俄版“死神”

2016-11-29 13:11:14 航空世界 2016年10期

王峰+张健生

经过多年的研制和发展,俄罗斯察打一体攻击无人机已经日臻成熟。据俄罗斯军工业消息人士透露,俄罗斯研制的察打一体无人机——“牵牛星”大型无人机,已于今年7月中旬在喀山试飞。该无人机性能接近美国MQ-9“死神”,可对地面目标进行打击,号称俄罗斯的“死神”无人机。总的来说“牵牛星”的出现,完善了俄军无人机作战体系,填补了相关领域空白。

技战术性能

俄版“死神”无人机为上单翼和V型垂尾结构,翼展约28.5米,机长11.6米,起飞重量约为5吨,属于中空长航时无人机。据有关报道,俄版“死神”无人机最大飞行速度可达280千米/时,最大升高超过0.8万米,续航里程将超过0.7万千米,可持续飞行时间18小时以上。该无人机将为模块结构,装备电子光学设备、红外系统、微光电视和合成孔径雷达,具备很强的ISR(即Intelligence、Surveillance和Reconnaissance三个单词的缩写,指情报、监视与侦察)能力和对地面目标攻击能力,并能在作战区域停留数小时,更加持久地执行任务。俄罗斯交通安全系统公司负责研制机载电子系统、操控和导航系统,而机身将由喀山的“西蒙诺夫设计局”科研生产联合股份公司研制。“牵牛星”无人机的总体性能达到了美国“死神”无人机的标准,但有一项性能完全落伍,就是发动机。“死神”用的是涡轮喷气发动机,飞得更高,实用升限15000米;而“牵牛星”没有合适的小型涡喷发动机用,只能凑合着先用柴油发动机。“牵牛星”配备两台“赖赫林”航空发动机公司的柴油动力螺旋桨发动机,实用升限不超过9000米。对于机动能力很差的大展弦比长航时无人机而言,实用升限高低,很大程度上决定了战场生存能力的高低。“牵牛星”飞得低,就更容易被发现,被击落。

“牵牛星”项目的保密级别之高与T-50战斗机不相上下,2014年开始研制后,只有一次因梅德韦杰夫去生产工厂厂家“喀山工厂”视察,才得以首次露出真容。因此,发动机功率、转速、推重比等具体性能参数还不得而知。

“牵牛星”无人机有一个创新,是没有采用世界通行的尾吊式方案,而是选择了翼吊式发动机布局,将两台发动机放置在主翼靠机身内侧机翼下。这是因为无人机坠毁率奇高,比有人机高出十倍百倍,“牵牛星”的双发翼吊布局比起“捕食者” “全球鹰”的单发尾吊布局安全系数更高,即便一个发动机失效,也能用另一台发动机飞回来。从这点看,俄罗斯人不盲从“权威”,善于根据实际情况自主研发的“优良传统”在“牵牛星”无人机上得以继承延续。“牵牛星”无人机项目试制经费约10亿卢布。根据计划,“牵牛星”将在2017年初完成试飞并进入小批量生产阶段,俄罗斯空天军和海军航空兵都计划装备这种无人机,使之成为未来俄罗斯无人机部队的核心力量。

隐身设计

“牵牛星”无人机的气动外形沿袭经典的V型尾翼气动布局设计,机头呈锥形,机身为流线形短舱,机翼展弦比比一般同类无人机小,翼根弦长较长,考虑到起降振动较大,同时翼下需要挂载武器载荷,希望能够增加机翼与机身连接刚度。“牵牛星”无人机采用了大展弦比上单翼布局,而不是中单翼。中单翼的优点就是气动阻力小,但是缺点就是结构复杂、重量较大,特别是翼盒不能穿过机身,需要对翼根进行加强,降低了机身容积利用率。上单翼的优点就是结构重量较轻,翼盒可以机身底部通过,有利于在机身中部布置油箱,但缺点是气动阻力大。不过经过优化设计后,可以将阻力降低到能接受的程度,所以现在许多远程飞机特别是客机均倾向于采用上单翼。此外,“牵牛星”无人机的机翼有一定的后掠角,类似于美国的“复仇者”和“全球鹰”无人机。“牵牛星”无人机在隐身方面的优化还包括,机身有一条明显的折线,上下表面向内倾斜,对于侧面照射的雷达波有一定的折射能力。

“牵牛星”无人机机头处设有明显的大面积口盖,里面应为飞机的设备舱,以便安装导航、通信天线、信号处理设备等电子设备,设备舱之后是燃油舱,其燃油舱体积较一般同尺寸无人机更大,这是考虑近距起降,以此增大飞机的作战半径和航程。机身尾部安装有发动机,采用三叶弯扭式刀形叶片,这种叶片比平直叶片有更好的气动效率,能增加飞机的推进效率,降低油耗。由于机体内的设备和重量主要集中在前部,因此尾部设置有较长的联合式双尾撑尾翼,尾撑杆从机翼翼根后部伸出,这种联合布置可以使机体连接更加坚固,双尾撑的两片垂直安定面高度很高、面积较大,是为起降过程中有效抗衡水面较大的侧风,保持航向稳定。“牵牛星”无人机体形小,采用翼身融合设计,引入S形进气道与内置弹舱等隐身设计,进气道先向外拐而后再向内收至发动机,从而完全遮住了发动机,其雷达散射截面积(Radar-Cross Section,RCS)低于0.1米2。

传感器系统

“牵牛星”无人机是一款察打一体无人攻击机,采用了大量新的技术和操纵系统,可携带大量侦察设备和武器系统,对目标实施侦察和攻击。

多平台信息获取和多传感器信息融合技术 据外军资料分析,“牵牛星”无人机具备红外、白光、雷达多光谱探测能力和无线电多频段、多通道、多数据链通信和遥控能力,侦察到的信息回传、控制和指令下达可与其它平台互联互通,如果飞行过程中离开其它平台较远,还可与空中信号中继或指挥平台如无人中继飞机、有人驾驶飞机机的互联互通。而“牵牛星”作为无人机,机体空间小,就必须采用多传感器融合技术,将各个传感器融合布置,在保证功能的前提下尽量缩小所占机体空间和任务载荷。从无人机尺寸和大小看,“牵牛星”无人机的头部载荷空间不超过1立方米,载荷重量几十千克,可以说将极小的空间和载荷利用发挥到了极致。

全新的自动化识别和信息处理技术据外军猜测,“牵牛星”无人机将采用全新的自动化识别和信息处理技术,将目标信息、干扰信息、本机状态信息、友机信息、指挥信息和干扰噪声等所有信息进行综合化处理,利用事先设置好的程序去处理信息,得出目标威胁程度和价值以及友机的位置,从而制定出最佳侦察决策和最佳攻击决策。举例来说,如果“牵牛星”无人机发现了两辆车正在快速行驶,它就会自动识别两辆车的快慢和尺寸的大小,并判断优先攻击尺寸更大的或速度更快的车辆。

目标准确定位与精确打击技术 从机身的着色来看,“牵牛星”无人机机头隆起部分应该是卫星通信系统,下面是设备舱,机体下腹中前部,安装有一个立式侦察吊舱,该转塔可自主实现360度旋转和俯仰,转塔上拥有三个侦察窗口,分别安装可见光(CCD摄像机)、红外和激光探测器,无人机通过激光、红外、GPS等实现目标的精确定位,根据姿态测量、激光测距并照射进行目标的精确指示,利用CCD摄像机的姿态信息、投影中心的三维坐标信息、激光目标指示器的测距信息来对目标进行定位。在CCD摄像机对机动目标实施跟踪时,激光目标指示器以某一固定脉冲间隔对目标连续测距,通过对获取的一系列采样点进行计算,可以获取机动目标的速度、加速度和运动方向参数,从而引导机载打击武器对目标进行精确打击,完成作战任务。

武器系统

“牵牛星”无人机采用模块化方案设计,具备根据任务类型快速更换设备和武器的能力。该型无人机内置弹舱则位于翼根附近,共2个,内置弹舱空间很大,长4米,截面积为0.65 × 0.75米2,可携带0.8吨以上的武器,其中包括2枚激光制导炸弹和12枚空地导弹,227千克的俄制JDAM(联合直接攻击弹药)和113.5千克的俄制小直径炸弹。俄罗斯的精确制导炸弹种类齐全,其中包括600千克全星制导炸弹以及类似JDAM与JSOW(战区外联合攻击武器)的低成本滑翔制导武器。后两者在卫星定位与滑翔翼的作用下射程可达数十千米,战斗部重量超过300千克。这种卫星制导武器如搭配无人机,便可使得整个投弹过程实现高度自动化,其射程与火力都超过美制无人攻击机所能携带的武器。另外,“牵牛星”无人机最为突出的特点是能搭载Kh-31P超声速反辐射导弹,射程可达110千米,增程型达200千米。即使是该型无人机的基本型,其射程也几乎在各式中程防空导弹防御范围之外,大大提高复杂战场环境下的生存能力。

指挥控制

每架“牵牛星”无人机都配备一名飞行员和一名传感器操作员,在地面控制站内实现对无人机的作战操控。飞行员大多来自苏-27、苏-30等飞机的飞行员,俄罗斯空军计划设计一种更加先进的“驾驶员座舱”,提供更多的操作信息,方便飞行员操控。传感器操作员来自现役无人机部队,大多都是刚从技术学校学习回来的学员,主要负责图像分析。为此,空军准备招募或选配精通飞行导航技术、了解飞行流程、经验丰富的飞行员,并培训一批优秀的传感器操作员。飞行员一般坐在控制站屏幕的左侧,关注着主屏幕和几个分屏幕上显示的信息,查看从无人机传回的图像,观察各系统的工作状态。飞行员可通过操纵杆操控无人机,也可以通过键盘进行操控。一些分屏幕上还可显示不同指挥控制单位发布的实时交流信息,飞行员也可以通过音频或文字与地面部队进行交流。传感器操作员的操作间与飞行员的操作间十分相似,但传感器操作员所连接的操作系统更多,包括照相机红外系统、雷达以及其他传感器系统。传感器操作员接到上级下达的作战命令后,机组人员首先要进行无人机起飞前的准备工作,认真检查机载武器、校准激光系统和其他设备确定一切就绪后即可请示启动飞往作战区域。飞行员虽然不是在空中亲自驾驶,但手中依旧操纵着控制杆,同样拥有开火权,而且还要观测天气,实施空中交通控制,进行多样作战,采取作战战术,同样是在作战。当“牵牛星”无人机执行空中巡逻作战任务时,一般会出动4架飞机,由一个地面控制站和10名机组人员配合操控。据报道,该型无人机能自动平衡内油载荷以便保持其重心,并且在飞行中向地面报告故障,跟踪航标,在卫星通讯和地面中断后自动在提前指定地点盘旋。作为参照,“掠夺者”或“死神”无人机,在通讯中断一段时间后,可以自动飞回基地,在靠近基地处盘旋,等待降落回收人员使用视距内C波段通讯系统遥控无人机降落。

作战运用

现代军用无人机多被用于执行侦察、搜索等任务,但随着无人机技术的井喷式发展,察打一体无人攻击机将成为未来战场的急先锋。在未来的反恐作战中,俄军可以使用“牵牛星”无人机执行侦察任务和打击任务。该型无人机的挂载能力堪比攻击机。

预警探测 未来,“牵牛星”无人机可以编队的形式部署,进行多层次的侦察,在空域上构成严密的探测预警体系。装备不同传感器的“牵牛星”无人机可灵活配置在地面部队受威胁或进攻的主要方向,呈纵深梯次交错配置、信息互交的结构布势。这样不仅可以实现频率互补,频率分集,实现空间互补,更可以实现空间分集,降低漏警概率。编入“牵牛星”无人机后,空中预警机中队的滞空时间及持续预警能力将大大提升,情报、监视与侦察能力也更强,可有效改善远程战场态势感知能力,是预警探测系统的“排头兵”。

指挥控制 指挥控制能力已经成为制约现代乃至未来战争胜负至关重要的因素,同类型飞机与其它类型飞机之间的协同作战能力也成为战争必备杀手锏。与有人驾驶飞机不同,“牵牛星”无人机不具备超声速飞行能力,也不适用于指挥与控制平台。但它能将信息传送给岸基或海基指挥与控制中心,通过其它与无人机保持联络的平台来实施指挥与控制任务,指挥官可位于另外的平台上,通过“牵牛星”无人机提供的信息来实施指挥与控制,并灵活分配任务引导其它平台上的导弹对目标进行精确打击,在分散的模式中加强作战中心指挥控制能力。预警机统领整个电子战飞机对敌防空系统进行电子压制,“牵牛星”无人机进行侦察并将实时图像和相关数据传送到友机和控制中心,实现有人机与无人机之间的信息共享和联合作战。因此,俄军将可把分散部署的传感器、决策者和实施者联成网络,加强与其它兵力的协同,以联合全球力量形成“合力”,共同维持特定区域优势。

火力打击 “牵牛星”无人机的主要任务之一是为地面部队提供近距空中支援,可以利用其长航时的特性,在战场上空保持持续性的警戒,随时对敏感目标发起攻击。利用其强大的隐身性能,在夜间、在雨雪天气、在云层中,悄然飞至目标附近,用精确制导武器,对敌进行出其不意的精确打击,特别是打击在山区和危险地区的小股武装分子,是反恐的“神兵利器”。

打击效果评估 随着任务载荷的加装,“牵牛星”无人机将成为集信号信息、合成孔径雷达、光电/红外等多种传感器侦察于一体的综合性侦察平台,探测距离大幅增加,侦察效能不断提高,并能够在全天候条件下进行打击效果评估。一旦目标被打击,“牵牛星”无人机可构成多任务系统,协同实施多批量、全天候、立体化的全向侦察,搜集打击效果评估信息,并及时传送到己方岸基评估中心。“牵牛星”无人机的另一大优势是可以对目标实施抵近侦察,甚至可以飞临目标上空几十米的高度进行拍摄。这可提高传感器识别目标毁伤部位能力,还大大降低了传感器的性能要求。“牵牛星”无人机具有较强的数据下传能力,携带的数据链能实时地将传感器获取的打击效果评估信息传输到打击效果评估中心。这样既能保证无人机与控制站之间信息和数据的传递,还能保证编队无人机之间信息和数据的实时收集、传递和处理。