小步快跑

溫杰

2016年10月27日，美國通用原子航空系統(tǒng)公司（簡稱通用原子公司）自行研制的“復(fù)仇者”增程型（Avenger Extended Range）無人機(jī)在位于加利福尼亞州的格雷·比尤特飛行試驗(yàn)基地成功地完成了首次飛行。據(jù)介紹，該機(jī)在原型機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化了外部構(gòu)型和總體尺寸，不僅延長了續(xù)航時(shí)間，同時(shí)還增加了任務(wù)載荷，可以執(zhí)行持久態(tài)勢感知與攻擊任務(wù)，為潛在用戶提供更強(qiáng)的作戰(zhàn)能力。

盡管脫胎于“捕食者”家族，但新一代“復(fù)仇者”無人機(jī)通過“小步快跑”，在總體設(shè)計(jì)和作戰(zhàn)效能上已經(jīng)今非昔比。面對日益激烈的市場競爭，通用原子公司正在積極推銷這種具備一定隱身能力的無人駕駛作戰(zhàn)平臺(tái)，希望在中空長航時(shí)無人機(jī)市場上繼續(xù)獨(dú)占鰲頭。

潛心設(shè)計(jì)改進(jìn)

作為一家小型私營公司，通用原子公司在航空領(lǐng)域的技術(shù)儲(chǔ)備和研發(fā)實(shí)力上并不占據(jù)優(yōu)勢，只能借助于多年改進(jìn)和生產(chǎn)“捕食者”系列無人機(jī)所積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，尋求能夠與各大防務(wù)巨頭短兵相接的快捷途徑。

21世紀(jì)初，通用原子公司就研制和生產(chǎn)出以活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的MQ-1“捕食者”A無人機(jī)，首次將中空長航時(shí)偵察和精確武器打擊能力集于一身。接著，該公司又針對美國空軍的需求，通過增大機(jī)身尺寸、換裝渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)和重新設(shè)計(jì)尾翼，改進(jìn)發(fā)展出“捕食者”B/ MQ-9“死神”無人機(jī)，增大了飛行速度、作戰(zhàn)高度和起飛重量等性能都有提高，同時(shí)可以攜帶更多類型的任務(wù)載荷。

遵循這一思路，通用原子公司在2005年就利用內(nèi)部研究與發(fā)展（IRAD）資金，啟動(dòng)了“捕食者”C研制計(jì)劃，在“捕食者”系列無人機(jī)的基礎(chǔ)上著手研制第三種重大升級(jí)型號(hào)。最初，研制人員還只是考慮在現(xiàn)役“死神”無人機(jī)的基礎(chǔ)上加長機(jī)翼和換裝更大功率發(fā)動(dòng)機(jī)，以提高飛行速度和延長續(xù)航時(shí)間，并樂觀地將首次試飛的時(shí)間定在了2006年底。

然而，研制團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)過程中，密切關(guān)注著美國空軍有關(guān)MQ-X計(jì)劃的潛在需求，多次更改設(shè)計(jì)方案，在噴氣動(dòng)力選型和隱身細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)等陌生領(lǐng)域中苦苦摸索，導(dǎo)致了研制進(jìn)度不斷延期，因此幾度推遲了原型機(jī)的升空時(shí)間。

2009年4月15日，通用原子公司首次宣布，“捕食者”C原型機(jī)在4月4日實(shí)現(xiàn)了首次飛行，隨后又在13日和14日完成了兩次試飛。同時(shí)，該公司還對外公布了有關(guān)首飛的圖片，并將其重新命名為“復(fù)仇者”，凸顯新型無人機(jī)系統(tǒng)將具備優(yōu)異快速反應(yīng)、武裝打擊與監(jiān)視偵察能力。

盡管一直被看作“捕食者”家族的新成員，但“復(fù)仇者”無人機(jī)實(shí)際上在總體構(gòu)型上已經(jīng)脫胎換骨，與現(xiàn)役的MQ-1和MQ-9無人機(jī)可謂大相徑庭。從當(dāng)年的原型機(jī)公開亮相到目前的增程型首次升空，“復(fù)仇者”系列無人機(jī)正在從研制與試飛的幕后走向投標(biāo)和競爭的前臺(tái)，并逐步公開了諸多設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。

采用隱身構(gòu)型

“復(fù)仇者”無人機(jī)從原型機(jī)到增程型的一個(gè)共同特征是采用了多種隱身措施來降低雷達(dá)反射截面積，包括優(yōu)化外部構(gòu)型、遮蔽發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道和排氣管、采用內(nèi)置式武器艙并使用了多種隱身材料。無疑，該機(jī)具備了一定程度的隱身能力，意味著在執(zhí)行任務(wù)時(shí)有效增強(qiáng)了突防能力和生存能力，可以更好地適應(yīng)高威脅環(huán)境下作戰(zhàn)需要。

直觀可見，“復(fù)仇者”無人機(jī)從機(jī)頭到機(jī)尾，兩面斜削的拱形上表面與平坦的獨(dú)木舟式下表面形成了一條連續(xù)的脊線，從而有效避免了側(cè)面彎曲所引發(fā)的雷達(dá)波側(cè)面反射。從俯視圖看，它的機(jī)翼前緣和機(jī)翼外段后緣相互平行，后掠角均為17度，而機(jī)翼內(nèi)段的后緣前掠角也為17度，與另一側(cè)機(jī)翼前緣保持平行，這種設(shè)計(jì)可以將機(jī)翼的雷達(dá)反射波控制在兩個(gè)方向。

該機(jī)采用了S形進(jìn)氣道，可以有效地限制雷達(dá)波直接探測到發(fā)動(dòng)機(jī)。同時(shí)，曲柄狀的機(jī)翼具有較大的結(jié)構(gòu)表面，有助于遮擋發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道，避免來自下方的雷達(dá)波的探測。利用X-47B驗(yàn)證機(jī)的技術(shù)，普惠公司研制出一種S形排氣裝置，可以有效避免雷達(dá)探測，并且通過冷卻來減少紅外信號(hào)特征。

發(fā)動(dòng)機(jī)艙的駝背式設(shè)計(jì)為采用蛇形排氣裝置提供了足夠的空間，可以更好地消除發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的雷達(dá)反射信號(hào)，同時(shí)增強(qiáng)了排氣流的冷卻效應(yīng)，以減少紅外特征。在外部，“復(fù)仇者”的V形尾翼能有效偏轉(zhuǎn)雷達(dá)反射波，同時(shí)又能遮擋發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獾募t外特征。

為了更好地實(shí)現(xiàn)隱身能力，通用原子公司還仿效了F-22和F-35戰(zhàn)斗機(jī)的設(shè)計(jì)，正在為“復(fù)仇者”無人機(jī)研制一種可以選擇性透過不同頻率功能的雷達(dá)罩，可以保證機(jī)載衛(wèi)星通信所采用的Ku波段信號(hào)正常使用，但是能夠有效屏蔽現(xiàn)役戰(zhàn)斗機(jī)和導(dǎo)彈上的雷達(dá)所使用的較低頻率信號(hào)。

與“捕食者”系列無人機(jī)明顯不同之處在于，“復(fù)仇者”無人機(jī)在機(jī)身腹部設(shè)計(jì)了一個(gè)內(nèi)置式武器艙。在中、高威脅環(huán)境下，該機(jī)將采用所有武器全部內(nèi)埋掛載，保持外部平順光滑，降低雷達(dá)反射截面積。在低威脅環(huán)境中，該機(jī)可以在武器艙內(nèi)和機(jī)翼掛點(diǎn)上掛載各型武器。

從模塊化設(shè)計(jì)角度來看，“復(fù)仇者”無人機(jī)可以快速重新配置任務(wù)載荷，增加了執(zhí)行任務(wù)的靈活性。根據(jù)ISR任務(wù)需要，該機(jī)還可以在武器艙內(nèi)臨時(shí)加裝輔助油箱，從而增加兩小時(shí)的續(xù)航時(shí)間。同時(shí)，該機(jī)可以拆除武器艙的艙門，換裝一種半埋式的廣域監(jiān)視吊艙。

提升總體性能

從外形來看，這架原型機(jī)基本沿用了“死神”無人機(jī)的機(jī)體構(gòu)型，但機(jī)身加長了1.46米，達(dá)到12.49米，同時(shí)還加寬了機(jī)身，顯著擴(kuò)大了機(jī)體空間，為內(nèi)部燃油箱、武器艙和推進(jìn)系統(tǒng)提供了足夠的空間，可以搭載1362千克的任務(wù)載荷。該機(jī)采用了雙余度飛行控制系統(tǒng)，利用兩套伺服系統(tǒng)來控制全動(dòng)式雙垂尾。

為了滿足以高空、高速執(zhí)行戰(zhàn)術(shù)任務(wù)的需要，研制人員重點(diǎn)優(yōu)化了機(jī)翼外形，將原來的平直機(jī)翼修改為后掠翼。從翼根到翼尖，機(jī)翼分為內(nèi)、外兩段，曲柄狀的后緣在充分利用結(jié)構(gòu)效益的基礎(chǔ)上，增大了氣動(dòng)表面，獲得更大的空氣動(dòng)力。從空氣動(dòng)力角度來看，機(jī)翼內(nèi)側(cè)具有較大的結(jié)構(gòu)厚度和表面曲率，表明研制人員在機(jī)翼上實(shí)現(xiàn)了層流設(shè)計(jì)。機(jī)翼內(nèi)段不僅能夠容納主起落架的收放機(jī)構(gòu)，還可以在內(nèi)部分別安裝一個(gè)油箱，可以儲(chǔ)存50%的機(jī)內(nèi)燃油。

值得注意的是，“復(fù)仇者”原型機(jī)在設(shè)計(jì)過程中采用了可以折疊的外段機(jī)翼，一方面能直接停放在美國空軍的現(xiàn)有無人機(jī)機(jī)庫內(nèi)，另一方面還考慮到如果獲得美國海軍的青睞，有利于在航空母艦上停放。而且，該機(jī)還在后機(jī)身下部配備了尾鉤，表明將承擔(dān)一些航母起降模擬試驗(yàn)。

在動(dòng)力裝置方面，“復(fù)仇者”無人機(jī)換裝了一臺(tái)普惠加拿大公司生產(chǎn)的PW545B渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，推力為21.4千牛，耗油率較預(yù)期低10%。為此，“復(fù)仇者”采用了明顯加長的進(jìn)氣道，使進(jìn)氣口位置大大前移，位于機(jī)身背部的中部，并且設(shè)計(jì)有附面層隔板，為發(fā)動(dòng)機(jī)提供穩(wěn)定的氣流。

憑借著全新的動(dòng)力裝置，該機(jī)的最大飛行速度可以超過740千米/時(shí)，約為“死神”無人機(jī)的兩倍，飛行高度超過15000米。但是，該機(jī)在續(xù)航時(shí)間方面相對“死神”無人機(jī)減少了近10小時(shí)，有可能成為戰(zhàn)術(shù)使用中的一個(gè)“短板”，在投標(biāo)競爭中可能會(huì)處于劣勢。為此，通用原子公司開始秘密發(fā)展“復(fù)仇者”ER無人機(jī)，旨在進(jìn)一步增強(qiáng)這種平臺(tái)的長航時(shí)能力。

與原型機(jī)相比，“復(fù)仇者”ER無人機(jī)承襲了13.4米的機(jī)身和1360千克的任務(wù)載荷能力，但是將機(jī)翼長度增加了3.2米，同時(shí)將翼尖略微上翹，使翼展增加到23.2米。利用內(nèi)段機(jī)翼的增大的空間，該機(jī)的機(jī)內(nèi)燃油增加了1000千克，可以將航程增大到12900千米，將續(xù)航時(shí)間延長5小時(shí)，總共增加到20小時(shí)。