[一纳四月军贴]从无人机到无人战机(上)[22P]

2018-03-13 12:41:00 36


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从无人机到无人战机(上)
提要  20世纪50年代美国成功研制出无人靶机,也开创了无人机使用的先河。随着现代遥控技术和计算机科学突飞猛进并广泛用于飞行器的飞行控制,无人机发展就日新月异,特别是在2002年的阿富汗战场上,无人机第一次扮演攻击角色,更明确宣示了未来的战场中,无人机将逐渐由配角转变成主角。无人机成本低,战场存活率高,还可避免飞行员伤亡或被俘虏的风险,且随着通讯传输技术、计算机技术和飞控技术的发展,无人飞机终将广泛地使用于空战,开创革命性的空战新模式。
  由于媒体大肆宣传美军在伊拉克及阿富汗战场上广泛使用无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV),许多人误以为这是此种飞行器首次出现于战场上。事实上早在20世纪50年代的越战时期,美国海、空军就已经率先使用无人飞行器侦察北越及中国大陆境内的军事活动,为无人机投入战场开创了先河。
  无人机中的“无人”一词表示具备相当程度的自动化,和20世纪80年代前出现的飞行靶机(drone)或遥控飞机(Remotely Piloted Vehicle,PRV)不大相同。所谓靶机是指事先程序化的飞行器,即使遭到敌方攻击也依然按照预定航线飞行,地面人员无从介入飞行过程;遥控飞机则刚好相反,地面操控人员通过无线电上传飞行指令,全程由地面控制。
  北约无人机审查小组(Unmanned Aerial Vehicle Panel)定义无人机为:“一架具有动力但没有飞行员的飞行器,以空气动力产生升力,进行自动化或遥控飞行,可用完丢弃或回收再次使用,还能挂载致命性或非致命性武器。”因此凡是弹道或半弹道导弹、巡航导弹、火炮都不是无人机。20世纪80年代后由于计算机科技突飞猛进,飞控系统全面计算机化,自动驾驶(auto-pilot)、线传飞行(fly-by-wire)、归航点导航系统、数据链、先进光电系统…纷纷搬上这些无人飞行器,实现了某种程度的自动化,无人机成为了通称。
  无人机最常用于搜索及侦察任务,早期的飞行器仅有简单的照相机,侦察完毕后就得回收飞行器,取出底片冲洗;现在的飞行器则大都装上摄影机或前视红外(Forward Looking Infra-Red)传感器,将地面景物实时(real time)传回地面控制站。合成孔径雷达(SAR)可穿透云层或恶劣天候,获得近乎照片质量的影像,也广见于多种无人机上。
历史缘起
  无人机的起源,可追溯至20世纪40年代末到20世纪50年代初期,当时美国为训练战斗机飞行员和防空导弹操作手,着手研制一些可模仿当时战斗机、轰炸机性能的靶机,美国的瑞安航天公司(Ryan Aeronautical Company)在1948年赢得美国空军的合约,研制一种高亚音速、喷气推进的靶机,代号为Q-2“火蜂”(Firebee),它就是现今无人飞行器的鼻祖。
 
Q-2“火蜂”(Firebee)靶机,堪称无人机的鼻祖
 
“火蜂”靶机的地面发射架
  1960年5月1日,美国中情局一架U-2侦察机在苏联上空被击落,飞行员鲍尔斯(Gary Powers)被莫斯科法庭公开审判,美国空军因而另辟蹊径,想以“火蜂一号”来侦察苏联及其它共产国家,瑞安公司也在1960年7月获得一份合约,研制136型(Model 136)名为“红马车”(Red Wagon)的侦察型遥控飞行器。
  1961年1月新就任的肯尼迪(John F Kennedy)总统取消此项目,但不到一年后五角大厦就要求瑞安公司把一批“火蜂一号”改装成147A型(Model 147A),名为“萤火虫”(Firefly)的“特殊用途飞机”,用来执行侦察任务,之所以称为“特殊用途飞机”,纯粹是用来掩护它的真正用途。
  “萤火虫”会挂在一架特别改装的DC-130E“大力神”(Hercules)运输机的机翼下方,发射后按照既定航线飞到目标区上空,照相完毕后再飞到回收区由直升机回收或是放出降落伞落回地面或海上,由回收人员取出机内的底片进行冲洗。
 
“萤火虫”由DC-130E运输机带到空中后发射
 
直升机回收“火蜂”/“萤火虫”的过程
从无人机到无人战机(上):历史缘起
  1962年夏,147A型在佛罗里达州的测试场进行试飞,1962年10月发生古巴导弹危机,10月27日一架U-2被古巴的俄制防空导弹击落,147A型立即待命上场,但苏联后来同意撤回在古巴的导弹,因此任务在最后一刻取消。
 
冷战时期美国的主力高空侦察机U-2
  美国空军接着秘密研制了体型大一号的147B、147C、及147D型,代号称为“萤火虫”(Lightning Bug),机翼较长,照相机及自我防护系统也经过改进,并在1963年7月成立第4028战略侦察中队,负责操控这些“特殊用途飞机”。“萤火虫”原本的对象是古巴,但随着东南亚局势的转趋紧张,1964年夏天美军加入越战,“萤火虫”开始深入中国大陆,随后几年中陆续进行危险的高空侦察任务,虽然有几架被击落,但没有任何飞行员伤亡或被俘,充分证明了它的价值。
 
瑞安无人机家族
  1965年夏天,一架U-2在侦察北越海防(Haiphong)港时,遭俄制SA-2防空导弹锁定,美国空军因而派遣一架“萤火虫”飞临该港上空,故意触发地面防空导弹发射,虽然被导弹击落,但也证明了此区域不再适合U-2出没,因此在随后的8年中,“萤火虫”成为北越高威胁区域上空主要的高空侦察机,甚至还飞入中国大陆及朝鲜上空。这段期间内唯一敢冒险深入共产国家防空网的有人飞行器就是超音速飞行的SR-71“黑鸟”(Blackbird)侦察机。
 
越战中美国空军第556侦察中队发射的AMQ-34L,绰号“雄猫”。该机在北越上空执行了68次任务,最后被高炮击落
从无人机到无人战机(上):火蜂与萤火虫
  美国空军在北越上空执行了数千次的侦察任务,依据获得的经验对基本型147型遥控机进行改进,总计发展出28型子型号,装有不同的自我防护系统、电子信号传感器,后期机型甚至装有电视摄影机,可将实时画面传给操控人员,远程型的飞行半径达2,600公里。美国空军最初的遥控机沿用瑞安公司的编号,到了20世纪60年代末期将“萤火虫”系列飞行器赋予AQM-34的编号。
  在越战期间,为了让“萤火虫”能与U-2、SR-71有最佳的任务配合,“萤火虫”由位于内布拉斯加州(Nebraska)奥佛特(Offutt)空军基地的战略空军总司令部直接指挥,美国空军远东区司令部没有任何置喙的余地,战地指挥官对任务目标也没有发言权,唯一的例外是在1973年12月,由战略空军发动对北越的后卫二号(Linebacker II)轰炸时,“萤火虫”完全配合美国空军的攻势。
  美国空军1973年的后卫一号及后卫二号这两次轰炸是使用遥控飞机的最高峰,当年就飞了444架次的任务。“萤火虫”行动一直持续到1975年美军撤离泰国基地为止,对中国大陆、朝鲜、北越共执行了3,435架次的任务,最后一架次是1975年6月2日的一架147F。这三千余架次中,1,651架次由147SC执行,共拍摄约1亿4千500万张的照片,大部分是在防空网密布、有人侦察机不宜前往的区域。147型飞行器经实战验证,可靠且具作战效益,由于雷达截面积小,速度慢,不容易追踪及标定它的位置。“萤火虫”的服役生涯中共损失587架,其中251架确定毁于敌军的炮火,80架疑似被击落,83架毁于回收过程失误,其余的原因不明。
 
我国击落的“萤火虫”残骸
  20世纪60到70年代间,美国空军最富野心的遥控飞机项目,应该是洛克希德的D-21“标签板”(Tagboard),它就像是小号的SR-71,长13米,翼展6米,起飞重量5,000公斤,机内装有一具马格瑞特(Marquardt)XRJ43-MA20S-4冲压发动机,巡航高度24,000到27,000米,设计巡航速度3.35马赫,航程2,700公里。原先的设计是放在SR-71的机背上发射,然后由冲压发动机提供动力,不过在1966年7月31日的第四次试飞中,D-21虽然成功脱离SR-71载机,冲压发动机却未能顺利发动,导致D-21侧翻撞击载机的后机身,载机因此上仰并空中解体,二名飞行员虽然顺利跳伞飘落太平洋,但救援人员抵达时,后座的发射控制官(Launch Control Officer)已经气绝。
 
美国于20世纪60到70年代间,曾想研制由SR-71运载的D-21遥控侦察飞机
  由于此失事事件,后来D-21改由B-52“同温层堡垒”(Stratofortress)轰炸机上发射,首次任务是在1969年11月9日,目标是中国大陆的喀布尔核试基地,结果在目标区上空消失踪影;另二次任务分别在1970年和1971年,一架损毁后被美国海军由太平洋中捞起,一架可能是遭中国军队击落而坠毁。20世纪70年代中期美、中关系逐渐解冻,加上有了新的间谍卫星,高空侦察飞行器的重要性随之大减,“标签板”项目也就此告终。
 
我国击落的D-21残骸
  越战结束后,美国空军因经费缩减而进行组织重整,原本由战略空军总司令部指挥的“萤火虫”移交给战术空军司令部,后者在经费排挤下,被迫在继续维持无人飞行器或减少一个中队F-15“鹰”式(Eagle)战斗机间做取舍,结果是美国空军的无人机部队就此解散,直到30年后的2007年5月1日第432无人机联队成立后,才又重新拥有无人机作战部队。
从无人机到无人战机(上):以色列发展
以色列发展
  20世纪70年代时,以色列在无人机的研制上可说是独占全球的鳌头,率先部署了全球第一种特制战术无人机,可实时下传画面影像,只是以色列在这方面相当低调,因此该国无人机的历史也较难追溯。以色列大约是在20世纪60年代末时,由于埃及和叙利亚突然开始部署俄制防空导弹,对以RF-4E侦察机造成威胁,便开始把目光投注到无人机,在20世纪70年代向瑞安公司购入12架改装的火蜂靶机,称为1241型(Model 1241),1973年10月中东赎罪日战争(Yom Kippur War)爆发,以色列对无人飞行器的需求更加急迫,美国也加运多架火蜂靶机给以色列。
 
1241型靶机
  1974年,以色列飞机公司(Israel Aircraft Industries)的马拉特分部(Malat Division)联合塔迪兰公司(Tadiran),合作研制以第一款自制无人机,就是马拉特推出的“巡逻兵”(Scout)和塔迪兰公司推出的“獒犬”(Mastiff),在1982年的黎巴嫩战役中大举出动。这二款飞行器大部分的特性如今都成为战术型无人机的标准︰轻质复合材料做成的机体、机腹下方旋转球体内安置摄影机或红外传感器、让地面控制站可看到现场实况,并据以操控飞行器的实时资料下传。
 
以色列于1974年研制出该国第一型无人机–“巡逻兵”
 
“獒犬”无人机
  为了扰乱阿拉伯国家的防空系统,以色列在20世纪70年代开始发展空射型诱饵(decoy),美国并提供“萤火虫”在越战的实战经验。到20世纪80年代初期,以色列空军已拥有“参孙”(Samson)和“妖妇”(Delilah)二款诱饵,能让阿拉伯雷达误以为天空已满布来袭的飞机,进而开启导弹制导雷达,以色列空军就可实施干扰或直接攻击。“参孙”没有动力,航程约70公里,可沿途抛洒雷达干扰丝;“妖妇”有一台喷气发动机,可由载机或由地面发射,航程达400公里,能模拟特定战斗机的雷达信号,并且安装有电子支持措施装备和数据链。
 
“参孙”空射诱饵,美军型号是ADM-141
 
“妖妇”除了有空射诱饵型外,也有空地导弹型
从无人机到无人战机(上):贝卡谷地
  1982年以色列空袭叙利亚的贝卡谷地(Bekaa Valley)战役中,大举出动“参孙”和“妖妇”进行实战测试。战争一开始,以色列先发射大批“参孙”和“妖妇”飞临叙利亚上空,叙利亚立即开启制导雷达让防空导弹瞄准目标,等候在旁的以色列战斗机则以AGM-45和AGM-78标准型反辐射导弹摧毁这些雷达站,战场实况则由“巡逻兵”和“獒犬三号”传回指挥中心,引导地面指挥官以火炮攻击导弹阵地及附属的防空火炮阵地,接着以色列战斗机长驱直入战场,以集束炸弹(cluster bomb)和导弹彻底扫荡毫无还手之力的导弹基地。
  在此战役中,火蜂侦察型飞行器担任战场轰炸成果评估的任务,传回的战果让人印象深刻︰在开战后的几小时之内,叙利亚19处防空阵地就被摧毁了17处。在防空网失效后,叙利亚只得派出战机迎战,但以色列的无人机早已在各空军基地上空窥探,当叙利亚的米格机升空时,以色列战斗机早已守株待兔等候多时了。
 
多次中东战争中表现出色的以色列“猎人”无人飞行飞行器
  以色列自认与邻近的阿拉伯国家们处于随时爆发战争的状态,因此使用无人飞行器不间断地对邻国严密监视,让各战备单位能由无人机传回的影像采取适当行动︰战机空袭、导弹攻击、火炮射击、或是调派地面部队进攻。1996年的愤怒葡萄(Grapes of Wrath)战役中,就显现出无人飞行器在边界安全上扮演着重要的角色,但以色列也因为根据影像而将火炮射向一联合国基地,造成数十名平民百姓的伤亡,暴露出无人机在应用上的限制。
  20世纪80年代时,伊朗及伊拉克境内的伊斯兰原教旨派兴起,以色列的无人机多次进入邻国领空进行侦察,埃及在1987年8月宣称于西奈半岛南方击落一架以色列的无人飞行器,两伊也在1988年分别宣称击落以色列的侦察飞行器,当时有人怀疑以色列已成功研制出长航程、长滞空型的无人飞行飞行器,但以色列直到1991年海湾战争后,才公开承认正在研制“猎人”(Hunter)无人飞行器的长航程版,称为“苍鹫”(Heron),1994进入以色列空军服役,主要用来侦察。2007年3月第四代“苍鹫”正式亮相,号称是当时全球最大无人侦察机,能连续飞40小时不用加油,负载250公斤的精密摄影装备,传输更清晰的影像,甚至能分辨地面军民活动。
  军事专家认为这架侦察机的战略意义胜于技术突破,其任务半径远达3,300公里,对以色列威胁最大的伊朗也在此范围内,推测以色列可能利用“苍鹫”侦察伊朗的核活动,甚至让“苍鹫”装载攻击性武器,因为过去曾有巴勒斯坦民众宣称目睹以色列动用无人战机发射导弹。以色列军方对于无人侦察机是否能够装载导弹或是飞往伊朗侦察都不予证实,似乎刻意保留想象空间,但就以色列的国防工业实力而言,要将无人侦察机武装化是轻而易举之事。
  将无人机在战场上发扬光大的是美国,但以色列却是创造无人机创新使用方向的领导者,同时也是全球制造最多种无人飞行器的国家。以色列广泛的无人飞行器研制经验,加上美国的战场经验,未来战场上将可让中、高空远程无人机担负攻击及持久侦察巡逻的角色。
 
以色列的“苍鹫”无人机
从无人机到无人战机(上):迈向武装化
迈向武装化
  无人机应用于侦察任务已有一段长远的历史,而将它应用于对地攻击作战,则首见于2002年11月4日,当天美国中情局接获情报,得知本拉登的助理、“基地”组织头目哈里斯(Kaid Sinan Abu Ali al-Harithi)正与5名手下乘坐一辆越野车,高速行驶在也门西北部地区,中情局的一架RQ-1“捕食者”(Predator)无人侦察机根据线索很快发现了目标,实时把红外图像传送到某个遥远的地面指挥站,随后根据地面指令向越野车发射一枚AGM-114地狱火(Hellfire)导弹,将6名“基地”分子完全歼灭。
 
“基地”组织头目哈里斯成为“捕食者”无人机的第一个猎物
 
第一架实际对地攻击作战的无人机–发射地狱火导弹的捕食者
  这次的攻击行动为无人机开创了新的任务能力,也证明它的确具备对地攻击的潜力,美军随后于2007年5月7日组建了第432无人机联队,这是美国公开的第一支无人机作战部队,间接表示美军的无人战机(Unmanned Combat Aerial Vehicle,UCAV)将在不久的未来问世。第432无人飞行飞行器联队使用的是全球第一种无人攻击机MQ-9,是由MQ-1“捕食者”无人侦察机改进而成,在顺利完成各项测试后,美国空军将它命名为“死神”(Reaper)。
 
MQ-9的最大挂载能力惊人
  “死神”在重量、功率和载重能力等方面都远超过“捕食者”。“死神”最大起飞重量4,540公斤,飞行时速480公里,飞行高度为15,000米,配备一台900匹马力的涡轮螺旋桨发动机。“死神”较“捕食者”重了近4倍,飞行速度和飞行高度则是“捕食者”的2倍。
  “捕食者”仅能携带侦察仪器和两枚地狱火反坦克导弹,“收割者”可携带两枚250公斤的精确制导炸弹或14枚地狱火反坦克导弹,因此在某种意义上可说是全球第一款无人战机。满外挂的情况下,“死神”可持续飞行14个小时;而在执行侦察任务时,持续飞行时间可超过一昼夜。
  “死神”于2007年首先派往阿富汗进行作战部署,接着于2008年派往伊拉克,它的作战行动完全由1万1千公里外的内华达州地面控制站负责,由一位飞行员和一位传感器控制人员组成的两人小组负责无人飞行器的操控和图像显示;驻内华达州克里克空军基地(Creech AFB)的一个类似小组,则负责飞经伊拉克领空的长途飞行控制。控制人员通过卫星传递信号给无人机的导航和作战系统,可随时对目标发动攻击,并同时与驻伊拉克的无人机部队进行实时卫星图像联络。
 
在距离战场万里之外的两人小组控制着无人机进行作战,颇有玩电子游戏的感觉

转载自空军之翼



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