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【前沿技术】“战术侦察节点”无人机发展研究(组图)

类别:技术前沿 日期:2021-1-7 10:44:45 人气: 来源:

  21世纪的战争要求作战部队具备空中情报侦察以及实时打击任何地方移动目标的能力。但目前的技术水平仍无法实现:直升机的航程和留空时间仍显不足;有人/无人固定翼飞机虽然航程和留空时间长,但需要航母或大型陆上机场(跑道长度超过1公里),而部署航母或者建设和经济成本大,飞机运用灵活性也受到。

  为此,DARPA战术技术办公室(TTO)于2013年3月启动“战术侦察节点”(TERN)项目,目的是设计研发可由“”级近海战斗舰等中小型水面舰艇搭载的中空长航时(MALE)固定翼无人机,无人机需能携带272千克载荷,作战半径1100~1700千米,具备持续情报侦察和打击能力。DARPA还希望通过TERN项目发展精确、飞行器控制、发射回收等新技术。

  第一阶段(2013年8月~2014年9月),诺格公司、航空公司、卡特航空技术公司、极光飞行科学公司、海事应用物理公司分别获得280万美元、230万美元、220万美元、280万美元、220万美元的合同,开展TERN项目概念研究工作;

  和兵妹妹在机房

  第二阶段(2014年9月~2015年12月),诺格公司和航空公司分别获得1930万美元和1900万美元的合同,进行TERN无人机初步设计,并进一步降低技术风险;

  第三阶段(2015年12月~2018年底),诺格公司获得1.109亿美元的合同,设计制造TERN原型机,并开展陆上和海上试验验证,TERN项目第三阶段诺格公司团队还包括通用电气公司、穆格飞机公司和AVX飞机公司。

  2014年10月发布的《2015财年海军陆战队航空规划》中已明确表示,将以TERN项目为基础发展舰载多用途无人机,计划于2022年批量生产,2024年形成作战能力。

  按照计划,TERN项目将在2017年上半年开始无人机推进系统集成测试工作,2018年初开展无人机陆基试验,2018年底进行一系列海上飞行试验。

  2015年12月初,诺格公司公布TERN无人机总体方案,无人机采用尾座式垂直起降飞翼构型,翼展约9.14米,机翼前缘后掠角适中,后缘有4个主控制面;机头处安装大型对转螺旋桨,直径约3米,约为翼展的三分之二,螺旋桨在垂直起降时提供升力,在水平飞行时提供推力;螺旋桨采用常规桨毂,使用倾斜盘控制叶片桨距;无人机可能配装2台涡轮轴发动机,共用进气道,进气道位于旋翼桨彀的一侧,靠近机翼前缘;采用4个机轮作为起落架,其中2个安装在后缘,另外2个安装在机身后部上下翼面端侧,无人机飞行时起落架不回收。

  2016年3月,AVX飞机公司宣布,将负责TERN原型机的变速箱、推进系统最终设计、制造、测试等相关支持工作。鉴于TERN无人机在舰船上垂直起飞后转为水平飞行,与涡轴发动机相匹配的变速箱是实现以上功能的关键。

  2016年4月6日,穆格飞机公司获得TERN无人机飞行控制系统子项目的合同。穆格飞机公司将按照总承包商诺格公司的要求,设计、生产和评估全尺寸样机的飞行控制系统,包括飞行控制器、电子设备及配件等。穆格飞机公司的飞控系统将采用大功率驱动器支持无人机的垂直起飞、着陆和巡航飞行,还将提供专门的控制电子设备和软件,早期产品将在合同签署的12个月内完成。

  2016年10月中旬TERN无人机通过无人机垂直起降用硬件和软件的关键设计审查以及通用电气公司涡轴发动机的关键设计审查;

  TERN项目中,DARPA除授出研发新型无人机研发合同外,还支持了“空中拖曳式海军系统”(TALONS)和“侧臂”(SideArm)系统两项关键技术攻关。

  TALONS是一种低成本、全自动舰艇拖曳翼伞系统,由海事应用物理公司研发。TALONS通过手工或桅杆辅助,/回收时间小于20分钟,能够将22~90千克的情报侦察和通信载荷升至150米~450米高空,有效扩展了当前中小型水面舰艇的态势和远距离通信能力,并为无人机远程提供保障。TALONS与舰载传感器相比,搭载的水面追踪雷达探测范围增大5倍,光电红感器探测范围增大1倍,手持无线年起,DARPA开始TALONS舰上测试工作;2015年5~6月期间,对TALONS的自动/回收功能以及搭载的系统进行多次海上测试,期间船尾拖曳的TALONS系统高度达到150米,舰船桅杆拖曳的TALONS系统高度达到300米;2016年10月,DARPA利用“反潜持续无人艇”(ACTUV)测试TALONS的传感器,及其与ACTUV之间的通信能力。

  SideArm由极光飞行科学公司研发,是一套能水平发射回收重达500千克无人机的小型机械装置,可实现无人机安全发射和受控减速回收,兼容当前和未来的战术无人机,适用于海上或陆地平台。SideArm能封装在普通集装箱中通过火车、卡车、船舶、C-130运输机、CH-47直升机等运输,2~4人即可快速部署在卡车、舰艇、地面固定设施上。

  SideArm系统主要由起重机、滑轨和滑动回收器组成,整个系统在非工作状态下处于收缩状态,一旦部署,将伸展起重机,并将滑轨水平固定在一定高度上。发射无人机时,无人机经由电力拖曳或气动弹射后加速升空;回收无人机时,无人机依靠自身和SideArm系统装配的差分GPS系统调整飞,在接近SideArm过程中,无人机机体顶部竖起挂钩,挂钩将首先钩住SideArm滑轨上的水平吊绳并拖曳水平吊绳沿滑轨向前滑动,过程中无人机逐渐减速并失去稳定性,由于挂钩处于无人机机体顶部,故无人机失稳后向上运动,过程中无人机机头将撞向滑动回收器,滑动回收器的网状柔性材料将捕捉无人机,在水平吊绳和滑动回收器的双重作用下,完成无人机回收。

  2013年10月,DARPA授予极光飞行科学公司280万美元的发射回收系统研发合同,正式开展概念验证工作;2016年12月,极光飞行科学公司在实验室下对SideArm的回收系统进行测试,成功回收了181千克的洛马公司Fury无人机。

  TERN无人机作战半径将达到1700千米,基于TERN项目发展的“空中拖曳式海军系统”还将进一步提升舰艇的远程通信和能力,实质上进一步扩大了TERN的战术半径。另外,TERN成本低、发射回收简单,中小型水面舰艇无需过多改装即可普遍搭载,易于构建大规模态势网络,从海上覆盖全球98%的陆上空域,大幅扩大水面舰艇平台乃至整个编队的态势能力和远程打击能力。

  现代化作战平台和系统虽然功能越来越强大,但其构成复杂、研制和升级周期长、成本高,在对抗中是重点打击对象,尤其是当前非对称作战手段不断增多的下,执行任务风险越来越高,一旦被摧毁损失严重。在此情况下,DARPA对追求复杂系统的现行做法展开反思。2015年,DARPA《保障的突破性技术》战略文件中首次披露性技术发展的首要任务是探索替代复杂武器系统的新方案。

  “战术侦察节点”项目既是DARPA在该方面开展的关键项目之一,通过研制适合多数舰艇装备、能够携带的TERN无人机,将有超过2/3的美国海军水面舰艇能够搭载远程察打一体无人机,大幅提升水面舰艇的制空能力,有望将以航母为中心建立空中优势的作战模式转变为以中小型水面舰艇为前出力量的分散式精确打击模式,高价值主战舰艇则成为指挥控制中心,远离区域,传统的高价值主战舰艇将不再是作战主力,海战模式将重新改写。(蓝海星:于宪钊白旭尧 月)

  

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