海警船艇無人機應用及配置需求分析?

赫英全

（遼寧海警第一支隊 大連 116113）

1 引言

海警是維護海上治安的執法力量，負責管護海上邊界，防范打擊海上走私、偷渡、販毒等違法犯罪活動，維護國家海上安全和治安秩序，為海上重要目標安全警戒，處置海上突發事件。海警318、618、718型巡邏艇是我國海警部隊的主要裝備，為提升巡邏艇執行任務的能力，世界各國海警及海軍部隊都有在艦艇上裝載無人機的實踐做法，也都采取引進或自主研發的方式進行艦艇無人機的研制與應用實驗［1～3］。無人機技術的發展也呈現了多元化的態勢，面向海警部隊提供了更多的選擇。

2 艦艇無人機分類

艦艇無人機主要分固定翼和旋翼機兩種，固定翼無人機種類較多，固定翼無人機主要按大小型號來分［4～5］。固定翼大型無人機的代表類型有美國的X-47。中小型固定翼無人機有美國的掃描鷹，以色列的哈比。艦艇無人機也包括旋翼無人機，現在用于船載的旋翼機主要有美國火力偵察兵和奧地利的西貝爾（S-100）無人機。世界各國現役船載旋翼機以無人直升機為主：其有一個主旋翼提供動力，尾槳用于抵消主旋翼的轉動力矩調整無人機姿態。暫時沒有多旋翼無人機裝船。

3 艦艇無人機釋放和回收方式介紹

3.1 艦艇無人機的釋放

艦艇無人機的釋放方式由提供無人機升力的方式決定的［6～8］。固定翼無人機的釋放通過船載的彈射器進行，如美國的掃描鷹無人機的釋放，通過在直升機甲板架設集成彈射器來對無人機進行彈射起飛，見圖1。以色列的哈比無人機的釋放是通過具有發射功能的存儲箱實現的，哈比無人機經發射主推器點火將無人機加速到巡航速度后助推器脫落，哈比無人機使用自身動力飛行，如圖2。船載旋翼無人機的升力由旋翼提供，所以像奧地利S-100無人機和美國活力偵察兵類的船載旋翼機的起飛為依靠自身動力起飛，如圖3。

圖1 美國掃描鷹無人機釋放圖

圖2 以色列哈比無人機釋放圖

圖3 奧地利S-100無人機釋放圖

3.2 艦艇無人機的回收

船載固定翼無人機的回收方式主要有攔阻索，捕獲，無動力自降三種方式。美國的大型船載固定翼無人機的回收方式為攔阻索減速，與固定翼飛機在航空母船上降落方式一樣，如圖4。

美國中型固定翼艦艇無人機——掃描鷹無人機的回收有捕獲和無動力自降兩種。掃描鷹無人機采用捕獲方式回收時通過天鉤系統，如圖5。在船尾展開天鉤系統，升起垂直懸掛的攔阻索，無人機低速掠過天鉤系統的攔阻索，通過布置在無人固定翼機翼翼稍的攔阻鉤把無人機和攔阻索固定在一起來達到減速回收無人機的目的。掃描鷹采用無動力自降的方式回收時，無人機先在母船上空盤旋降速，待速度降低后釋放降落傘，無人機在不依賴動力的情況下降落至海面，再由母船派出的小艇把無人機收回。船載旋翼無人機的釋放方式較為統一，均為使用自身動力直接由飛行甲板升空。船載旋翼無人機的回收方式通常分為兩種，一是采用自身動力降落至母船，二是停槳后釋放降落傘降落至海面，多用于緊急時刻回收無人直升機。奧地利的西貝爾無人機的回收方式為使用自身動力降落至母船。美國的火力偵察兵無人機的回收包涵以上兩種方式，在一般情況下無人機使用自身動力降落至母船，特殊情況時采用停槳釋放降落傘的方式回收。

圖4 美國大型船載固定翼無人機攔阻索減速回收圖

圖5 掃描鷹無人機天鉤系統回收圖

4 各型艦艇無人機裝載的要求及實現

現役艦艇無人機的研制都經歷了一個由陸地到水面的過程；如何解決好這個問題是成功研制一款艦艇無人機的關鍵［9～10］。

4.1 陸海環境的特征分析

陸地環境的主要有五個方面的的特點。一是海拔變化大，不同地域起飛海拔不同。二是氣象條件復雜，陸地的熱力差異較大，氣流垂向分布不均衡。三是陸地空氣顆粒物較多，空氣質量差異較大。四是陸地平臺穩定，方便無人機上的陀螺對準。五是陸地地形復雜，地勢起伏和山體遮擋影響無人機的操縱距離和定位信號的接受。

海洋環境有三個方面特征。一是高鹽高濕，對金屬件損害較大。二是海面風力較大，天氣變化快，雷暴天氣對無人機影響較大。三是海面平臺不穩定，起飛前必須使用慣導對準，否則無人機無法正常飛行。

由此可以得出，無人機由陸地環境到海洋環境必須解決的問題。一是機體材料的改進，需采用抗腐蝕的材料，整機還要具有可以漂浮海面的能力。二是解決在高濕環境下發動機的穩定工作問題。三是解決無人機起飛前陀螺對準的問題，現有飛控板只有少數幾款帶有陀螺對準的接口。四是解決無人機在氣流速度較快的環境中穩定飛行的問題。

4.2 各型艦艇無人機裝船需求

完成無人機上船的過程分為兩個方面：一是對無人機自身機構的改進，使之能夠在海洋環境中正常工作；二是船載平臺的改進，使之能給所配無人機提供使用空間和與無人機的功能任務相應的保障條件［11～12］。

美國X-47無人機體積大，采F109渦噴發動機，起飛速度大，對母船保障能力要求很高。只能在尼米茲級、福特級的航母上使用，采用彈射起飛；如果在大黃蜂級兩棲攻擊船使用，只能采取滑跑的起飛方式，無法攜帶武器載荷和滿載荷的燃油，僅具有有限的偵察能力。

美國掃描鷹偵察機，在進行機體密封和加強后首先裝配在伯克級驅逐艦上。掃描鷹無人機輔助設備為集釋放和回收一體的“天鉤系統”，可在飛行甲板展開，掃描鷹采用電動機驅動，對動力保障條件要求較低，一般的艦艇上都可以達成。

美國火力偵察兵無人機實驗時試裝在伯克級驅逐艦。實驗船船載直升機載機數量由兩架減為一架。火力偵察兵使用高速內燃機，采用輕質燃料且燃料消耗量大。母船需要單獨設置1200L的燃料柜，但動力設備維護簡單可快速更換。

以色列哈比無人機全部載機系統集成在發射箱內，只需在甲板上設置發射架并使其開口指向無遮擋空域即可。哈比無人機雖然在甲板上布置簡單，但在實際使用中需要依靠火力兼容系統的輔助才能安全發射。哈比無人機采用自殺方式攻擊目標，因此改型無人機全系列沒有回收手段。哈比艦艇無人機暴露在海洋環境中的最長時間為從密封發射箱發射到攻擊目標或墜海的4h～5h，因此該船載型無人機也沒有必要進行耐腐蝕強化。

多旋翼無人機在實際使用中多采用耐腐蝕的碳纖維材料。整體抗腐蝕性好，飛控、電調等器件可以完全密封在機體內部。多旋翼無人機釋放起飛簡易，對場地要求少，長寬大于無人機最大尺寸兩倍即可。多旋翼無人機在收起狀態時可以折疊，折疊后存儲空間小于3m3。在保障需求方面需要專門的充電設備和輕質燃油的存儲油柜。

5 結語

海警部隊是目前中國海上執法的主要武裝力量，負責近海海上治安，巡邏艇作為其主要裝備在執行任務中扮演重要角色，裝載無人機可擴大偵查范圍，覆蓋監控盲區，提高偵查質量，能起到較大的輔助作用。本文從無人機的發展現狀以及各國艦艇無人機的應用實際出發，以海陸環境差異為依據，分析各型艦艇無人機裝船需求，為我國海警艦艇無人機的選型提供參考。