美国下一代“捕食者”探秘

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  2009年9月中旬,在法国巴黎举行的一次航空工业品推介会上,美国洛克希德·马丁公司的“臭鼬工厂”[SkunkWDrks,译为“臭鼬工厂”,是美国一家长期处于绝密状态下的飞行研发中心,是美回的秘密军事基地,是洛克西德·马丁公司的洛克西德飞机割造厂,其直到2003年才被解密——编者注]展示了其最新设计的MQ-X中型多用途元人机的大尺寸模型及多张图片。世界航空史上,“臭鼬工厂”素以研制U-2高空侦察机,F-117隐形战斗机等多种尖端航空器而闻名,其在美国军工界具有传奇性的色彩。而这次由“臭鼬工厂”带来的中型多用途无人机在隐形等方面的设计上也十分出众,展示了其独特的“奥鼬”风格。
  
  独具匠心的混合动力方案
  
  “臭鼬工厂”为MQ-X无人机设计了一种十分独特的混合动力解决方案。具体来讲,就是在MQ-X无人机的尾部上方既安装有一台小型的三叶式涡轮螺旋桨发动机,又安装有一台小型的涡轮喷气式发动机。而这种混合动力方案在过去的无人机设计上是从来没有过的。涡轮螺旋桨式发动机具有输出功率较大、运转稳定性好、噪声小、工作寿命长以及造价、油耗和维修费用低等突出优点,目前被广泛用于各种中、小型飞行器。但是,涡轮螺旋桨式发动机也有其明显不足,那就是它只适用于对飞行速度和高度要求不高的飞行器。美国目前大量装备的“捕食者”A型无人机就使用此种发动机。而采用涡轮喷气式发动机的无人机虽然克服了采用涡轮螺旋桨式发动机的无人机无法高速飞行的不足,但涡轮喷气式发动机却是一个名副其实的“油老虎”,相比涡轮螺旋桨式发动机而言在同样的高度飞行同样的距离,其对航空燃料的需求量要大得多。目前,涡轮喷气式发动机仅用于体形较大的无人机上,如美国空军的“复仇者型无人机(又名“捕食者”c型无人机)及“全球鹰”无人机等。
  “臭鼬工厂”设计的MQ-X无人机之所以采用这种较复杂的混合动力系统,显然是要扬长避短,充分发挥这两种不同类型发动机的优点。
  据“臭鼬工厂”的设计人员透露,未来的MQ-X无人机在进行巡航及远距离飞行时,主要依靠机身后部上方的功率大约为300马力的涡轮螺旋桨式发动机提供动力,以增加无人机的滞空时间和作战半径。而当无人机需要进行起降、高速飞行等动作时,涡轮螺旋桨式发动机停止工作,由其下方的喷气式发动机推动无人机前进。不过,安装在MQ-X无人机上的涡轮螺旋桨式发动机和涡轮喷气式发动机也可以在短时间内同时工作,这主要是为了满足无人机在高速接敌、突防等方面进行高机动的战术要求。此外,执行高空侦察等任务时,两台发动机一同工作也有利于MQ X无人机冲上更高的飞行高度,从而填补美军大型“全球鹰”无人侦察机同现役的中、小型无人机在飞行高度之间的空档。目前,虽然有关MQ X无人机将会使用的两种发动机的型号等情况尚不明朗,不过按照洛克希德·马丁公司的惯例,该无人机上将极有可能采用加拿大普拉特·惠特尼公司的发动机产品。
  
  具有“隐身”能力的全方位设计
  
  与目前美国空军大量装备的美国通用原子航空系统公司生产的“捕食者”系列中型多用途无人机相比,“臭鼬工厂”设计的MQ-X无人机在体形上要略大一些。据洛克希德·马丁公司的研发人员称,未来的新型MQ-X无人机的整体体形大约是老式“捕食者”A型无人机的两倍,比目前美国空军使用的最新型“复仇者”型无人机的体形大约大1/3。按此估计,MQ-X无人机空机质量将会超过9080kg。
  “臭鼬工厂”的研发人员在设计MQ-X无人机时充分考虑了新型无人机在危险环境下的生存概率,其在MQ-X无人机的外形设计上借鉴了F-22和F-35等第四代隐形战斗机的设计元素,给美国空军和其他潜在客户提供了一个具有较强隐形能力和侦察打击能力的无人飞行平台。与上一代“捕食者”无人机系列相比,体形更大的MQ-X无人机的雷达反射面积反而更小,而且反应更加迅速,战场生存能力也更强。
  从公开展示的MQ-X无人机大尺寸模型及图片来看,该无人机整体外形相比老式的“捕食者”系列无人机的机身更加光滑、流畅,整体机身上几乎没有留下任何可造成雷达波强反射的突出物,这样的设计显然是出于隐形的考虑。从局部细节来看,MQ-X无人机设计有大展弦比机翼[展弦比(Aspcet Ratio),飞机空气动力学的专有名词。其定义为机翼的翼展平方与机翼面积的比值。大展弦比表明机翼比较长且窄,小展弦比则表明机翼比较短且宽——编者注]靠近机身的机翼较厚,对结构设计及武器的内埋有利。
  
  另外,MQ-X无人机上方从机头至机尾有一条脊线,这也有助于减小飞机的雷达信号特征。而在MQ-X无人机扁平、宽大的机身和机翼内侧设计有分隔的内埋式武器及设备舱。在执行攻击作战任务时,MQ-X无人机所携带的武器全部安装在机身和机翼隔舱内部。这种隔舱式设计在经典的隐形飞机如B-2和F-22上都曾采用过。当然,为延长无人机的飞行时间,武器和设备隔舱也可以用来携带额外加装的燃料箱。MQ-X无人机在执行战场侦察、监视任务时,还可以加装一个半埋式的广域监视吊舱。
  MQ-X无人机的尾翼采用V字形设计,两片尾翼相互垂直,不仅将雷达探测信号偏转反射出去,同时也可以降低其上方安装的喷气式发动机排气时的红外信号特征,加强无人机的综合隐形能力。
  MQ-X无人机的两台发动机均采用背负形式安装在无人机的机身后部上方,以减少发动机进气口所带来的强雷达波反射信号。其中,涡轮螺旋桨式发动机桨叶设计在了无人机V字形尾翼中线的正上方,从而最大限度地降低了涡轮螺旋桨式发动机桨叶所造成的雷达反射特征。
  值得重点关注的是,“臭鼬工厂”的MQ-X无人机的机翼采用模块化设计。根据执行任务的不同,MQ-X无人机可以有选择性地安装不同翼展的机翼。具体情况是:在执行战场监视、侦察等任务时,MQ-X无人机可以安装长翼展机翼,以求增加持续飞行能力和飞行高度。安装长翼展机翼后,该无人机可以冲上12192m以上的高空进行飞行,并且具有更好的持续飞行能力。而当MQ-X无人机在执行侦察、攻击任务时,无人机可以安装一对短翼展机翼。目前这种设计是“臭鼬工厂”独有的。据“臭鼬工厂”设计人员介绍,MQ-X无人机研发成功后,在不使用附加油箱的情况下,使用短翼展机翼能在距海平面6 096~7 620m的高度飞行,其滞空时间将不会少于24小时;而在使用长翼展机翼飞行时,可以在距海平面12 192m以上的高空,以较慢的飞行速度飞行大约40多个小时。另外,在使用短翼展机翼加涡轮喷气式发动机组合时,该无 人机的最大速度可以达到0.8马赫(约272m/s)。
  
  先进的机载电子设备
  
  目前,有关MQ—X无人机上所安装的机载电子设备的详细情况还没有公布。不过,该机在初始阶段极有可能采用“山猫”合成孔径雷达(“复仇者”型无人机上使用的就是该型号雷达)的双频道改进型雷达(Synthetic Aperture Radar),这种改进型的双频道“山猫”合成孔径雷达是由美国通用原子航空系统公司于2009年初研发完成。其与原型“山猫”合成孔径雷达相比,能够更加精确地识别缓慢移动目标,这在战术领域具有十分重要的意义。改进型的双频道“山猫”合成孔径雷达是目前美国研制的最先进的中、小型无人机机载雷达系统。根据设计方案,改进型的双频道“山猫”合成孔径雷达将会被安装在MQ-X无人机的头部上方流线型的整流罩中。
  在光电观瞄设备上,MQ-x无人机预计将不会再安装上一代“捕食者”系列上所安装的光电/红外传感器观瞄系统,而是会采用洛克希德·马丁公司和通用原子航空系统公司最近正在联合开发的新型全动视频观瞄系统。有报道称,这种先进的嵌入式全动视频光电观瞄设备的核心传感器由F-35战斗机的前视红外传感器系统(EOTS,Electro—Optical Targeting System)改进而来。与外置型光电/红外系统相比,这种先进的嵌入式全动视频光电观瞄设备能够有效降低MQ—x无人机的雷达信号特征。而这种新型全动视频观瞄系统预计将会在2010年下半年研发成功,同MQ-X无人机的研制进度基本上是同步进行的。
  另外,在无人机的飞行控制和导航方面,“臭鼬工厂”将会为MQ-X无人机安装雅典娜-511飞行控制与导航系统或其改进型。该系统早先已在美军现役的几种型号的“捕食者”系列无人机上使用过。
  
  
  多样任务与武器配备
  
  从公开的资料来看,MQ-X无人机至少承担有两种作战使命:一是和上一代“捕食者”系列无人机一样的巡逻一攻击任务;二是纯粹的战场侦察、监视与情报获取任务。该无人机的武器舱还可以安装执行各种特殊任务的内置大范围监视系统,包括广域监视吊舱系统、全天候有源相控阵雷达等。
  目前,由于MQ-X无人机刚刚进入原型机的预研阶段,“臭鼬工厂”还没有公布该机的最大载弹量等详细数据。不过,由于未来MQ-X无人机在整体上有着同上一代的“捕食者”系列无人机类似的常规后掠固定翼式的气动外形,加之现在已知MQ-X的体形大约是早期入役的“捕食者”A型无人机的两倍左右。因此,不难分析出MQ-X无人机的最大载弹量应也是“捕食者”A型无人机的两倍上下,约在1400~1 800kg之间。
  如上所述,该型无人机设计了类似于F-22的内置式武器舱,这些武器舱分别被设置在MQ-X无人机机翼翼根下方的机腹中部和机腹中后部。由于受武器内置的限制,MQ-X无人机的武器挂点估计将不会超过6个,这同美军现役的“捕食者”B、C型无人机上的8个开放式武器外挂架相比,数量略少一点。而此设计是为了加强MQ-X无人机的隐形性能,所不得不做的取舍。
  美国空军现役的JDAM联合直接攻击弹药和宝石路激光制导炸弹等战斗机上配备的大部分对地攻击弹药都可以直接装备在MQ-X无人机上。当然,除此之外,MQ-X无人机也可以携带上一代“捕食者”系列无人机可用的各种攻击性武器装备,如AGM-114“海尔法”空地导弹、美海军“快弩”反辐射制导导弹及美军现役制式高精度制导炸弹,如GBU-29、GBU-32、GBU-38等等。同时,预计在MQ-X无人机正式服役后,其也可能会使用美军目前正在为F-35等先进战机打造的如联合攻击导弹(JSM)、第二代小直径精确制导炸弹(SDBⅡ)等先进的下一代对地、对海攻击型弹药。另外,在需要时,MQ—X无人机还可以挂载多枚美制的AIM-9X先进短程空对空导弹。
  
  发展前景看好
  
  目前,美国洛克希德·马丁公司的“臭鼬工厂”正在加紧MQ-X无人机的研发工作。根据该公司在巴黎航空工业品推介会上展示的路线图显示,MQ-X无人机最快将会在2010~2012年之间完成原型机的设计制造,并进入后期的测试工作。之后,大约在2015~2020年间,MQ-X无人机将会进入批量生产阶段,并最先装备美军前沿部队。据洛克希德·马丁公司自己的推算,在未来的5~10年中,美国空军将至少会采购200~250架新一代的MQ-X中型多用途无人机。
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