美陆军要淘汰RQ-7,对新一代无人机有何要求?

美国陆军当地时间2月28日发布声明称,已经选定航空环境、格里芬航空航天、诺斯罗普·格鲁门、内华达山脉和德事隆5家公司来制造原型机参与未来

美国陆军当地时间2月28日发布声明称,已经选定航空环境、格里芬航空航天、诺斯罗普·格鲁门、内华达山脉和德事隆5家公司来制造原型机参与未来战术无人机系统(Future Tactical Unmanned Aerial System,FTUAS)项目竞标,他们将分别获得100万~2500万美元的合同,参与未来3年的五个开发阶段和四个选择期。

美国陆军在2018年开始考虑退役RQ-7“影子”无人机,由此开始了FTUAS项目的选型竞标。

淘汰RQ-7,3年内用上新机


(资料图片仅供参考)

这则声明算是过去5年来,FTUAS项目经过一轮轮演示、测试、试用评估、选定竞标机型后的又一重大节点了。

在此之前,比较重大的项目节点是2021年1月,美国陆军在佐治亚州本宁堡举行了为期两周的“竞技表演”,对竞标FTUAS项目的4种无人机进行全面评估。美国陆军有5个旅级作战部队参加评估活动。

去年8月,美国陆军授予航空环境公司一份价值800万美元的合同,为一个旅采购了“跳跃”20无人机来作为临时FTUAS。

此前的测试评估中“跳跃”20无人机获得了美国陆军的“临时”认可,为一个旅采购了“跳跃”20无人机来作为临时FTUAS。

所以,在今年的这次竞标中,参加了2年前“竞技表演”的机型中留下了“跳跃”20、马丁无人机-诺·格团队的V-Bat和德事隆旗下AAI的“航空探测器”(Aerosonde)HQ这三个“老人”,加入了格里芬和内华达山脉这两个“新人”(从资历和产品力上看,“新人”多少有点陪跑的意味)。

虽然眼下这一次,美国陆军没有详细说明合同时间表、何时将行使选择权,但明确了要在2025财年先后完成竞争性原型机制造工作、快速部署、进行作战评估,并最终在2026财年第二季度投入全面生产。

换言之,美国陆军计划在3年内大规模换装上新一代战术无人机系统。

德事隆旗下AAI公司的“航空探测器”HQ,AAI公司也是现役RQ-7“影子”的生产商。

马丁无人机-诺·格团队的V-Bat无人机。

不过,即便FTUAS竞标流程再繁复,即便又有哪家我们或熟悉或初闻的公司和产品在竞标中入围或出局,乃至赢家会是谁、何时入役等,都不会改变FTUAS项目背后的“实质”:美国陆军在FTUAS项目上诉诸了多方面新生代装备需求,而20多年前列装的RQ-7“影子”到如今已经过时、落伍。

20年前的设计,太臃肿

说及美军装备的军用无人机,的确是型号繁多,但绝大多数,特别是中大型无人机都落在了美国空军名下,而美国陆军手中的无人机,在部署上主要是分为营级及以下级别、旅级、师及以上这三个层级,也就是分别对应着近、中、中远程无人机,自然也对应着机体尺寸上的小中大了。

在美国陆军中,营连级的无人机是RQ-11“乌鸦”,旅级的是本篇提到的新闻主角RQ-7“影子”,到师级以上级别的无人机就是美国陆军中最大的无人机MQ-1C“灰鹰”了。

图为2011年时部署在阿富汗的美国海军陆战队RQ-7B无人机的降落瞬间。在跑道降落后滑跑,最终通过尾钩钩挂上拦阻索停了下来。

如今再看这款诞生于20年前的旅级无人机,让美国陆军决心要换掉它的一个重要原因就是这套系统实在太臃肿、太笨重了。

一套“影子”无人机系统由4架无人机组成,其中3架由无人机运输车(AVT)运输,第4架是作为备份来在储存容器中运输。包括AVT在内整个系统都是使用“悍马”高机动越野车来作为运输平台的,安装在“悍马”上的两个地面控制站(GCS)、运输维护设备的多功能(MSM)车辆,以及还有这4辆车分别对应跟着的辅助支持车辆。

它们或是牵引弹射器、或是牵引运输拖车,运送着与GCS配套的供电用静音发电机、地面数据终端(GDT)和作为备份的便携式地面控制站、便携式地面数据终端等设备。

一套“影子”系统运转起来,在车辆、设备和人员各方面都是“兴师动众”。

太笨重,太兴师动众

而一架RQ-7“影子”无人机升空,其兴师动众还不止于这些“悍马”,还有人员方面。

旅级下属的“影子”无人机排中,除了军官外,还要有15名操作员和任务载荷操作员、9名维修人员,这还不包括负责一些设备维护的承包商人员。

那么,在空运机动部署时,想要将这样的一套“影子”系统搬走,需要出动2到3架C-130或1架C-17运输机……后勤保障压力可想而知。

目前美国陆军的旅级作战单位所装备部署的RQ-7“影子”无人机,翼展约4.27米、机长3.41米,留空时间6小时,最大升限4600米。

这还只是RQ-7“笨重”的一面,另一面是它的起降过程。

其起飞需要借助一台拖车式气动发射器来辅助完成,170千克重的“影子”在12米长的弹射轨道上被加速到130千米/时后升空,那么在降落的过程中,“影子”既需要一块降落场地(最起码是简易机场跑道或是平整公路),还需要拦阻设备的辅助,落地滑跑中机体尾部的尾钩在钩挂上拦阻索后最终停了下来。

也因此,在飞行任务中,RQ-7“影子”的起降场地在选定停当,这些地面设施都布置好后,就很难在战场上转移了。

在RQ-7B“影子”实现一次成功降落,背后是落地前地面人员准备工作的忙碌,布置拦阻索,还有拦阻索万一失效情况下的应急拦阻网。

美国海军陆战队也曾是RQ-7的用户,不过早已经选择RQ-21来接班。

FTUAS,首先要丢掉跑道

用了20年的“影子”,美国陆军的空降师和步兵师对于“要什么样的未来战术无人机FTUAS”问题,答案已经非常清晰了——乃至句句都针对“影子”的痛点:

要彻底抛弃RQ-7无人机所采用的弹射起飞-拦阻降落的起降方式,要求FTUAS无需跑道即可垂直起降;其次是整套无人机系统的可运输性,不能再像RQ-7“影子”那般“臃肿”了。美国陆军希望只需要CH-47“支努干”运输直升机就能完成FTUAS全系统的空中运输、战场上的快速战术机动。

美国陆军测试部队对FTUAS测试后,评价是 “使用最少的地面支持设备即可从狭小区域内起飞和回收”。

在FTUAS“竞技表演”中马丁无人机公司的V-BAT展示了可以通过比CH-47更小的UH-60“黑鹰”来运输的能力。

丢掉弹射起飞-拦阻降落的方式,自然能让地面人员减负,省去了操作、维护这些设备的麻烦。

在以往的美国陆军建模分析中,RQ-7“影子”的一次任务中,地面人员在起飞阶段的工作量最大。单单在航前准备,对RQ-7“影子”的检查清单上事项就大约有150项,而现在FTUAS新机型则只需要不到70项后,它即可垂直升空,随后转为水平飞行,按计划执行任务,任务完成返航、垂直降落在预定的着陆点,而且起飞和降落的过程也都做到自动化。

相比于RQ-7起降作业中地面人员的忙前忙后,FTUAS的操作堪称“闲庭信步”。图为2021年本宁堡“竞技表演”中的“航空探测器”和V-Bat,二者也算是当前固定翼无人机垂直起降的两种成熟路线,固定翼+四旋翼的复合翼布局与“尾坐式”。

试用后,收获交口称赞

此外,这些FTUAS新机给试装部队留下的好口碑还有:

只需要花上大约三周的学习时间即可掌握如何使用;系统的展开部署和运行大约需要“影子”的三分之一时间就能完成,且只需要更少的人力;动力系统、螺旋桨的噪声更低了,“降低了声学特征”不仅是能够避免被敌人早早发现,也让航前准备阶段人员的耳朵更舒服了;复杂气象条件下的起降、执行任务的能力等。

从A点放飞,在B点回收,这对于要靠弹射器、拦阻设备来起降的RQ-7“影子”来说很难。但对于FTUAS就不是什么困难了,更可能是未来高对抗战场环境下的常态。

就像2021年“竞标表演”上,陆军首席飞行员大卫·弗朗西斯少将在给媒体介绍时给出的新旧对比描述:

“如果你想要发射‘影子’,你必须有一个地面控制站,你必须有一个弹射器,你必须有一条跑道才能让它降落,你必须有车辆来移动这些设备或进行操作。但全新的无人机则只需要使用非常小且可移动的三屏笔记本电脑即可完成操控,只需要两到三名士兵就能让无人机系统顺畅运转起来。”

RQ-7“影子”的静态地面控制

被美国陆军选作临时FTUAS的“跳跃”20,其地面控制站更为小巧。

动起来,AI起来

针对FTUAS项目,美国陆军之所以能预计在几年内就用上FTUAS未来战术无人机,全面将“影子”下岗,一个很重要的原因在于,目前参与FTUAS竞标的这些家企业的无人机产品基本都属于“货架产品”,硬件、机体平台的开发基本在几年前完成了(或是基于此前成熟型号的衍生),有的型号曾在美军中试装测试过或已被他国军队采购。

也因此,现阶段参与竞标的厂商们工作重点更多是放在了“软件”层面上,紧贴根据美国陆军的“个性化”需求来修修改改。

对于FTUAS,美国陆军在需求上格外强调的几个方面就有在GPS全球定位系统退化环境下照常执行任务的能力,能够使用如INS惯性导航等内部导航传感器进行导航。

不难理解,这一点背后的动因是着眼于与潜在竞争对手间的烈度更高、更具对抗性的战场环境。另一重点是地面控制站(GCS)不再那么“臃肿”,FTUAS不仅是上文中大卫·弗朗西斯所说的“三屏笔记本电脑即可完成操控”,而且这样更小型化的GCS还可以动起来,在机动中的“悍马”车上地面人员依旧能完成对FTUAS的操控、信息接收等。

陆航直升机与无人机的编队协同,这一点美国陆军曾在AH-64D/E上测试过与RQ-7、MQ-1C无人机的编队协同。而这样的特性将成为FTUAS上的标配能力。

美国陆军表示,将探索以AI技术来,来辅助控制站更高效地处理分析无人机传送回的战场数据。

不止于此,美国陆军的终极目标是FTUAS控制权还能转移到AH-64D/E“长弓阿帕奇”武装直升机、“黑鹰”直升机、未来攻击侦察机(FARA)等陆航直升机机组手中,实现无人机与有人机的协同,机组人员对无人机传感器的控制、飞行路径规划,以及无人机侦察信息的直接流转等。

此外,随着无人机任务载荷设备、传感器的技术进步,将会有越来越多的战场信息涌入控制站,操控人员如何高效、准确地分析处理这些战场信息将会是一个新课题,对此美国陆军表示将探索把AI技术引入到FTUAS控制站,来为操控人员减负。

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