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美军无人机成功自主空中加油 将改变远程打击模式

2015年05月28日13:28  来源:中国航空报  手机看新闻
原标题:美军无人机成功自主空中加油 将改变远程打击模式

  4月22日,X-47B验证机从帕克图辛河海军航空站起飞,在切萨皮克湾上空与一架K-707加油机会合,成功地完成了自主空中加油(AAR),开创了无人驾驶飞机自主实现空中加油的新纪元。此举显示,美国国防部经过十多年的探索、研究和试验,已经完全掌握了大幅延长无人机续航时间的关键技术,并正在影响到美国海军的作战理念,将改变未来侦察监视与远程打击的作战模式。

  自主编队飞行

  AAR技术的研究与发展得益于2000年启动的自主编队飞行(AFF)计划。NASA希望这项计划能借助于仿生原理,通过模拟鸟类的V字形编队飞行,充分利用前方飞机机翼的翼尖涡,为后面紧随的飞机提供一股上洗气流,可以有效地产生升力,减小了飞行阻力,从而达到节省油耗和减少排放物的目的。2000~2001年间,AFF计划通过飞行试验取得了理想的减阻效果,可以节省燃油14%。

  在AAF计划实施过程中,波音公司扮演了至关重要的角色。该公司与加州大学洛杉矶分校共同研制了编队飞行测量系统(FFIS),利用全球定位系统(GPS)加上机载运动测试设备,将两架飞机之间的相对位置精度保持在30厘米以内。同时,波音公司还与德莱顿飞行研究中心合作,为两架F/A-18试验机加装了编队飞行控制系统(FFCS)。

  更为重要的是,波音公司为AFF计划开发了机载无线局域网技术,可以使有人驾驶飞机和无人驾驶飞机同时登陆机载网络,共享极其精确的位置信息和飞行控制数据。这项技术利用差分全球定位系统(DGPS)的数据,可以获得精度达到厘米级的定位信息。而且,这种机载无线局域网就还可以使加油机的机组人员精确控制UAV进行加油,从而极大地增强安全性。

  其后,NASA意识到这项技术在未来的无人机AAR方面具有潜在的应用前景。初步研究表明,未来具备隐身能力的远程无人侦察与攻击平台只有通过空中加油才能达到最大航程的要求,但是考虑到卫星链路存在时间滞后的问题,空中加油不能仅仅依赖地面控制人员的指令,必须实现自主化,即完全根据传感器的输入而排除人工干预的程序化操纵。近年来,相关学科和技术的快速发展使AAR成为可能。

  2002年,美国国防部预先研究计划局(DARPA)针对发展UCAS持久作战能力的需要,考虑将AAR技术的后续研究正式列为“联合无人作战航空系统”(J-UCAS)计划的一个子项目。尽管J-UCAS计划半途中止,但美国海军在投资发展“无人作战航空系统验证”(UCAS-D)计划时依然将AAR列为必不可少的试飞科目,旨在借助X-47B验证机飞行测试证明AAR技术的可行性。

  精确对接技术

  与现役战斗机相比,无人机实现AAR无疑面临着诸多技术挑战。2005年,DARPA牵头发起了“自主空中加油验证”(AARD)项目,旨在通过飞行测试研究受油机和加油探管在气流中的运动规律,为UCAS-D计划发展出可以在作战条件下自主完成空中加油的各项关键技术。其中,至关重要的是实现对接的技术。

  从空中加油方式来看,美国空军使用的伸缩套管式硬管空中加油比较容易实现自主对接,而美国海军使用的探管-锥套式软管空中加油相对难度较大。为此,DARPA决定直接验证无人机采用探管-锥套式加油技术如何能够精确地保持空间相对位置,在对接时达到厘米级精度。

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(责编:娄杨宣(实习生)、闫嘉琪)

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