淺析西貝爾S-100無人直升機的上艦之路

與岸基無人機的發展相比，艦載無人機的發展相對滯后。目前各國航母尚未實用列裝固定翼無人機和旋翼無人機。而在非航母水面艦艇領域，艦載無人機的技術成熟度略高，已經有MQ-8B/C和西貝爾S-100等少量型號初步實現了常態化使用部署。筆者在此嘗試對西貝爾S-100這個型號的發展沿革、系統概況、服役情況進行初步分析。

發展沿革

西貝爾集團（Schiebel Group）創建于1951年，總部位于奧地利首都維也納。該公司當前核心業務就是S-100無人直升機的發展、設計、批生產。目前已經在奧地利、美國、阿聯酋和澳大利亞有分支機構和設施。

S-100直升機在2004年原型機首飛，2005年IDEX 2005期間首次公開，10月開始交付預生產型。2006年開始向阿聯酋交付Al-Saber型。2016年5月宣布已經銷售100架。截至2022年，已經有澳大利亞等9個國家的軍用/民用客戶正在使用至少86架。

2005年6月該公司宣布：向澳大利亞海軍和澳大利亞各政府部門驗證了ISR能力，驗證在沿岸區域進行。2006年該直升機首次執行含任務場景的演示驗證飛行，在奧地利/斯洛伐克邊境區域完成9次夜間監視任務，任務載荷是光電轉塔配備的熱像儀。此后陸續在多國進行各種任務演示（例如2009年10月26日宣布向美國國防部Yellow Jacket項目交付1架，用于演示對抗路邊炸彈）并獲得直升機訂單、服務合同。這些測試都驗證了該機在陸地上空執行任務的能力。

與此同時，最晚從2007年開始，該機在多國多種艦船上相繼進行了多次艦載使用測試。這些艦載作業測試證明該機具有良好的艦機適配性，能在很多類型的艦艇上正常工作。此外，在各次上艦測試期間，也一并測試了很多型號的有效載荷，因此也同時驗證了該機的多任務能力。

在艦載應用方面，目前確認常態化部署的有皇家澳大利亞海軍和皇家泰國海軍。此外，法國海軍和意大利海軍已經正式列裝該型號。且它已經與法國海軍的西北風級兩棲攻擊艦（已經向兩艘西北風級交付4架）和追風級巡邏艦完成完全集成?？梢哉J為該型號已經具備比較成熟的艦載能力。

系統組成

典型系統組成為：2架S-100直升機，各種機載有效載荷，1套地面控制系統。

根據客戶需要，地面控制系統可以根據需要調整。參見圖1控制設備配置為2個工作站和操縱設備。最低配置是2臺加固筆記本電腦，也可與載艦的作戰系統集成為雙工位多屏幕工作站。主要飛行顯示控制站負責顯示位置、任務、飛機健康狀態等實時信息，專用有效載荷工作站負責有效載荷的數據接收、記錄和處理。數據鏈可以配備不同尺寸的天線，實現不同距離的數據交換，18英寸跟蹤天線工作距離50km，大型的36×72英寸天線工作距離200km。

S-100無人直升機

總體設計

S-100無人直升機采用最傳統的單旋翼+尾槳布局，短艙機身向后光順過渡形成尾梁，尾梁不可折疊。雙葉主旋翼不可折疊；雙葉尾槳位于尾梁末端左側。

機體采用碳纖維半硬殼結構，同時大量使用鈦合金、不銹鋼、專用涂層，來提高機體抗腐蝕能力，以適應各種惡劣使用環境。該公司宣稱機體沒有維護壽命限制。顯然，雖然最初是按照陸地環境來設計，但該機在設計初期就充分考慮了海上使用環境的影響。

全機尺寸和重量的選取，則是充分考慮了艦載使用的約束。最大起飛重量200kg，長3.11m，寬1.24m，高1.12m，旋翼直徑3.4m。這些參數，顯著低于有人艦載直升機。例如：MD500系列是實用艦載直升機中尺寸最小的型號之一，相應參數是：最大起飛重量1361kg，機身長7.49m，寬1.31m，高2.67m。因此，輕型艦艇也可方便地搭載。

動力裝置

可選配2種不同的發動機。S1為40kW旋轉發動機，燃料為航空汽油。

為適應艦載使用，在外包發動機未能滿足使用要求后，公司自行研制了S2發動機。這種旋轉發動機使用的是JP-5/F-44、JP-8/F-34、Jet A-1/ F-35等重油燃料。發動機內埋在機體內部，機體表面布置多處進排氣格柵。發動機以及排氣所產生的熱量用于保持機體內部溫度，以適應極地使用環境。

起落架

起落架是S-100上相當有特點的系統?？梢砸暈楣潭ㄊ胶笕c起落架。

“主起落架”位于全機前部，實際上是2個流線型剖面的固定式外張支柱；“后起落架”實際上是將下垂尾延伸且頂部加強。外露部分無減震設備。3個起落架都明顯加長了長度，以適應在機腹安裝高度較高的有效載荷。

機腹魚叉裝置和甲板格柵

為適應艦載作業需要，公司自行發展了魚叉裝置。這種裝置自重3.4kg，配合載艦飛行甲板安裝的專用格柵，能將直升機牢固固定在甲板上，完成安全起降。

目前尚不明確公司是否發展了專門的艦面搬運輔助設備。但因為該機尺寸小重量輕，不使用任何輔助設備也能人力進行移動。

有效載荷

為了適應類型廣泛的客戶任務，該機設計了多個有效載荷艙位。主艙位位于機腹中心線、主起落架后方，載重能力50kg。機頭艙、后上設備艙（機身頂部，緊靠旋翼后方）、側面載荷掛點，載重能力均為10kg。為有效載荷專門設計了1臺1kW交流發電機。

經過多年發展，該機已經取證了很多型號的掛載許可證。其類型包括光電、雷達等很多型號。最常用的是在主有效載荷艙吊掛1臺MX-10轉塔（如圖4b所示）。該轉塔標準配置為6個傳感器：熱像儀，晝間變焦彩色攝像機，微光攝像機，激光測距儀，廣角和窄角激光照射器。轉塔重量16.8kg，水平覆蓋范圍360°，俯仰范圍-120°/+90°，采用28V直流電。此外，機身側面掛點也可掛輔助油箱，用于長航時任務，如圖4a所示。

飛行性能

該機速度不高，沖刺速度僅為約185km/h。最優續航能力時巡航速度僅為約102km/h。但續航能力相當出色，在搭載1臺20kg有效載荷時續航力6h。如果額外搭載選裝的輔助油箱，續航時間可超過10h。這大體相當于：從載艦前出200km—滯留2h執行任務—返回載艦。對于巡邏艦艇等準軍用艦艇，這個能力已經夠用了。即使由軍用水面艦艇搭載，也已經具備了基本的實用能力。

成功經驗

系統總體設計合理

選用了最成熟的單旋翼+尾槳的布局，最大限度規避了技術風險。重量和尺寸進行嚴格控制，對起降場地和地面支援的需求壓縮到最低限度，不但適應艦載使用環境，也很適應各種陸地和瀕海任務。公司自行設計的可選裝魚叉系統，能適應最高海情5級，最大限度適應了軍用艦艇現有起降設施。按照統計：截至2021年時，魚叉-格柵助降系統已裝備西方各型驅護艦約300艘。這無疑是一個巨大的潛在市場。

功能取舍合理

在全系統設計中，并不追求面面俱到，而是對使用功能進行取舍。例如，并不追求很大的航程，將標準續航力設定在6h，如果任務有需要，則依靠攜帶輔助油箱來將續航力提高到10h。機體則見縫插針設計多個有效載荷艙位，并與各個有效載荷生產商密切合作，結合各種試飛驗證測試同時對有效載荷進行驗證，因此目前已經有很多種類/型號的有效載荷允許裝機使用。此外，其允許的工作環境溫度范圍+55℃/-40℃是低于常規軍用裝備要求的，但用于大部分準軍事/民用場景已經足夠，且有效降低了全系統成本。

這些設計上的合理考慮，獲得的就是能適配相當好的艦機適配性。表1整理了S-100曾經進行過的艦載試飛/驗證測試。從載艦的國籍、類型、尺寸就可以看出，S-100能適配的載艦，可以低到1250噸/80米，因此有很大的潛在市場。

與MQ-8C的對比

美國海軍的獨立級和自由級瀕海戰斗艦，都專門強化了艦載直升機能力，直升機甲板和機庫的尺寸均接近噸位遠高于它們的美國海軍驅逐艦。例如，即使是直升機能力較弱的自由級（滿載排水量3642噸），其設計能力也是可使用2架SH-60B直升機+2架無人直升機。

MQ-8C是美國海軍現役艦載無人直升機。目前僅配置于獨立級和自由級瀕海戰斗艦。其基本任務是用光電轉塔進行對海/對面監視，后美國海軍賦予其淺海反水雷任務。

MQ-8C的重量、尺寸，明顯限制了可使用它的載艦范圍。表2對比了美國海軍主力艦載直升機SH-60B、MQ-8C和S-100的相關參數。

由表2可知：MQ-8C最大重量僅為SH-60B的約1/4，但在完全折疊狀態，MQ-8C的最大長度、機體寬度并未大幅度小于SH-60B。因此對機庫空間的需求，MQ-8C與SH-60B基本相當。但SH-60B家族能夠執行的任務種類遠比MQ-8C廣泛，除反潛任務外，還可以在必要時執行反水面舟艇、運輸等任務。換言之，對于美國以外的軍用/民用客戶，如果將SH-60B或尺寸重量更小的有人艦載直升機更換為MQ-8C，不但載機數量不會增加，而且任務適應范圍反而會下降。

MQ-8C的日常使用對載艦也有一定要求。MQ-8C機內燃油1700L（SH-60B為2233L），長時間隨載艦作業就需要載艦有足夠大的航空燃油儲備。MQ-8C的尾梁不能折疊，主旋翼葉片需要人工折疊，進出機庫時還需要地面輔助設備來協助，所以載艦必須有相應的人力資源來完成這些作業。這些因素，也導致MQ-8C的無人駕駛能力并未帶來相應的收益。

至今MQ-8C僅裝備了美國海軍、沒有任何其他海軍采購，而在美國海軍中也僅列裝給兩級瀕海戰斗艦。甚至，2023年2月美國海軍還確定：退役全部MQ-8B直升機，并將現役MQ-8C直升機數量從38架削減為10架，其任務也轉而集中于反水雷領域。

顯然，與S-100相比，MQ-8C的一些固有設計不足，導致其應用范圍狹窄、很難適應其他國家海軍/民用客戶的需要，幾乎沒有進一步發展的可能了。

總結和啟示

S-100直升機的總體方案采用最成熟的單旋翼+尾槳布局，最大限度規避了技術風險；同時，嚴格控制全機的重量和尺寸，最大限度降低對起降場地和地面支援的需求。這些措施顯著降低了潛在客戶的門檻，拓寬了市場。直升機平臺對飛行性能進行合理取舍，對速度不做過高要求，強化航程/續航力，同時聯合有效載荷生產商聯合研制了各種類型的傳感器和有效載荷，為用戶提供了可用且實用的基本能力，得到了用戶的認可。此外，因為其購置費用和使用費用均相對較低，其他航空企業也能夠以可負擔成本將其用于探索各種新興領域（如有人-無人協同）。這些思路和措施，讓它在軍用/民用市場和陸上/海上實用領域都取得了初步的成功。筆者認為，在研制類似的產品時，這些都是可供借鑒的有益經驗。