国外海军无人直升机发展现状分析

中国船舶重工集团公司第七一四研究所孙明月

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近年来，多国海军开始研发无人直升机，型号主要包括MQ-8B/C、K-MAX、S-100、VSR 700、SW-4 Solo、V-200。无人直升机具有可垂直起降、空中悬停的优势，主要用于执行情报监视侦察、通信中继、战场补给等任务，还可搭载先进的探雷、探潜传感器及打击武器，执行反潜、扫雷任务。

一、研发概况

20世纪以来，美欧多国先后开发出多型无人直升机，但列装使用的型号有限。

（一）美国

美国海军最早开始研发舰载无人直升机，型号包括 QH-50、CL-327“哨兵”、“鹰眼”、“暗号”、A160T、K-MAX、MQ-8B/C等，其中，仅QH-50、K-MAX、MQ-8B/C作战部署。

1999年，美国海军启动“垂直起降战术无人机”（VTUAV）项目。贝尔公司的“鹰眼”（Eagle Eye）倾转旋翼无人机、西科斯基公司的“暗号”（Cypher）无人直升机、诺格公司的RQ-8A“火力侦察兵”无人直升机参与项目竞标，最终，RQ-8A方案获胜。但是，2002年1月，美国国防部停止对该项目拨款，项目被取消。

2003年5月，考虑到近海战斗舰需要搭载无人直升机，美国海军重启“火力侦察兵”项目，诺格公司在RQ-8A的基础上推出了MQ-8B（见图1（a））并被海军采购。MQ-8B载荷空间和发动机功率不足的问题限制了其传感器、武器搭载能力，诺格公司于2011年开始研发续航能力和负载能力更强的MQ-8C（见图1（b）），现已小规模服役，用于替代MQ-8B。

2010年左右，为解决阿富汗战场地形复杂、运输成本高、易受袭击等后勤补给难题，美国海军陆战队引进2架K-MAX（见图2），为前线基地提供补给。2011—2014年期间，K-MAX在阿富汗累计运送2000余吨物资。2015年至今，2架K-MAX在尤马海军陆战队航空基地进行升级改装。

（二）欧洲

20世纪末，加拿大庞巴迪公司、德国多尼尔公司相继推出CL-227/CL-327“哨兵”“希摩斯”舰载无人直升机，后因技术成熟度问题，加拿大、德国海军并未采购。21世纪以来，欧洲主要研制了 S-100（见图 3）、VSR 700、SW-4 Solo、V-200（见图4）等四型舰载无人直升机，S-100、V-200已作战部署，其他两型尚处于研发中。

图1 MQ-8B（a）和MQ-8C（b）无人直升机

图2 K-MAX无人直升机

奥地利西贝尔公司于21世纪初研发了S-100“坎姆考普特”，其于2004年首飞，此后在巴基斯坦海军21型护卫舰、法国海军“蒙卡尔姆”号护卫舰、西班牙国民警卫队巡逻船、德国海军K130级护卫舰上开展了舰上测试。截至2016年，超过300架S-100通过出售或出租方式在各国军队中部署应用，载舰数量超过30艘。

瑞典萨伯公司于2008年开始研发V-200无人直升机，2018年8月，德国海军采购了2架V-200部署到德国K130轻型护卫舰上，执行ISR和电子战任务。

例如，以恐龙为例，根据物种形成的原因，探讨古生物世界的奥秘，以及恐龙演变与生物进化的关系，讨论导致恐龙灭绝的可能原因： ①是因为恐龙只栖息在一个非常小的区域，以至于只要这个区域的任何变化都很容易导致物种的灭绝；②恐龙进化能帮助它们在生存环境中存活并繁殖的特殊适应性，一旦环境改变，恐龙的过度进化可能会导致灭绝；③恐龙与其他物种之间存在竞争关系，这些相互作用会导致物种的灭绝而非适应性；④恐龙栖息地的改变和破坏，无论是当代还是史前，栖息地的改变和破坏都是物种灭绝最大的原因。

此外，意大利莱昂纳多公司于2015年开始基于有人直升机SW-4研发无人直升机SW-4 Solo（见图 5（a）），其于 2018年 2月首飞，英国海军、意大利海军均有意采购该型直升机；欧洲空中客车公司、法国舰艇建造局正基于Cabri G2有人直升机研发VSR700无人直升机（见图5（b）），其于2017年5月首飞，计划搭载法国海军护卫舰。

图3 S-100“坎姆考普特”无人直升机

图4 V-200无人直升机

图5 SW-4Solo（a）和VSR700（b）无人直升机

二、战技水平分析

（一）性能参数

在役/在研的无人直升机在主尺寸、发动机功率、航程方面差异较大。

（1）在主尺寸方面，S-100、V-200为新研机型，无座舱等冗余系统，结构紧凑，且仅用于执行情报监视侦察任务，两者主尺寸较小，最大起飞质量在0.2t左右；VSR 700、MQ-8B/C、SW-4 Solo、K-MAX基于有人机研发，主尺寸较大，最大起飞质量通常超过1t，可搭载武器的MQ-8C的最大起飞质量达到2.7t，可执行无人货运的K-MAX达到5.4t。

（2）在速度方面，各型无人直升机差别不大，巡航速度在100～200km/h，最大飞行速度在150～250km/h。

（3）在航程方面，S-100、V-200的航程在100km左右，MQ-8C、K-MAX的航程可达2000km。不同型号无人机的基本参数对比见表1。

（二）任务能力

1.情报监视侦察

在役/在研无人直升机均装配了光电/红外传感器、雷达等，具备执行情报监视侦察任务的能力。其中，光电/红外传感器的探测距离通常为视距范围，各机型差别不大，而雷达在工作体制、探测距离等方面不尽相同。以美国海军MQ-8C为例，该型无人直升机最早装配ZPY-4机械扫描雷达，质量为30.6kg，在X波段工作，最大探测距离为80km，后换装ZPY-8有源相控阵雷达，最大探测距离达到370km，其3块平板天线无需活动便可实现360°扫描，具有更强的抗杂波能力、更远的探测范围和更强的目标追踪能力。无人直升机情报监视侦察载荷与雷达性能参数见表2和表3。

2.战场补给

在役/在研无人直升机均具备一定的货物运输能力，但仅K-MAX一型是专用的战场补给飞机，在陆上环境下使用。K-MAX无人直升机保留有人驾驶模式，单次可负载2700kg货物；装配有4个独立的货物钩，操作员可通过地面预编程实现无人机单次飞行，并在4个目的地分别投放货物。针对K-MAX执行战场补给任务仍依赖操作员的现状，海军陆战队正在利用“自主航空货运通用系统”（AACUS）项目成果，提升K-MAX的自主性。

表1 无人直升机基本参数对比

表2 无人直升机情报监视侦察载荷

表3 无人直升机雷达性能参数

3.反潜

利用无人直升机反潜尚处于探索中，美国海军计划在MQ-8B/C上搭载拖曳磁探仪、声学/磁探仪、中频主动声呐浮标等执行反潜任务。

2014年10月，美国海军资助TUI公司为MQ-8C研发小尺寸、轻质和低功耗磁探仪拖曳设备，要求拖曳设备整体质量小于25kg，拖曳缆绳部署后长度大于90m，三轴稳定性偏转小于0.5°，拖曳体振幅小于15cm，适用飞行速度50～140节，拖曳缆绳和拖曳体采用无磁性材料，整个项目预计在2020年1月结束。

2015年，美国海军资助物理科学公司为MQ-8C集成声学/磁探仪反潜战传感器，研发声信号处理器融合声学器件、磁探仪的探测数据。

2016年1月，美国海军开始研发可由MQ-8C、MH-60R、P-8A、近海战斗舰部署和任意反潜战平台进行远程操作的中频主动声呐浮标（MFAS）。美国海军现有的反潜战系统多是单基站操控，MFAS能够提供多平台/多基站反潜战能力。MFAS技术要求包括：（1）标准声呐浮标尺 寸（A-size： 长 0.91m， 直 径 0.127m）；（2）频宽0.89～8.0kHz，相互干扰在1.1～5kHz范围内；（3）具备连接多种反潜战平台的通信链路；（4）执行中频主动声呐浮标探测功能，与多种反潜战平台协同工作。

4.反水雷

MQ-8B/C、SW-4 Solo计划用于执行反水雷任务。MQ-8B/C配有AN/DVS-1“沿海战场侦察和分析”（COBRA）系统，该系统包括2套水雷探测子系统和1个舰上任务分析站，其中，水雷探测子系统是一型光电多谱水雷探测器，包括1架高分辨率数字摄像机、六色旋转滤光轮、1部激光测距机和电子控制设备，用于快速侦察目标水域；任务分析站由近海战斗舰搭载，对水雷探测子系统传来的数据进行处理，分析疑似水雷目标。2017年9月，美国海军成功验证了COBRA的反水雷能力。不过现役版本只能在白天应用，海军正在发展COBRA的全天时反水雷能力。

5.火力打击

MQ-8B/C可遂行火力打击任务。MQ-8B/C可在短翼处搭载GBU-44“蝰蛇打击”空地制导炸弹、AGM-114“海尔法”近程空地导弹、“先进精确杀伤武器系统”等多种武器。“先进精确杀伤武器系统”是在“九头蛇”-70非制导火箭弹上集成了制导系统，打击目标命中率超过94%；MQ-8B可搭载三联装“先进精确杀伤武器系统”发射装置，MQ-8C可搭载七联装“先进精确杀伤武器系统”发射装置。

三、发展特点

（一）主要基于有人直升机发展而来

研发全新的无人直升机需要经过复杂的结构设计过程，包括布局传动系统、研发旋翼系统等，且目前海军对无人直升机的需求数量有限，使得研发全新型号的费用高昂。而对有人直升机进行无人化改造则可沿用有人直升机的发动机、旋翼系统、传动系统、机身等主体结构，只需加装飞行控制系统，技术风险低、研发周期短。因此，在役/在研的无人直升机主要是基于有人直升机发展而来，仅少数为全新型号。

（二）适合中小型水面舰搭载

无人直升机具有垂直起降的特点，无需结构笨重的发射回收装置或飞行跑道，占用甲板空间小，适合中小型水面舰搭载。尽管不具备固定翼无人机的速度优势，但无人直升机能空中悬停，低速性能良好，可在机体内集成或外挂传感器，适于执行后勤支援、战场救护、火力打击、反潜扫雷任务。

（三）发展速度远落后于固定翼无人机

无人直升机存在多项缺陷：一是旋翼推进使得飞行速度低，约是同质量级别固定翼无人机的1/2；二是无人直升机的空气动力学、飞行力学原理较为复杂，使其稳定性较差，操控难度高于固定翼无人机；三是无法使用降落伞等安全保障装备，一旦出现故障，坠机损毁概率大；四是雷达的散射截面积大，易被敌方的光电传感器、雷达探测；五是尽管国外正在探索无人直升机与有人机协同作战，如MQ-8B/C与MH-60组合、S-100与H145组合，但相关概念尚处于探索阶段，在役无人直升机仍以单独作战为主，作战样式相对单一，并未像固定翼无人机一样处于探索集群化应用阶段。这些缺陷严重制约了无人直升机的作战应用和发展。

（四）将着重提升自主水平

与固定翼无人机类似，在役/在研无人直升机的控制方式主要以预编程和半自主控制为主，极少实现全自主控制，在面临复杂的战场环境时，由于受到通信中断、链路带宽和距离受限及人员决策速度等因素的限制，现有控制方式存在很大缺陷。目前，国外正在发展自主路径规划、自主避障、自主操纵软件，旨在提升无人直升机的自主水平。