艦載無人機航空保障需求初探

成都飛機工業(yè)（集團）有限責任公司

本文梳理美軍艦載無人機航空保障需求，對起降、著艦引導、艦面駐留和轉(zhuǎn)運、信息化及空中交通管制等需求進行初步分析，可為我國艦載無人機設(shè)計和使用提供參考。

與陸基機場相比，艦載機在艦面的使用條件嚴酷、指揮引導程序復雜，對保障時效和人員素質(zhì)要求非常高。艦載有人機和艦載無人機對保障需求差異較大，艦載無人機無法完全沿用有人機保障模式。美軍經(jīng)過數(shù)十年實踐，形成了一套科學且行之有效的航空保障作業(yè)體系，為保障艦載無人機使用可用度與出動效率，發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

艦載有人機與艦載無人機保障需求差異

相比于有人機，無人機沒有機上駕駛員，作業(yè)模式會產(chǎn)生較大變化。無人機上艦，對航空保障系統(tǒng)提出了更高要求，無人機對飛行甲板、起飛和著艦設(shè)施、飛行甲板轉(zhuǎn)運和飛行指揮均有特殊需求。根據(jù)美國戰(zhàn)略與預算評估中心（CSBA）的研究，艦載有人機和艦載無人機在艦面的適應性，有40%是相同點，而60%需要針對無人機上艦，新增或改進適應性要求。

艦載無人機航保典型任務需求分析

無人機起降需求分析

大中型固定翼無人機在航母上起降需要使用彈射器與阻攔裝置，電磁彈射和電磁阻攔更適合無人機。因為機上沒有飛行員，在航母復雜運動條件下，無人機起飛和著艦更為困難。

圖1 艦載有人機和艦載無人機航空保障需求差異性分析。

圖2 無人機在艦面起降。

圖3 無人機著艦引導。

如著艦遇到阻攔鉤索失敗時，無人機需自動感知攔阻失敗狀態(tài)并加大油門復飛，同時控制復飛路線不偏離斜角甲板中心線兩側(cè)允許范圍；而著艦阻攔鉤索成功時，無人機則需自動感知攔阻成功狀態(tài)并減小發(fā)動機功率至空轉(zhuǎn)狀態(tài)。

無人機著艦引導需求分析

無人機對著艦引導的自動化技術(shù)和精確度要求更高。有人機在高海況下著艦時，飛行員將菲涅耳光學助降裝置作為最后一道保障手段。但無人機需要采用全自動著艦系統(tǒng)，自動補償航母艉流干擾、自動補償航母甲板運動產(chǎn)生的影響。

無人機駐留和轉(zhuǎn)運需求分析

目前發(fā)展的大中型艦載無人機最大起飛重量約為10～20t，小于一般艦載有人機，以美國X-47B艦載無人機為例，其最大起飛重量約為20t，而F/A-18E/F戰(zhàn)斗機最大起飛重量接近30t，下一代F-35最大起飛重量約為27t，“蘇”-33艦載有人機最大起飛重量33t。

為保持較好兼容性，大中型無人機總體尺寸盡量小于現(xiàn)役有人機，從而適應機庫高度、機庫出入口尺寸。以X-47B艦載無人機為例，為配合航母作業(yè)需求，X-47B外形尺寸力求緊湊，其機長11．6m，翼展約18．9m，機翼可以折疊，折疊后翼展僅8．9m，占位因子為0．87。無論是與F/A-18E/F、殲15艦載機相比，還是與未來F-35戰(zhàn)斗機相比，X-47B占用空間更小，即相同尺寸的航母甲板或機庫空間可布置更多數(shù)量的X-47B艦載無人機，使空間布置更加靈活。

圖4 F-35、X-47B、“蘇”-33外形尺寸對比圖。

圖5 無人機在艦面調(diào)運。

為實現(xiàn)更好的調(diào)運適配性，無人機應盡量減小總體尺寸、減小轉(zhuǎn)彎半徑，從而更利于甲板調(diào)運。

無人機信息網(wǎng)絡(luò)兼容性求分析

圖6 艦載信息系統(tǒng)構(gòu)成。

相較有人機，無人機自主功能和智能功能較多，機載電子設(shè)備和通信設(shè)備兼容性要求更高。例如，X-47B艦載無人機安裝的電子設(shè)備與F/A-18E/F、F-35和“蘇”-33等艦載有人機機載電子設(shè)備相比，增加了大量自主控制、識別等智能設(shè)備。艦載無人機指揮與控制、空中交通管制、艦載相對全球定位系統(tǒng)（SRGPS）導航、起飛與著艦等都需通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，無人機偵察獲取的圖片、視頻也要實時傳回母艦，這些數(shù)據(jù)傳輸需要大帶寬、安全、冗余的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。

無人機空中交通管制需求分析

無人機上艦后，其操控主要分為三個戰(zhàn)位。

第一是無人機甲板操控員戰(zhàn)位，操控員主要采用無人機現(xiàn)場操控設(shè)備（CDU）控制其甲板滑行、彈射等作業(yè)，若無人機實現(xiàn)自主作業(yè)，可省去該戰(zhàn)位；

第二是無人機飛行操控員戰(zhàn)位，在航母航空保障系統(tǒng)新增的無人機艦面控制臺實現(xiàn)無人機飛行控制；

第三是無人機任務操作員戰(zhàn)位，在航母航空保障系統(tǒng)新增的無人機艦面控制臺實現(xiàn)無人機任務規(guī)劃、數(shù)據(jù)加載和任務執(zhí)行。

圖7 空中交通引導系統(tǒng)構(gòu)成。