移花接木 Fire-X无人直升机验证机

来源:用户上传      作者:

　　2010年12月10日，诺斯罗普・格鲁门公司与贝尔直升机公司联合研制的Fire-X验证机实现首飞，朝着不断发展的情报、监视与侦察(ISR)和货运无人机市场迈出了关键一步。两家公司充分发挥各自的优势，将成熟的自主飞行控制系统与商用直升机平台有机地结合起来，向美国海军展示了一种迅速获得多用途舰载无人驾驶垂直起降平台的有效途径，力求在快速崛起的无人直升机市场占据一席之地。值得关注的是，美国海军充分肯定了Fire-X的技术可行性，已经决定利用“贝尔”407直升机的机体移植现役“火力侦察兵”无人直升机技术，从而满足当前对于舰载中程监视平台的迫切需求。
　　
　　启动研制计划
　　
　　诺格公司早在十年前就已经开始尝试研制无人直升机，一度在日益兴起的“垂直起降无人机”(VTUAV)市场上占据领先地位。2000年2月9日，美国海军正式将诺格公司研制的379型垂直起降无人驾驶原型机命名为“火力侦察兵”，要求制造3套VTUAV系统，用于作战测试评估。次年5月，美国海军将RQ-SA编号正式赋予“火力侦察兵”，着手启动低速率生产。此后，美国海军根据濒海战斗舰发展计划，又提出研制和采购MQ-8B多用途无人直升机的计划。
　　随着测试工作的不断深入，美国海军希望这种平台承担越来越多的作战任务，然而最初计划采用的一些传感器设备无法满足海上舰队日益增长的机载信号情报需求，尽管通过加装新型传感器和拦截攻击武器，可以进一步增强多用途能力，但是MQ-8B受到体积尺寸和发动机功率的限制，逐渐感到力不从心。因此，美国海军在详细评估了该机的先天不足后，对于是否大规模装备“火力侦察兵”一直心存芥蒂，并明确拒绝了MQ-SB参与自主运送补给的测试计划。
　　面对海上作战需求的潜在变化，诺格公司感到MQ-SB的发展前景有限，而更大尺寸和功率的无人直升机具有庞大市场。于是，该公司开始寻求在总体尺寸上能够满足舰载起降要求的直升机平台，最后将目光锁定在“贝尔”407上，紧接着就与贝尔直升机公司商谈联合投资新项目的可行性。双方一拍即合，决定以这种小型商用直升机为平台，移植MQ-8B的自主飞行控制系统，发展一种兼具有人驾驶／无人驾驶的舰载无人直升机。
　　经过多年的权衡和酝酿，美国海军在2010年4月30日发布了一份需求信息，希望采购一种长航时舰载无人机系统(PSB UAS)，计划在2016年将其部署在多种军舰上，用于执行ISR、目标定位和有限的攻击任务。该系统将由一架或多架飞行器组成，核心部分是一种接近现役直升机尺寸的无人驾驶平台，可以搭载在巡洋舰和驱逐舰上，承担的作战任务与MQ-8B基本类似，但必须具备更长的续航时间和携带更大的有效载荷。
　　具体而言，美国海军希望PSBUAS的航程将达到1850千米，续航时间达到8～72小时(一架无人机需要达到8小时续航时间，多架无人机可以达到72小时的目标)，有效载荷达到272～454千克，并具备自主性、可担负性、坚固耐用和可靠性等特点。
　　紧接着，美国海军联合会于5月3日在马里兰州国家港湾(National Harbor)举行了一个海上／航空／空间展览会，诺格公司／贝尔直升机公司首次公布了自筹资金发展的Fire-X验证项目，旨在研制一种中程垂直起降无人机系统，诺格公司明确表示，希望用Fire-X方案参与美国海军PSB UAS项目的竞争。
　　
　　验证改装方案
　　
　　从总体设计来看，Fire-X沿用了“贝尔”407的单旋翼带尾桨式布局。后者作为一种批量生产的商用平台，在总体性能、系统综合、快速制造和使用保障等方面具有独特优势，而且具备生产成本低和使用可靠性高的特点。“贝尔”407的标准座舱布局设有5名旅客座椅，根据需要，可以改装用于装载作战补给或运送伤员，也可以在机舱中增加辅助燃油箱，增加续航时间。
　　Fire-X主要用于验证在无人驾驶模式下实现安全飞行。为此，诺格公司在改装过程中加装了MQ-8B的机载计算机、传动装置和其它系统。按照最低限度改装的原则，研制人员重新设计了驾驶杆和飞行控制面之间的机械连接系统，需要无人驾驶飞行时，可以直接解除原有机械连接，采用电动传动装置。
　　按照飞行试验的计划，该机在2010年底进行了数次试飞，主要测试管理系统的飞控软件，评估基本操纵品质和飞行安全性。此前，诺格公司仅仅在模拟车间内对飞控软件进行了地面测试，此次利用飞行试验获得的相关数据，将输入到一个可靠性数据库，用于分析Fire-X改装前后在性能参数方面的细微差异。
　　Fire-X可选择有人，无人驾驶模式，通过航电系统、软件和地面控制站来完成精确可靠的操纵。据诺格公司介绍，该机将利用当前或未来符合军用标准的各种控制设备，可以直接与美国海军的战术控制站(TCS)和美国陆军的“单系统”(One Sys―tern)地面控制站实现通信。下一步，研制团队的主要工作将集中在满足美国海军的更多战术要求上，还计划为Fire-X开发一套可折叠式旋翼，以满足舰上使用需求。
　　与此同时，Fire-X也可以自主完成货物运送飞行试验，但现今只在机舱内部装载载荷，不会吊挂外部载荷。Fire-X在改装过程中基本保留了“贝尔”407原有的2.4立方米机舱内部容积。在无驾驶员的情况下，内部有效载荷增加了181千克，达到了1360千克。根据任务需要，该机可以吊运1200千克货物。
　　执行任务时，Fire-X在携带560千克载荷的情况下，续航时间可达14小时。而在机舱内加装辅助油箱，并携带1450千克载荷时，最大续航时间可达16.8小时。
　　
　　竞争货运角色
　　
　　诺格公司发起Fire-X项目的另一个主要动因是希望参与美国军方正在实施的货运无人直升机竞争，弥补因MQ-8B出局所导致的市场缺位。早在两年前，诺格公司针对货运无人机的作战需求，曾经向美国海军提供了基于MQ-SB的无人货运直升机方案。但美国海军在2009年8月进行详细评估后认为，该机尺寸、体积和功率都相对有限，只能吊运400千克有效载荷，难以满足战场货运任务的要求，最终否决了这一方案。
　　近年来，美军长期驻扎阿富汗，其境内高山林立、地形崎岖，依靠汽车和直升机运送弹药食品等给养，面临运输成本高昂、连续补给困难等问题，特别是数量庞大的简易路边炸弹，令美军头疼不已。因此如何顺利完成军用补给成为一项日益严峻的任务。为此，美国海军和海军陆战队率先发展一种垂直起降平台，有力地推动了无人驾驶货运直升机的快速发展。
　　2010年春，两种无人直升机先后在美国陆军的达格威试验场完成了一系列飞行测试。洛马公司／卡曼公司联合研制的K-MAX在2月初首先升空，紧接着，波音公司生产的A160T在3月9日出场。按照验证试飞的基本要求，两架无人机必须能 够以全自主飞行和遥控飞行方式，在6小时内向120千米外的前线基地运送1125千克货物。测试表明，两种无人机都出色地完成了各项任务要求，从而消除了军方对于无人直升机执行补给任务的怀疑态度。
　　12月2日，美国国防部分别授予洛马公司／卡曼公司和波音公司一项无人货运直升机项目承包合同，用于验证两套系统在作战环境下的货运能力。两个研制团队将分别制造2架无人机和3台地面站，并实施一次快速反应评估。通过评估的系统将立即部署到阿富汗，为驻扎在前线的海军陆战队作战人员提供轻型补给。
　　由于研制时间较晚，Fire-X验证机错过了此次机会，但诺格公司／贝尔公司正在奋起直追。Fire-X的试飞成功为美国海军无人货运直升机提供了新的选择，其各方面性能等方面都显著优于K-MAX和A160T。
　　从内部结构设计上看，该机可以直接在机舱内装载各种补给，无需将货物都挂在舱外。从作战使用效能来看，Fire-X在运送1134千克载荷的情况下，作战半径达204千米，每天可以运送2 722千克货物；在运送726千克载荷的情况下，作战半径为1110千米，续航时间达8小时。这一能力足以保障30-40名士兵一天内所需的给养，或保障一支6人组成的特种作战分队在一周内所需的给养。
　　2010年8月，诺格公司获准对外公布了一段Fire-X项目的视频，演示了这种验证机具备的一些军事用途：如果在机舱内增加一个专用隔板，可以分门别类地装载各种物资和给养，从而更加有效地利用空间，提高装卸和分发效率；如果成批量运送同一种军用物资，可以采取集中打包方式，利用有人／无人驾驶叉车直接搬运，大大减轻了人力负担：通过改装机舱空间，可以交错放置4副担架，从前线自主运回4名伤员。
　　
　　推动型号升级
　　
　　设计之初，诺格公司就考虑将Fire-X验证机作为美国海军PSB UAS需求的一种竞争方案。然而，随着研制工作的不断进展，美国海军开始逐渐关注Fire-X的应用前景，不断修正未来舰载无人机的发展计划。2010年8月，美国海军在展望未来无人机系统的发展方向时，首次提到了一项“中程无人系统”(MRUAS)计划，初步考虑在“火力侦察兵”的基础上增大航程和有效载荷，并将配备性能更好的传感器。至于MRUAS是否完全替代MQ-8B或者只是增强其性能，目前尚未决定。
　　Fire-X从改装到试飞仅仅花费了不到8个月的时间，“贝尔”407平台与MQ-8B之间成功通过技术集成，取长补短，为MQ-8B的后续发展拓展了空间。令研制团队颇感意外的是，该项目产生了立竿见影的效果：美国海军决定在2012财年预算中划拨1.92亿美元，用于购买首批12架MQ-8C无人机。
　　MQ-8C是一项工程改进方案(ECP)，旨在满足美国海军对于海基中程监视平台的一项紧迫的特种作战需求。初步预计，这项方案将改动现役“火力侦察兵”85％以上的硬件和95％的软件，主要换装“贝尔”407的机体，但仍将采用现有的航电设备、有效载荷、指挥与控制数据链和地面控制站。
　　长远来看，Fire-X验证机在舰载无人机技术验证方面任重道远。2010年2月，美国海军预算文件首次提到将发展一种新型“中程海上无人机系统”(MRMUAS)，作为MQ-8C的后续型号。从有关报道看，MRMUAS将可以通过卫星通信，以远程分工遥控模式(re－mote split)实现超视距作战，从而允许将无人机的控制权移交给地面站，进一步扩大特种作战任务的范围。
　　由此可见，Fire-X验证机作为一个技术“先行者”，凭借着移“花”接“木”的设计理念，在短短的时间内就有力地推动了美国海军舰载无人直升机的改型与升级。今后，诺格公司与贝尔直升机公司将充分利用这一平台的优势，相继参与美国海军和美国陆军即将实施的项目竞争，力求在方兴未艾的无人货运直升机市场后来居上。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-9150427.htm