精確空投系統研究進展及趨勢

摘要：精確空投系統的發展帶來了軍事補給的根本性變革，實現了裝備、軍需品適時、適地、適量的補給，在戰略和戰術層次上全面提高了部隊的部署和保障能力。根據精確空投傘降系統類型對國內外精確空投系統及關鍵技術的研究現狀進行了闡述與分析，同時對影響精確空投系統補給能力關鍵技術的研究趨勢進行了展望。

關鍵詞：空投；補給；降落傘；導航；任務規劃；緩沖

DOI：10.3969/j. issn. 1009-086x. 2025. 01. 004

中圖分類號：TJ765；V11 文獻標志碼：A 文章編號：1009-086X（2025）-01 -0037 -08

引用格式：姜濤， 魯航， 田德宇.精確空投系統研究進展及趨勢[J].現代防御技術，2025，53（1）：37-44.

Reference format：JIANG Tao，LU Hang，TIAN Deyu.Research Progress and Trend on Precision Airdrop System[J].ModernDefence Technology，2025，53（1）：37-44.

0 引言

空投是一種非常重要的部隊投送及物資補給手段，在現代戰爭中發揮著不可或缺的作用，其應用將越來越廣泛。傳統的有人運輸機空投行動容易受到氣候環境的影響，在惡劣的天氣或低能見度情況下，空投行動要么無法實施，要么偏離預定著陸區，嚴重影響部隊部署、物資投送等行動。

現代精確制導及控制技術與空投技術的融合，從出艙即開傘的無控制圓傘，發展到開傘后可以調節航向的有控制翼傘，其落點精度也大幅提高，使得精確空投成為可能。而隨著空投系統及滑翔翼類飛行器技術的發展，其投送能力也逐步增強，在保證投送精度的條件下，可實現遠距離防區外發射，從而使空投的戰術應用得到了極大拓展。例如在搜索救援行動中，精確空投系統可在能見度極低的情況下將救援人員準確投送到預定區域，將沉重的救援設備投放到地面運輸難以抵達的山區。在軍事應用方面，除了通常的物資補給外，還能夠不受時間、天氣的影響，精確、靈活、隱蔽地向敵方投送特種小分隊；可以把偵察裝備或監視傳感器系統投送到各自預定的地點。隨著技術的進步， 新型精確空投系統的發展必將帶來軍事后勤保障方式的變革。可以預見，未來精確空投系統的應用將越來越廣泛。本文系統地闡述了精確空投系統的研究進展，并對可提高精確空投能力的關鍵技術進行了展望，為精確空投系統的研究提供參考。

1 精確空投系統發展現狀

1. 1 無傘類精確空投系統

航空工業航宇救生裝備有限公司研制了一種無傘精確空投模式的飄帶物品包［1］，如圖1 所示。該系統具有鼓風兜的飄帶，提高了無傘空投物品包的投放質量，并且受風力影響較小，適用于小質量物資的精確投放。其系統質量小于3 kg、載機平臺速度空投速度為150～220 km/h、空投高度為100～300 m、下落速度小于18 m/s。

1. 2 圓傘類精確空投系統

低成本制導空投系統（affordable guidedairdrop system，AGAS）是美國納蒂克士兵中心資助，由波音公司和Vertigo 公司聯合研制的一種高空部署、低成本精確空投系統［2］。如圖2 所示，其所使用圓形降落傘的每千克有效載荷成本大幅低于翼傘空投系統和滑翔翼空投系統，最大有效載荷1 000 kg。

AGAS的任務規劃軟件首先預置空投區域的氣象模型，計算出最佳空投釋放點和航跡的初值。在飛行過程中載機平臺攜帶的風速傳感器、雷達測量系統等收集相關風場數據，還可將拋撒式風探測器投放至空投區域，該探測器可將不同高度的風場信息通過數據鏈回傳至載機平臺［3］，任務規劃軟件將各類傳感器收集的數據進行信息融合，并計算出最佳空投釋放點和航跡，并使用機載1553B總線實時更新數據傳遞給空投裝置。空投裝置在最佳空投釋放點出艙后，制導系統根據最新的航跡進行跟蹤飛行，如空投裝置偏離了預設航跡，制導系統通過控制4個氣動肌肉執行機構，用改變傘繩長度的方式來調整圓形降落傘的著陸軌跡［4］，著陸精度可達（CEP）100 m。

改進型密封輸送系統（improved containerdelivery systems， ICDS）是由美國納蒂克士兵中心組織研發的低成本、單次使用的精確空投系統［5］。該系統采用標準圓形降落傘可在7 500 m 高度部署，并可實現450 m 的低空開傘，其落點精度可達（CEP）400 m。傘降著陸系統采用4 種配置方案，空投900 kg物資時采用1組圓傘，22 00 kg物資時采用2組圓傘，3 400 kg物資時采用3組圓傘，4 500 kg物資時采用4 組圓傘，按需控制著陸速度從而降低落地沖擊，提高落點精度。任務規劃系統根據天氣模型以及空投區域實時收集的氣象數據，更新空投部署點區域，并采用預置裝訂開傘時間方式實現空投裝置的高空投放低空開傘。

1. 3 翼傘類精確空投系統

“夏爾巴人”（Sherpa）翼傘投送系統是由加拿大MMIST 公司研制［6］，該系統自重70 kg，可在最高7 600 m 高度投送390～550 kg 有效載荷。導航模塊采用GPS 作為系統位置信息輸入，可自動導引至著陸點。當制導系統發生故障或GPS 信號丟失后，系統將持續向右盤旋直至信號恢復或著陸，或者采用無線電遙控方式遠程遙控著陸。

“雪雁”（Snow Goose）有動力翼傘投送系統是加拿大MMIST 公司針對美國特種作戰司令部的傳單空投任務需求研制的［7］，該系統提供了2 種部署方式，分別為載機投送和輪式車輛發射。載機平臺發射可在最高7 600 m 高度執行空投任務，其可攜帶的最大有效載荷為240 kg，最大飛行速度為55 km/h；當攜帶34 kg空投物資時，最大航程為318 km，最大留空時間為6. 5 h。地面發射滿載條件下起飛，其最高可爬升至4 600 m。

“Show Goose”投送系統采用貨架式選型、模塊化設計思路，縮短了研制周期及開發成本。制導系統和任務規劃系統直接選用“Sherpa”翼傘投送系統的軟硬件，動力系統為1 臺100 馬力ROTAX 914UL發動機驅動1 個三葉螺旋槳，翼傘系統采用標準化接口，可根據貨物種類及部署條件更換。模塊化機體貨艙系統包括發動機單元、起落架單元、制導單元，并設計了6 個獨立的貨艙放置空投物資及飛行燃油。起落架單元采用滑撬式起落架與空氣彈簧的組合形式，如圖3所示，該結構可有效降低空投物資及投送系統整機的沖擊載荷。

“蜻蜓”（Dragonfly）精確空投系統是美國納蒂克士兵中心研制［8］，可實現投放高度7 600 m、質量4 500 kg 的大型物資精確空投補給，其著陸精度可達（CEP）100 m，并可在最大6 級風條件下正常使用。翼傘系統的滑翔比為4∶1，可完成最遠15 km 的補給任務，確保了載機平臺的安全。

“Dragonly”空投系統采用低成本、可重復使用設計思想，主控制器、伺服執行機構、供電模塊、衛星定位設備等均選用低成本器件。部分非易損設備、部件在空投補給完成后可再次使用，且全系統每磅有效載荷的投送成本不超過6美元。

“ 尖叫者”（Screamer）精確空投系統是美國納蒂克士兵中心研制［9］，針對已部署部隊地面補給線路被切斷，采用高空遠程精確空投方式進行作戰物資補給。該系統可在7 600 m 的高度部署投放，其最大投送距離可達30 km，并能達到（CEP）100 m 的著陸精度，投送的有效載荷為1 000～4 500 kg。制導定位系統配有GPS 模塊負責全流程系統定位，陀螺儀模塊負責在空投系統出艙過程中檢測并控制調整出艙姿態，消除空投物資系統的自旋。傘降模塊采用翼傘與圓傘組合的方式進行空投，空投系統離開載機平臺后，翼傘隨即打開負責遠距離滑翔及到達著陸點前的位置修正，當接近著陸點并達到預定高度后，2 組大面積圓傘打開實現進一步減速，得到一個較小的穩降速度從而減小物資的落地沖擊，保護了空投物資的完整性和可用性，翼傘、圓傘開傘狀態如圖4所示。

“黑桃”（Spades）精確空投系統由荷蘭空間公司和荷蘭國家航空航天試驗室聯合研制的［10］，該系統分為翼傘單元、自動制導單元、載荷單元，采用模塊化設計思想，在75～1 000 kg 的有效載荷范圍內，可更換9 種翼傘單元和3 種自動制導單元適用于不同作戰環境。系統可由固定翼飛機或直升機進行部署，空投高度范圍450～7 600 m，投送距離20～40 km，其著陸精度優于（CEP）100 m，著陸時可實現雀降功能，并可重復使用50次。

“Spades”空投系統采用GPS 進行定位，當空投系統裝入飛機艙內全部設備即開始通過自動制導單元內部的電池供電，并通過載機平臺的GPS 中繼器進行實時位置信息更新。如在機艙內無法得到GPS信息，該系統也可正常投送，但最大投送距離會相應減小。

Megafly 精確空投系統是由納蒂克士兵中心研發的一種大型翼傘精確空投系統［11?12］，該系統翼傘面積為836 m2，可投送有效載荷為9 000～13 600 kg，滑翔比為3. 75∶1。制導系統采用GPS 接收機進行系統位置、速度信息接收，并估計出相應航向及風速修正值，從而提高著陸精度。空投系統在接近目標時可開啟能量管理模式，按照“8”字進行“ 減高”飛行，在低于800 m 時完成最后一次“減高”機動，當低于60 m 高度時制導系統進行翼傘全減速操作實現“雀降”著陸。

Onyx 精確空投系統是美國阿塔里宇航公司研制的一種雙降落傘空投系統［13?14］，該系統采用翼傘作為主制導傘，可在10 000 m 高度開傘并向著陸點滑翔，其滑翔比為4∶1，當系統到達預定高度和位置后，圓形降落傘打開實現空投物資的軟著陸。該系統為了實現更高的空投效率，將空投物資重量與降落傘進行匹配，3類降落傘的投放質量上限分為14，220，1 000 kg。

中航工業航宇救生裝備有限公司研制了遙控動力傘系統［15］，該系統最大起飛質量為240 kg，有效遙控距離為10 km，操控人員可通過系統自帶GPS和慣導系統了解平臺飛行信息。

中國科學院沈陽自動化研究所針對地震救災研制了動力翼傘系統［16］，該系統可從地面滑跑起飛，最大起飛質量為375 kg，空投物資質量為20 kg。

1. 4 滑翔翼類精確空投系統

SDW（semi-rigid deployable wing）精確空投系統由USBI公司研制的［17］，采用半剛性折疊翼結構，折疊后可有效利用機艙內部空間，折疊翼下方設計了空投物資艙及飛控設備艙，外露的GPS 天線可通過機艙內部的GPS 中繼器獲取位置信息。該系統可在7 600 m 高度部署，最大有效載荷為450 kg，最遠滑翔投送距離可達32 km。

SDW 空投系統的滑翔翼翼展為9. 1 m，滑翔比為6∶1，可有效地增加滑翔距離，增加載機平臺與著陸點距離，提高了載機平臺的安全性，當接近著陸點上空后空投系統釋放若干圓傘，使其進一步減速從而實現了軟著陸功能。

LG-2K滑翔翼精確空投系統是美國物流滑翔機公司研制的一種低成本、單次使用的空投裝置［18］，該系統可在7 600 m 高度投放，最大投送距離為112 km，有效載荷為816 kg，貨艙體積為1. 2 m3。系統外型如圖5 所示，其機體總長3. 9 m，翼展8. 2 m，最佳滑翔速度為240 km/h。翼機采用折疊翼形式，并使用空氣彈簧實現機翼展開動作，滑翔比可達15∶1。當空投裝置從飛機機艙內部滑出時，通常有較大的攻角和偏航角以及受力，采用H型尾翼布局可有效防止“ 尾旋”的情況發生。同時，H 型尾翼結構形式較為緊湊，可多枚規整排放于機艙內部。

LG-2K 空投系統可采用裝置腹部著陸方式，但需要著陸點為平坦開闊區域。也可采用傘降方式著陸，如圖6 所示，在距離著陸點60 m 高度開傘，空投裝置頭部向下觸地，其內部放置了10 cm 厚的蜂窩紙用于吸收著陸過載，此著陸方式適用于城市、山區、森林、丘陵地帶等區域。

“寂靜之箭”（Silent Arrow）緊湊型精確空投系統由耶茨電子空間公司研制［19］，該系統可使用固定翼飛機或無人機部署，總質量為907 kg，最大有效載荷740 kg，貨艙體積為0. 75 m3，投放高度范圍為450～7 600 m，最大投送距離為64 km，裝置運輸貯存體積為0. 6 m×0. 6 m×2. 4 m。

“ 寂靜之箭”空投系統采用四折疊翼彈簧展開機構，如圖7 所示，可方便多枚放置在飛機機艙內，其翼展為8. 5 m，滑翔比為8. 4∶1，在總質量450 kg時，失速速度為114 km/h；在總質量907 kg 時，失速速度為170 km/h。該系統著陸采用無降落傘設計，全程操控四個副翼進行減速，并依靠自身結構強度承受著陸沖擊載荷。

2 關鍵技術研究進展

2. 1 空投任務規劃系統

在執行空投任務前，需確定落點位置、釋放高度、飛機航向及風場剖面估計，最終計算出最佳空投釋放點。PADS（precision airdrop system）是由美國Draper 實驗室、規劃系統公司、美國空軍空降兵司令部、美國空軍氣象局、預測系統實驗室聯合研制的一種便攜式空投任務規劃系統［20?24］，PADS具有良好的接口適應性，AGAS、“ 夏爾巴人”、“ 雪雁”、“蜻蜓”、“尖叫者”等空投系統均使用了PADS 作為任務規劃系統。PADS 系統主要由軟件包、數據庫以及通信接口組成，通信接口通過無線網絡將包含風場信息、空投落點等數據的任務文件上傳至運載平臺，并在人機操作界面以圖形方式進行直觀顯示。風場數據的來源有地面無線電探空儀、載機平臺觀測數據、衛星觀測數據等，并可在空投區域投放下投式探空儀，進一步提高風場探測精度。系統通過多傳感器信息融合技術，根據飛機類型、運載平臺空速、運載平臺航向、飛行高度、有效載荷重量、降落傘類型、落點位置等計算出最佳投放點，可有效提高空投系統的投放效率。

“ 黑桃”精確空投系統所使用的任務規劃系統可實現15個空投裝置的任務規劃與投放［25］，每個空投裝置可裝載10個航路點，空投裝置根據航路點飛行以實現不同的戰術動作。

2. 2 空投物資著陸緩沖技術

空投物資著陸過程中所承受的過載超過允許值時將導致補給物資破損或失效，使補給任務直接失敗。因此，空投物資的安全著陸是決定補給任務成敗的關鍵。空投精密機電設備可使用泡沫塑料進行緩沖減震，泡沫塑料具有密度小、彈性形變大、緩沖性能好且容易加工等特點［26］。空投大型物資時將蜂窩紙放置在物資底部用于吸收落地過載沖擊［27］，安裝結構如圖8 所示。成套大型設備空投著陸時可采用彈簧、扭簧及配套機械結構進行組合，從而實現緩沖減震功能［28?29］，此類方法機構較為龐大復雜，但可以實現重復使用，減震重復一致性較好。在對空投緩沖機構有體積要求的條件下，可采用鋁蜂窩緩沖器等基于軟質金屬形變吸收沖擊能量的原理實現［30］。

2. 3 衛星拒止環境下的導航技術

在電子對抗條件下，衛星定位系統較易被干擾或誘騙，現有精確空投系統的導航、定位、著陸精度高度依賴衛星信號的優劣。采用慣性導航技術和地磁導航技術等是通過傳感器感受地球自有物理屬性，通過計算來確定導航位置［31］，此方法具有全天候作戰能力，不易受外界條件干擾。星光導航技術和地形匹配技術是通過所攜帶的光電傳感器對自然天體或地面地形的探測，通過與情報數據庫的對比實現系統的精確定位［32］。雖然會受到天氣條件的影響，作戰使用場景具有一定局限性，但在特定條件下有較好的應用前景。

3 精確空投系統關鍵技術展望

戰場物資應急精確空投補給帶來了后勤保障方式的變革，補給和反補給的對抗也逐步得到重視，在對抗補給條件下，開展新興關鍵技術方向的研究，從而提高補給效能，實現物資適時、適地、適量的精確補給。

3. 1 防區外發射總體技術

充分利用現有運載平臺的高速飛行、高空巡航特性，在空投系統與運載平臺分離的初始，獲得較高的機彈分離速度及高空重力勢能，可在后續的飛行中更加靈活的遂行作戰任務。在精確空投系統氣動外形設計方面，滑翔翼類系統可采用小后掠角、大展弦比的機翼，同時在機翼安裝時設計合適的安裝角度，可提高精確空投系統的滑翔比，并獲得較高的亞聲速滑翔效率，從而實現精確空投系統的高空、遠距離、防區外發射，使運載平臺遠離防空武器的攻擊范圍，提高了運載平臺的飛行安全性，其戰場生存能力將顯著提高。

3. 2 設備集成化、結構輕量化技術

隨著中央處理器計算能力的增強，使得飛行控制等相關設備的集成化成為可能。可將飛行控制計算機、慣性導航設備、衛星導航設備、電氣控制設備、舵面控制器等進行一體化集成，可提高設備艙的空間利用率，降低系統復雜程度，縮短維護時間，其整體成本也可大幅下降。

在結構設計上，嘗試應用新材料、新工藝，在結構減重的同時提高結構強度，從而將空投物資有效載荷重量提高，降低單位空投物資成本。

3. 3 雀降著陸技術

目前，精確空投系統主要使用圓傘或翼傘進行空投物資的空中減速，并獲得補給物資可接受的穩降速度，保證在該速度下著陸時補給物資不會損毀，但其受風力影響極大。即使采用高空投放、低空開傘的方式，當回收傘打開至著陸期間，此階段精確空投系統仍處于不可控狀態，也會受風力影響，在惡劣天氣下甚至會導致空投任務失敗。

利用多傳感器信息融合技術，采用滑翔翼類精確空投系統的系統架構，并取消其中的回收傘模塊，同時添加雷達高度表等傳感器。當精確空投系統飛行至著陸點附近時，雷達高度表啟動實時測量距地面高度，在到達合適的高度后，飛行控制系統控制副翼、尾翼等舵面偏轉，進而獲得較大的飛行攻角使空投系統進一步減速，并進一步獲得更高的飛行升力，因此提高了系統的升阻比且降低了著陸下沉率，間接地獲得了較低的著陸穩降速度，從而實現了雀降著陸功能。由于其著陸過程中無回收傘參與，因此不受風力影響，可大幅提高精確空投系統的著陸精度，提高了系統的適應性和魯棒性，并擴展了其應用范圍。

3. 4 人工智能技術

在指揮控制系統設計上，將人工智能技術應用于空投任務規劃系統中，并從氣象數據庫中提煉風場數據，進一步剔除風場對空投精度的影響。在空投過程中，利用戰場態勢感知與信息融合，綜合分析計算空投釋放點與著陸點的最優解，從而提高空投任務執行效率與物資完整率。

4 結束語

本文以精確空投傘降系統作為分類基礎詳細綜述其技術體系與研究進展，并對空投任務規劃系統、空投物資著陸緩沖和衛星拒止環境下的導航等關鍵技術的發展進行了分析。同時提出了防區外發射總體技術、設備集成化結構輕量化技術、雀降著陸技術和人工智能技術等關鍵技術發展方向，從而現實了精確空投補給的信息化、遠程化、體系化、多用途化，對提高空投任務執行效率，提高運載平臺的安全性具有重要意義，同時對未來精確空投系統的發展提供科學指引。

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