员很早就开始已经研究如何解决飞行器与海军“宙斯盾”空防雷达的干扰,以及减轻大功率微波武器发射,甚至核爆炸和非核爆炸产生的电磁脉冲的影响,由于这些能量波不会影响到光,所以波音公司在X-45N的关键部件上都将采用光纤维代替电线,除了能抵抗电磁干扰、大功率微波武器和电磁脉冲能量攻击外，光的传送速度也要比电线快得多,而且不会被腐蚀,也不会产生“金属疲劳”。

图片说明：X-45C

　　在航母上的进近和复飞飞行演示

　　今年5月,波音公司用一架改装的F/A-18F-1“超黄蜂”在美国海军“杜鲁门”号航空母舰上进行了一系列的无人驾驶模式进近和复飞试验演示,目的是为了确认三个关键领域:航空母舰与飞机之间的先进无线电网络系统,在夜间和恶劣天气环境下在母舰上进行自主飞行,以及将飞机坐标数据与舰上空中交通控制系统的综合。

　　波音公司声称,他们在这架F/A-18F-1飞机系统中集成了一种称之为“战术目标网络技术”(TTNT)的先进无线电通信系统,用作为无人飞行器与航空母舰之间的指挥和控制通信链。

　　波音公司强调,这次演示飞行是公司独立开展的“自主着舰能力”项目的一部分,并不是完全针对海军的UCAS-D验证机项目的,主要是要向军方显示,公司能很容易将X-45A无人作战飞机和X-45C无人轰炸机的技术转移到任何一种有人和无人驾驶飞机上,并利用F/A-18F-1的无人模式演示证明公司在无人飞行器自主指挥和控制(C2)软件方面的能力,可以在没有飞行员干预的情况下指挥飞机完成低高度进近和着舰,希望以此提高公司的竞争力。 　　

　　波音公司还声称,他们研制的这套任务管理系统还可以用于有人飞机和无人飞机编队协同作战,用于攻击、电子攻击和侦察任务。

　　在这次演示中,当F/A-18F-1飞机飞近离母舰的发射器约200米以远(离母舰的距离约130米)进行着舰。这时,飞机转为由舰上人员指挥,飞机完全没有机上飞行员的干预,用机上自主指挥和控制(C2)系统与舰上控制人员取得联系,并回应由舰载操作人员通过舰上空中交通控制系统发出的指令。不论是舰上的空中交通控制人员，还是在舰上的无处人机操纵人员都可以直接对无人机进行指挥。如果发生任何意外的紧急情况,飞行员都可以随时切断自动飞行软件,恢复为有人驾驶模式,但在这次演示中没有出现一次这种情况。

　　此外，在任务管理系统中，嵌入了应急情况处理软件,所以无人机也可以自动对可能遇到的应急情况做出反应。

　　波音公司认为,无人驾驶在航母上的进近模式与有人驾驶飞机没有根本的不同,只是不用考虑飞行员的前向视野的需要,可以使用更陡的进近轨迹,实际进近速度也要小一些。

　　F/A-18F-1在两天的演示飞行中完成了14次进近飞行,包括在舰上控制人员指挥下目视进近飞过舰面(Case I),以及在模拟黑夜和坏天气环境下获得进近导引指令之前的空中遥控待命飞行(Case III)。

　　在F/A-18F-1上的TTNT系统得到了舰上空管人员和飞行员的高度赞赏,这个系统提供的数据系统为舰上空管人员提供了非常有价值的飞机态势感知,使他们可以不断地更新飞机的位置数据,而一般的舰载雷达更新一次数据的时间为3.5秒,而且飞机即使飞入雷达20度的盲点区内系统继续有效,从而将舰上空管人员监视距离延伸了几千米。

　　飞行员喜欢这个系统的原因还有，它以每秒20次的频率提供舰船的位置和移动,减少了与舰上空管人员的对话。

　　下一步扩展计划

　　波音公司表示，在今年11月还将在马里兰州的帕塔克森特河海军航空站开始陆基模拟演示。F/A-18F-1飞机将在一个虚拟的航空母舰甲板上进行着舰飞行演示,波音公司保证飞机的任务控制软件完全能和海军航空母舰交通控制系统接口,以便可以完全用舰载系统指挥飞机,不论是在目视还是仪表进近天气条件下。

　　进近复飞演示飞行是基于F/A-18F的常规飞机布局的飞行控制律进行的,因而下一步波音公司计划将F/A-18F-1飞机的飞行控制律修改成一种典型的无尾式的。

　　与常规布局无人飞行器的航母进近模式最大的不同是,无尾飞机飞近航空母舰穿过由航空母舰产生的气流涡流区时,保持飞行器的稳定性和可控制性,特别是从航空母舰的后面进近,对于无尾飞机的设计将是一个很大的挑战。波音公司研究人员认为,他们将通过风洞试验获得如何控制无尾飞行器在这种环境下的滚转控制和纵向稳定性控制。虽然常规布局飞行器和无人飞行器在操纵飞机所需的控制功率方面没有太大的区别,但是两者操纵方式将有很大的不同,例如常规布局飞行器方向控制力主要来自垂直尾翼,而在无尾飞行器中必须利用其特别设计的操纵方式。

　　除了航空母舰周围的涡流区外,无尾飞行器还可能遇到突风和其他扰动,航空母舰甲板上的典型风速为10.15节(19.28千米/时),所以飞行器的系统必须能经受至少30节56千米/时)风速的扰动,如果要在移动的航空母舰上低速进近,飞行器还必须有足够的控制功率能够确保从各个方向进行拦阻着舰的安全。

　　尽管美国海军已经选中诺斯罗普·格鲁门的X-47作为UCAS-D验证机，X-45N落选，但是波音公司表示还将继续帮助海军进行“精确进近和着舰系统”项目(JPALS)的技术研制工作。这个项目不仅针对无人飞行系统,也将适用于海军的任何一种舰载飞机,包括F/A-18F和F-35等,还将扩展到海军的陆基“海上广域监视”(BAMS)无人侦察系统上。