對(duì)印度Rustom-II/TAPAS中空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)的初步分析

文章對(duì)印度Rustom-II/TAPAS無(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)思路和具體設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)進(jìn)行初步分析，對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行初步預(yù)測(cè)。

2025年2月19日，在印度班加羅爾航展期間，印度方面宣布：由位于印度的JayemAutomotive公司設(shè)計(jì)的180hp柴油機(jī)將用于印度自行研制的TAPAS無(wú)人機(jī)，當(dāng)前該發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)完成地面測(cè)試，正在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)-無(wú)人機(jī)集成，將很快轉(zhuǎn)入地面滑行測(cè)試和試飛。TAPAS是一款印度自行研制且已經(jīng)基本實(shí)用的大型無(wú)人機(jī)，有必要對(duì)其設(shè)計(jì)特點(diǎn)和未來(lái)發(fā)展前景進(jìn)行初步分析。

項(xiàng)目概況

據(jù)稱，Rustom-I項(xiàng)目啟動(dòng)于2009年。在這一年，Rustom-l無(wú)人機(jī)嘗試首飛但失敗（最終于2010年10月16日實(shí)現(xiàn)首飛），且在當(dāng)?shù)睾秸蛊陂g展出了Rustom-I無(wú)人機(jī)全尺寸樣機(jī)。有消息稱Rustom-I是Rustom-Il的技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，對(duì)此筆者持不認(rèn)同態(tài)度。參見(jiàn)圖1，Rustom-l無(wú)人機(jī)采用鴨式布局+ 翼尖垂尾/方向舵，單發(fā)推進(jìn)式布局，全長(zhǎng)僅 4m 。考慮到兩種飛行器截然不同的尺寸和布局，筆者更傾向于這兩種無(wú)人機(jī)在技術(shù)上并無(wú)直接關(guān)系。

由于印度方面并未給出詳細(xì)的相關(guān)信息，而互聯(lián)網(wǎng)不同消息來(lái)源提供的信息也存在諸多不一致之處，因此只能進(jìn)行相對(duì)不深入的分析和推測(cè)，不排除與實(shí)際情況有出入。

同樣是2009年，印度某航展靜態(tài)展出了當(dāng)時(shí)稱為Rustom的無(wú)人機(jī)全尺寸樣機(jī)。它的總體布局與同時(shí)期類似的長(zhǎng)航時(shí)ISR無(wú)人機(jī)截然不同，T尾、雙發(fā)、同時(shí)攜帶多個(gè)ISR有效載荷，都是其突出特點(diǎn)。而對(duì)比筆者在互聯(lián)網(wǎng)找到的發(fā)布于2013年的圖片，兩者的主要特征相當(dāng)吻合。因此，可以合理判斷：在2013年或更早時(shí)，Rustom一Ⅱ無(wú)人機(jī)已經(jīng)基本凍結(jié)總體布局和基本尺寸。

最終，2016年11月16日，Rustom一Ⅱ無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)首飛。之后陸續(xù)生產(chǎn)了不低于6架原型機(jī)，且伴隨以持續(xù)優(yōu)化細(xì)節(jié)。值得指出的是，有消息稱，“到2018年初時(shí)，已經(jīng)換裝更大功率發(fā)動(dòng)機(jī)”。從發(fā)動(dòng)機(jī)短艙外形和起落架進(jìn)行的優(yōu)化來(lái)看，不排除該說(shuō)法是真實(shí)的。在此期間承包商持續(xù)進(jìn)行飛行器和有效載荷的集成發(fā)展和試飛。

截至2024年6月，印度海軍公開(kāi)宣布將采購(gòu)4架TAPAS，該無(wú)人機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的能力包括：

-2018年2月，完成首次用戶構(gòu)型飛行，且此時(shí)已經(jīng)更換更大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)。

-—2020年11月，首次基于增強(qiáng)GPS完成自主起飛；2021年11月，首次依靠衛(wèi)星通信完成自主起降；2022年4月，完成首次有人介入的夜間降落。

-2022年10月，宣布已經(jīng)實(shí)現(xiàn)：搭載有效載荷持續(xù)飛行超過(guò)10h，且余油7h；已經(jīng)達(dá)到視距鏈290km/衛(wèi)星通信305km半徑持續(xù)飛行；累計(jì)162架次試飛。

一2023年1月（此時(shí)無(wú)人機(jī)型號(hào)已經(jīng)改為TAPAS）宣布已經(jīng)實(shí)現(xiàn)：攜帶1套有效載荷達(dá)到8200m高度，最終設(shè)計(jì)目標(biāo)為續(xù)航力24h/升限9150m（30000ft）。

一一2023年2月，印度國(guó)防部宣布：已經(jīng)飛行180架次；已經(jīng)達(dá)到8500m飛行高度和18h續(xù)航力；依靠衛(wèi)星通信能實(shí)現(xiàn)1000km任務(wù)半徑；正在考慮集成當(dāng)?shù)匕l(fā)展的機(jī)載制導(dǎo)武器；已經(jīng)準(zhǔn)備交付軍方試飛。

此外，2025年2月，印度班加羅爾航展期間承包商還宣布：印度JayemAutomotive公司自行發(fā)展的

180hp柴油機(jī)已經(jīng)完成地面測(cè)試，正在與無(wú)人機(jī)集成，很快將開(kāi)始地面滑行測(cè)試和試飛。考慮到柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的固有特性和航空應(yīng)用的成熟程度，筆者傾向于是互聯(lián)網(wǎng)信息將“重油發(fā)動(dòng)機(jī)”錯(cuò)誤理解為“柴油發(fā)動(dòng)機(jī)”所導(dǎo)致的誤解。

按照互聯(lián)網(wǎng)消息，該型號(hào)目前已經(jīng)轉(zhuǎn)入小批生產(chǎn)，已經(jīng)有少量交付印度軍隊(duì)。但試飛內(nèi)容和結(jié)果均無(wú)可信消息。

對(duì)無(wú)人機(jī)及其設(shè)計(jì)思路的初步分析

以美國(guó)MQ-1等型號(hào)為代表，中空長(zhǎng)航時(shí)類無(wú)人機(jī)，大部分采用相似的總體氣動(dòng)布局：?jiǎn)伟l(fā)推進(jìn)式，發(fā)動(dòng)機(jī)及其螺旋槳布置在全機(jī)后部；單機(jī)身 + 蝴蝶尾翼，或單機(jī)身 + 雙尾梁。這兩種布局，視界最好、振動(dòng)最輕微的機(jī)頭區(qū)域用于布置下視傳感器和衛(wèi)星通信天線，且前機(jī)身和機(jī)翼的流場(chǎng)不受到螺旋槳滑流的擾動(dòng)，對(duì)投放機(jī)載彈藥有利。當(dāng)然，后置螺旋槳尤其是將螺旋槳布置在機(jī)身末端時(shí)，除了需要采取相應(yīng)技術(shù)措施解決發(fā)動(dòng)機(jī)散熱問(wèn)題，也限制了起降時(shí)無(wú)人機(jī)的可用迎角。

相反，TAPAS無(wú)人機(jī)采用了截然不同的布局：雙發(fā)拉進(jìn)式，發(fā)動(dòng)機(jī)短艙和螺旋槳布置在機(jī)翼上，高T尾。對(duì)此，根據(jù)有限的可用信息，筆者嘗試去分析其中的設(shè)計(jì)邏輯。

雙發(fā)總體布局

在印度航空工業(yè)發(fā)展歷史上，曾多次嘗試自行研制有人機(jī)。但在螺旋槳飛機(jī)領(lǐng)域，進(jìn)行到實(shí)機(jī)試飛的項(xiàng)目并不多。筆者能找到的只有HTT-40基本教練機(jī)和Saras小型客機(jī)。出于任務(wù)包線的不同，這兩種有人機(jī)對(duì)于TAPAS無(wú)人機(jī)這樣的大中型長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)，在總體布局方面并無(wú)太多可供借鑒。

類似地，印度也確實(shí)曾研制成功過(guò)較大型的無(wú)人機(jī)—一Lakshya可回收靶機(jī)。但這是渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的可重復(fù)使用高速靶機(jī)，火箭助推起飛，最大起飛重量?jī)H705kg。因此，幾乎不可能為TAPAS無(wú)人機(jī)的氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)提供參考。與此同時(shí)，印度也從未設(shè)計(jì)過(guò)類似MQ-1系列的蝴蝶尾布局大型飛行器，這意味著幾乎沒(méi)有可用的現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)。

另一方面，印度也沒(méi)有成熟且功率適合的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)或渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)可選用。

綜合考慮，選擇最接近有人機(jī)的雙發(fā)拉進(jìn)式 + 機(jī)翼發(fā)動(dòng)機(jī)/起落架短艙總體布局，無(wú)疑是風(fēng)險(xiǎn)最低的。

高T尾的考慮

對(duì)于常規(guī)布局飛行器而言，平尾可以分為兩片布置在機(jī)身末端，也可以分開(kāi)布置在垂尾半高度附近的兩側(cè)，或以T尾布局布置在垂尾頂端。具體選取哪種布局，取決于設(shè)計(jì)者對(duì)各方面因素的取舍。

T尾布局最大的特點(diǎn)就是平尾與機(jī)身沒(méi)有交聯(lián)，因此后機(jī)身只需要考慮穩(wěn)固安裝垂尾，后機(jī)身外形和截面形狀都可以簡(jiǎn)化，更便于設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。此外，平尾布置在高位，也允許后機(jī)身尤其是后機(jī)身機(jī)腹有一定程度的向上傾斜，從而更便于在起降時(shí)使用更大的迎角而不擦地。這對(duì)于對(duì)無(wú)人機(jī)飛控設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不多的印度DADO而言是有利的。當(dāng)然相應(yīng)地，平尾高置原則上會(huì)增大對(duì)后機(jī)身段的扭矩，需要適當(dāng)加強(qiáng)機(jī)身剛度。

綜合考慮，TAPAS采用高T尾布局是一個(gè)合理的選擇。

雙發(fā)布局分析

筆者將TAPAS與尺寸重量相近的美國(guó)增程型“灰鷹”進(jìn)行了參數(shù)對(duì)比。

從上述對(duì)比可以看到：如果以簡(jiǎn)氏資料所稱“TAPAS采用2臺(tái)115hpRotax-914活塞發(fā)動(dòng)機(jī)”為準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行比較，TAPAS的設(shè)計(jì)或多或少是偏平庸的。在重量、尺寸、總功率均高于“灰鷹”約 10% 的前提下，無(wú)論是最大速度還是最大續(xù)航力，反而明顯低于“灰鷹”。筆者傾向于認(rèn)為：TAPAS所采用的雙發(fā)拉進(jìn)式布局的阻力偏大，且動(dòng)力裝置與全機(jī)不夠匹配，導(dǎo)致在載油量顯著高于“灰鷹”的前提下反而續(xù)航力明顯低于灰鷹。所以，印度方面宣稱“在考慮換裝單臺(tái)功率180hp甚至220hp發(fā)動(dòng)機(jī)”的說(shuō)法有一定可信度。

從任務(wù)角度考慮，選用雙發(fā)布局也存在多方面影響。一方面，雙發(fā)動(dòng)機(jī)短艙有空間容納主起落架，從而將整個(gè)前中機(jī)身的機(jī)腹都解放出來(lái)，很適合實(shí)現(xiàn)最初的“同時(shí)搭載多套傳感器”的需求。但另一方面，發(fā)動(dòng)機(jī)短艙在機(jī)翼翼展方向占用了空間，螺旋槳滑流也會(huì)對(duì)周邊機(jī)翼區(qū)域流場(chǎng)產(chǎn)生影響，對(duì)機(jī)翼攜帶和投放外掛物存在不利影響。雖然目前印度用戶務(wù)實(shí)地沒(méi)有對(duì)攜帶外掛武器提出強(qiáng)制要求，但如果考慮到未來(lái)任務(wù)擴(kuò)展、需要在機(jī)翼攜帶外掛物，就可能存在不可預(yù)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)。這是一個(gè)潛在的不利之處。

結(jié)語(yǔ)

筆者嘗試從技術(shù)和使用角度分析其發(fā)展歷史和應(yīng)用前景。

從技術(shù)角度而言，對(duì)于印度航空工業(yè)，這是一個(gè)值得肯定的成績(jī)。以設(shè)計(jì)之初薄弱的技術(shù)基礎(chǔ)，承包商通過(guò)合理選擇氣動(dòng)布局和動(dòng)力裝置，長(zhǎng)期堅(jiān)持發(fā)展改進(jìn)（包括試飛期間墜毀至少1架原型機(jī)），最終讓印度自行研制的第一個(gè)中空長(zhǎng)航時(shí)軍用無(wú)人機(jī)型號(hào)發(fā)展到初步可用程度并進(jìn)入批生產(chǎn)階段，這對(duì)于承包商而言是來(lái)之不易的成績(jī)。

從使用的角度看，按照1套地面站 +3 架飛行器的配置，即使以已經(jīng)達(dá)到的18h續(xù)航力而言，1套完整系統(tǒng)也可維持對(duì)1個(gè)目標(biāo)區(qū)域的24小時(shí)持續(xù)監(jiān)視。可以視為具備了初始使用能力。

所以，如果以2009年項(xiàng)目啟動(dòng)作為起點(diǎn)、2024年印度海軍宣布小批訂購(gòu)作為重要節(jié)點(diǎn)，那么在薄弱的技術(shù)基礎(chǔ)上，承包商能用15年周期以務(wù)實(shí)態(tài)度（集中精力于實(shí)現(xiàn)ISR能力、不考慮察打一體，而不是印度軍用項(xiàng)目常見(jiàn)的“好高騖遠(yuǎn)”思路）發(fā)展出1個(gè)具備使用能力和使用價(jià)值的完整系統(tǒng)，已經(jīng)是相當(dāng)值得肯定了。

對(duì)于其未來(lái)發(fā)展前景，筆者持謹(jǐn)慎態(tài)度，這是基于此類無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的固有特性來(lái)判斷的。在和平時(shí)期或低烈度戰(zhàn)場(chǎng)，此類無(wú)人機(jī)可以充分發(fā)揮其長(zhǎng)航時(shí)優(yōu)勢(shì)，執(zhí)行持久監(jiān)視任務(wù)。但其固有的低機(jī)動(dòng)性、低速特性，也決定了此類無(wú)人機(jī)不適合高烈度戰(zhàn)場(chǎng)或存在敵方空中威脅的場(chǎng)景。胡賽武裝已經(jīng)擊落20架左右美軍“捕食者”系列無(wú)人機(jī)，這已經(jīng)證明一一如果敵方地面部隊(duì)配備有能力高于單兵防空導(dǎo)彈和小口徑高炮的防空系統(tǒng)，此類無(wú)人機(jī)一旦被發(fā)現(xiàn)，其生存力將顯著降低。而印軍的戰(zhàn)略構(gòu)想一直是以巴基斯坦和中國(guó)作為假想敵，顯然，此類無(wú)人機(jī)并不適合用于這樣的戰(zhàn)場(chǎng)。因此，筆者初步認(rèn)為該無(wú)人機(jī)并不能顯著提高對(duì)其鄰國(guó)的威脅程度。