艦載無人機彈射戰位及指揮系統設計?

唐克兵 李 彤 徐伊達 何世偉

1 引言

歷經幾次局部戰爭的檢驗，無人機憑借其風險小、成本低、可靠性高等優點得到各國軍隊的廣泛認可［1～3］。20世紀80年代末，美國海軍率先將無人機搬上“依阿華”級戰列艦，主要用于偵察、目標指示和校正彈道；1991年海灣戰爭中，威斯康星號和密蘇里號戰列艦借助無人機的杰出性能，給伊軍以沉重的打擊［4］。此后，艦載無人機向全世界展示了用于海戰的廣闊前景，各海軍強國紛紛出臺了系列關于研制、開發艦載無人機的計劃，艦載無人機走上了蓬勃發展的新階段。

當前，艦載無人機正朝著智能化、高性能、多功能的方向發展，其定位已從過去的執行偵察監視、通信中繼和毀傷評估等任務的作戰支援裝備，升級為未來能夠對海、陸、空重要目標實施精確打擊的主戰裝備之一。特別是，美國X-47B無人機于2013年成功實現艦上彈射起飛，注定成為無人機系統發展過程的重大里程碑，將對未來的軍事作戰方式產生深遠的乃至革命性的影響。

常規陸基飛機通常借助長達2km的跑道加速到產生足夠大的升力后，飛機離開地面起飛。區別于常規陸基飛機，固定翼艦載飛機受制于航母飛行甲板長度，必須在100m～200m起飛距離內完成起飛。但是，單靠發動機的推力很難在如此短距離內加速到起飛速度。因此，艦載飛機要么通過快速建立起飛迎角—滑躍起飛，要么獲得外界施加的額外輔助推力—彈射起飛，才能獲得足夠的起飛升力。

相比于滑躍起飛，彈射起飛方式具有起飛能力強、效率高等特點，增強了艦載飛機的作戰能力，受到各海軍發達國家的高度重視。目前，世界范圍內運用最廣泛、使用時間最長的彈射方式是蒸汽彈射［5］。全世界范圍內，也只有美國完全掌握蒸汽彈射技術，其所有“尼米茲”級航母上配備的均是蒸汽彈射器，并且已實戰使用了50年，功能、性能都得到了全面檢驗。近年來，隨著彈射技術的發展，電磁式彈射器［6～12］作為一種新型彈射裝置已經裝備到美國海軍。電磁彈射裝置系統更簡潔、重量更輕、彈射效率更高，彈射系統所占的空間將大為縮減，所留出的空間將有利于航母裝備更多作戰飛機。因此，彈射裝置與艦載無人機結合，可以縮短起飛滑跑距離，提高艦載無人機作戰出勤率和作戰能力，具有十分重要的戰略意義。

固定翼艦載無人機要實現艦上彈射起飛，必須結合其“機上無人”和彈射裝置自身特點，開展相關關鍵技術研究。其中，彈射作業流程是實現艦載無人機彈射起飛的關鍵，合理的戰位和指揮系統的設置是保證艦載無人機彈射作業流程安全、有序、順暢工作的前提。目前，國內外相關院所和學校針對固定翼艦載無人機、彈射裝置等設計技術的研究報道較多，但固定翼艦載無人機彈射作業流程相關的研究卻鮮有報道。

本文結合艦載無人機與彈射裝置的特點，對無人機彈射作業戰位設置、指揮關系、作業期間各個戰位之間信息交流方式，進行初步探索與設計。

2 彈射戰位及指揮體系設計

2.1 艦面布置

航母的飛行甲板主要是供艦載機停放和艦載起降滑跑使用，其艦面按彈射功能可分為艦島、準備區、機務保障區、勤務保障區、彈射區等部分，詳見圖1。

圖1 航母甲板總體布置

航母甲板上空間資源非常有限，現代航母把航母飛行指揮中心、航海室、雷達和通信天線等集中在飛行甲板右舷的艦島上。另外，彈射起飛跑道與著艦阻攔沖跑跑道會與其他艦載裝置爭奪空間，必須合理規劃每個戰位、周密安排艦載無人機的活動，避免對艦載無人機或周圍的其他飛機造成危險。

2.2 艦載無人機彈射戰位布置

針對艦載無人機特點，在艦島設置艦面站，主要負責無人機飛行控制、任務規劃以及數據加載等工作。在彈射過程中，各個戰位相互配合完成艦載無人機彈射起飛工作。

2.2.1 飛行指揮中心

飛行指揮中心位于艦島，是無人機彈射作業的頂層組織，負責監視、督促其他各個戰位按照計劃開展保障作業。同時，與航母航管中心、航海室等其他系統指揮戰位協同完成艦載無人機彈射起飛工作。按照飛行組織指揮相關規定，艦載無人機彈射飛行作業由飛行指揮中心的飛行指揮員統一組織實施。

同時，在飛行指揮中心設置飛行協調員，負責與氣象、航管、場務等值班員協調飛行保障相關事項，并及時向飛行指揮員匯報，以便指揮員修改、制定、執行相應計劃。

2.2.2 艦面站

根據無人機飛行員與無人機分離的特點，由無人機相關操作人員位于艦面站中完成無人機彈射起飛操作及控制工作。其中，艦面站人員戰位設置：

1）無人機指揮員：負責指揮艦載無人機彈射起飛等工作，同時對彈射起飛及飛行過程實時觀察，當出現緊急狀況時發出應急處置指令；

2）無人機飛行員：負責操控艦載無人機、完成飛行任務等工作；

3）數據鏈路操作員：負責加載艦載無人機數據、實時監管數據鏈路等工作。

2.2.3 彈射中心

彈射中心設置在甲板彈射區軌道旁，主要負責檢查彈射裝置、完成彈射準備、張緊、發射等工作。彈射中心內人員站位設置：

1）彈射值班員：負責組織彈射裝置保障員配合艦載無人機完成彈射試驗；

2）指揮席操作員：根據彈射值班員指示負責完成張緊、發射等操作；與飛行指揮員核對當天試驗計劃裝訂的彈射參數等工作；

3）監控席操作員：負責實時匯報彈射裝置的情況、完成彈射裝置回收等工作。

2.2.4 機務保障組

機務保障是為確保艦載無人機的完好性而進行的一系列保障活動，包括艦載無人機的轉運、系留、通電、充氣、加油、冷卻、武器加掛等。因此，在甲板上設置機務保障組，主要人員站位設置如下。

1）起飛助理：按照彈射作業流程指揮機務完成艦載無人機轉運、日常維護、彈射區準備等工作；在彈射過程中，迅速、高效地處置突發情況；

2）機務保障員：依據起飛助理指令和機務保障計劃完成艦載無人機轉運、維護以及彈射起飛前的機務工作；

3）無人機甲板操作員：采用現場操控設備（如地面引導設備等）進行無人機甲板滑行作業、彈射前艦機適配作業等，使艦載無人機進入甲板彈射區，達到彈射作業狀態；當艦載無人機實現自主作業時，可以省去該戰位；

4）裝置保障員：負責檢查并清除彈射軌道區域障礙物、核實并反饋艦載無人機與彈射裝置的結合、緩沖、張緊等適配情況；出現突發情況時，配合彈射中心完成彈射軌道復位等工作。

2.2.5 勤務保障組

艦載無人機彈射起飛期間航母甲板設置勤務保障組，按照勤務保障計劃，組織開展各項保障活動，主要人員站位有：

1）勤務值班員：組織勤務保障員配合機務保障組完成艦載無人機飛行前的各項勤務工作；

2）勤務保障員：負責檢查艦上保障能力，提供航母甲板彈射區安全警戒、艦面供給，如：油水氣電、搶險救生、醫療救護等常規飛行保障。

2.3 無人機彈射作業口令及手勢

美軍在航母長期出海和戰斗執勤過程中，形成了一系列航母類戰艦特有的海軍文化和行為方式，主要適用于在甲板上負責艦載無人機起降服務及戰斗維護的艦載航空兵服務保障人員。在艦載無人機彈射起飛作業過程中，可以借鑒美軍的經驗及已經成熟的艦上手勢信號，結合無人機彈射起飛的特點，進行相應改進和優化，形成一套無人機彈射作業口令及手勢。通過穿戴不同顏色的馬甲、頭盔來區別甲板人員分工，比如：

藍色工作服是負責艦載無人機轉運、準備區工作的機務、勤務保障員；

黃色工作服、黃色頭盔是引導艦載無人機在甲板上移動的起飛指示員；

綠色工作服、綠色頭盔是將艦載無人機前起落架與彈射器往復車緊密相連的彈射器操作員；

黃色工作服、綠色頭盔是通過手勢發出起飛信號的艦載無人機彈射員；

紅色工作服、紅色頭盔通常是承擔極具危險性工作的勤務員，包括消防員、爆炸物處理員等。

針對航母復雜環境，各戰位交互的口令應簡潔、清晰。典型的口令見表1。

表1 艦載無人機彈射作業典型口令

在未聽清指令的情況下，應該再次詢問、確認。同時，考慮到艦載無人機發動機啟動后聲音較大，影響語音通訊質量，探究了一套簡易的手勢來表達指令，在減輕管理和指揮工作壓力的同時，能夠保證信息、指令交流順暢。

初步規范了艦載無人機彈射起飛過程中各戰位的手勢，典型指揮引導手勢如下所示。

1）引導手勢

圖2 引導手勢示意圖

2）前進手勢

圖3 前進手勢示意圖

無人地面引導設備使艦載無人機滑入彈射區，準備與彈射裝置適配。

3）確認張緊手勢

圖4 確認張緊手勢示意圖

甲板上起飛助理看到彈射器操作員張緊手勢后，指揮彈射區人員撤離至安全區域。隨后，彈射中心的彈射值班員完成最后準備、彈射等工作。

4）起飛手勢

圖5 起飛示意圖

相比站立姿勢，蹲立起飛姿勢更加有助于艦載無人機彈射員觀察機身下方與航母甲板之間的情況，視野會更加開闊。

通過本套手勢，不僅可以解決在復雜、嘈雜的戰斗環境下無人機信息有效傳遞的難題，實現無人機戰斗指令的清晰交互，還保障無人機彈射起飛的有序進行和對現場突發情況的快速處置。

2.4 無人機彈射指揮體系

結合艦載無人機彈射的艦面總體布置，可以形成以飛行指揮中心為核心的無人機彈射指揮體系，并通過規定指揮、保障的戰位及職責，并配合相應的口令，進而實現艦載無人機彈射起飛的統一指揮；同時，起飛助理作為無人機彈射起飛甲板指揮和聯絡主要站位，由機務、勤務保障配合其完成彈射相關準備工作，不僅可以實現彈射起飛甲板的指揮控制和特情處置，還可以保證無人機彈射起飛現場控制和飛行控制的無縫連接。

通過手勢、交互口令保障無人機-飛行指揮中心-艦面站-彈射中心-機務保障組-勤務保障組之間信息交流順暢，具體關系如圖6所示。其中：

1）實線表示飛行指揮中心向各個戰位傳達指令；

2）虛線代表各個戰位對飛行指揮中心的信息反饋；

3）點劃線則表示不同戰位之間的信息交互。

圖6 無人機彈射起飛指揮系統

3 結語

在深入研究艦載無人機作戰的彈射流程后，本文針對性設計了彈射戰位布置，研究了作業手勢及口令以及指揮系統，提出了一套簡潔、規范的無人機彈射戰位與指揮體系，在解決多個戰位并行工作難題的同時，達到按作業流程安全、有序、高效實現艦載無人機彈射起飛的目的。

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