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新宝来论坛 >  美国空军的烦恼——来自陆军无人机的挑战

发表于 2017-07-18 15:33    IP属地:湖南

自从 1911 年飞艇首次运用于军事行动后,战场上空开始出现越来越多的军用飞艇。第一次世界大战中,号称“天空战舰”的飞艇迎来了其发展史上的一段黄金时期。在此期间,德国、英国、法国、美国等国家总共建造了 460 多艘飞艇,一支支“天空舰队”在战火的硝烟中渐渐壮大。正当飞艇欲大展宏图的时候,1937 年 5 月 6 日的德国“兴登堡”飞艇的坠毁彻底终结了人类航空史上的飞艇时代,飞机开始全面占据人类航空舞台。
  上个世纪七十年代,全球性的石油危机频繁发生,对于飞艇的需求重新浮上水面。与此同时,科学技术的急速发展也从客观上促使了飞艇的再度“出山”。美国军方长期以来重视军用飞艇的发展,经过多年的技术积累与实践,美国军用飞艇的研制计划已经走在了世界的最前列。根据美国军方最近曝光的几种军用飞艇研制项目,我们发现新一代“天空舰队”的归来似乎已经指日可待了……
空中大力士
  美国高精尖武器发展方面的领头羊——国防高级研究计划局(DARPA)于 2004 年 4 月 26 日在阿灵顿召集美国各大军事工业企业代表举行会议,专门讨论该局经过数年前期论证的“海象”(Walrus)重型飞艇计划实施的可行性。会上,DARPA 向各位代表发布了“海象”计划征询书草案,提出了一些“海象”重型飞艇发展过程中亟待解决的技术难题,它们包括如何便捷的进行飞艇装载和卸载操作、如何使飞艇表面的飞行阻力降至最低、如何在强风环境下保证飞艇的安全操控等。此次会议同时也是一个针对各大军事制造厂商的通气会,传递出了一个重要的信息,美国可能会在不久的将来建立起一支庞大的运输飞艇大队。按照计划,DARPA 将在今年的第 3 个季度发出“海象”重型飞艇正式方案设计征询书。
  “海象”重型飞艇实际上是一种软式飞艇与飞机的“混合”式飞行器,主要由充满氦气的流线型艇体、推进系统、稳定操纵舵面和飞行吊舱等部分组成,具备运送一个完整的作战单位(包括人员和装备)从驻防区到战区的能力。按照 DARPA 的初步设想,“海象”重型飞艇的起飞重量将高达 500 吨以上,具有洲际飞行能力,并能够在恶劣的着陆地点如草地上起降。由于使用了大量新技术,“海象”重型飞艇在军事上的应用潜力将比早期飞艇大的多。这些新技术包括优化的飞艇设计理念、新型结构设计方法、综合推进系统、地面操纵系统、有效载荷系统等。DARPA 同时还透露,由于“海象”重型飞艇是各种创新和先进技术的集合,所以对其最终性能的评估也将异常严格。评估项目将包括:速度、有效载荷、垂直起降(VTOL)能力、降落场合的限制、不加油飞行距离、地面操控与安全、地面维护与保养、恶劣天气飞行能力、位置保持能力等。
  DARPA 将使用分解设计和风险控制的方法,打算分两个阶段实施“海象”计划。第一阶段的工作主要包括概念设计、技术验证机试验,第二阶段则进入项目竞争过程,将从竞争厂商中挑选出一家单独研制一架缩小比例的高级技术验证机(ATD),以降低全尺寸设计中的技术风险。第二阶段将紧接在第一阶段后进行,预计将于 2005 年中期开始,其具体工作包括:飞艇详细设计、制造装配、认证和飞行试验等。
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发表于 2017-07-18 15:33    IP属地:湖南


“海象”重型飞艇想象图
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发表于 2017-07-18 15:33    IP属地:湖南

“海象”重型飞艇计划的出炉是和美国当前的军事战略紧密联系在一起。为了适应新时代反恐战争的需要,美军目前已经以“快速兵力投放”作为应付全球危机的主要手段,而遍布世界 30 余个国家和地区的 1,200 处军事基地和设施也正在大幅度的缩减。这些措施虽然表面上是为了更好的为反恐战争服务,却从却从一个侧面反映了美军的后勤保障已经难以维持其世界上最庞大数量的海外驻军的日常消耗了。目前,美国有将近 40 万人的部队驻扎在海外,而仅在伊拉克的美军每天就要消耗 700 万升燃料、50 万升瓶装水,其它的日常消耗更是天文数字。负责维持这么多部队的日常生活与军事消耗的美国运输司令部不得不开足马力超负荷运转,但仍然无法达到要求。目前美国运输司令部手头只有约 400 架运输机,其中有 81 架 C-5 运输机(载重量 118 吨)、76 架 C-17 运输机(载重量 76 吨)、191 架 C-130 运输机(载重量 18 吨),这些运输机的运输能力十分有限。如果采用海运的方式,虽然能够装载更多的货物,但运载时间过长,而且运输沿途不确定的危险因素太多,可能将极大影响部队的输送。
  此时“海象”重型飞艇计划的出现,就迎合了美国军方希望解决军队后勤运输问题的迫切心理。“海象”重型飞艇载重量大,飞行速度也比水面运输舰只快得多,另外几乎对于降落地面没有什么特殊的要求,所以它一推出就获得了美国军方的极大关注。1 艘“海象”重型飞艇可以在一个航程(2 天)内从美国本土向欧洲运送两个摩托化步兵营(包括全部人员和作战装备),而 10 艘飞艇则可以在一个航程内将第 82 空降师运送至欧洲,而如果按照传统的空运方法就必须动用大量的运输机以及耗费大量的运输时间。另外由于“海象”重型飞艇体积很庞大,所以运载大型军事装备如主战坦克、重型直升机等最为合适,而传统的运输机要装入这些“大家伙”就十分吃力,有时候还需要对它们进行拆解。
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发表于 2017-07-18 15:34    IP属地:湖南

反导保护伞
  就在美国国家导弹防御计划(NMD)大张旗鼓进行着的时候,2003 年 9 月 29 日洛克希德.马丁公司获得了美国国防部建造大型高空飞艇项目(HAA)的合同。作为美国 NMD 反导保护伞的一部分,HAA 飞艇的主要作战任务就是长时间停留在美国大陆边缘地区的高空中,监视可能飞向北美大陆的弹道导弹、巡航导弹等目标。HAA 飞艇还可以在战区上空不间断的监视敌方部队的运动去向,甚至携带激光测距瞄准仪,为美军的巡航导弹及其它制导炸弹指示目标。
  HAA 飞艇长 152.4 米,直径为 48.7 米,容积 15 万立方米,其主体结构使用的是柔韧的纤维复合材料,既轻便又结实。其表面由高强度重量比(即所能承受的极限受力与重量的比值)织物材料覆盖,要比广泛应用于商业领域的 Goodyear 飞艇表面材料更轻更结实。HAA 飞艇高度自动化,其飞行控制同传统的软式飞艇十分相似,工作原理同填充了氦气的普通飞艇一样。飞艇上安装有 4 台电动螺旋桨发动机(飞艇两侧各有 2 台),为飞艇提供动力。HAA 飞艇表面安装的薄膜光电电池组可以吸收太阳能,除了可以产生推动飞艇前进的部分动力外,还可以提供大约 10 千瓦的额外动力以保证飞艇搭载设备的正常使用。另外,HAA 飞艇还配备有能够循环使用的氢燃料电池为其提供紧急情况下使用的动力。
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发表于 2017-07-18 15:34    IP属地:湖南


洛马公司 HAA 飞艇想象图
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发表于 2017-07-18 15:34    IP属地:湖南

HAA 项目的实施由美国导弹防御局(MDA)牵头从 2002 年 10 月开始进行,按照其导弹防御系统构想至少将有 10 艘飞艇分布美国太平洋沿岸和大西洋沿岸。每艘飞艇都将配备先进的可覆盖直径为 1,200 公里圆形区域的监视雷达和其它传感器,对任何来袭的洲际导弹和巡航导弹提供预警。HAA 飞艇可以运载 1,814 千克重的任务设备,在地面指挥站的控制下到达约 20,000 米的准静地轨道高空并停留一段相当长的时间,这些都是无人机望尘莫及的。由于飞行高度很高,所以 HAA 飞艇即可以避开敌方飞机的攻击,又可以使其搭载的传感器获得更佳的探测效果,同时其雷达还可以发现地面雷达很难发现的超低空突袭中的飞机或巡航导弹。当然,HAA 飞艇可以返回基地进行维护和保养,这一点侦察卫星是做不到的。
  美国导弹防御局发布 HAA 项目的招标后,许多美国大公司如洛马公司、波音公司、雷神公司等都加入了竞争行列。而在最后的竞标中,洛马公司则战胜了波音公司获得了这项无人飞艇的项目,并获得了美国国防部下拨的 4,000 万美元的研制经费,以完善其飞艇设计。洛马公司在 2004 年 5、6 月间提出 HAA 的关键设计方案,MDA 对此评估后再决定是否将后续 5,000 万美元的 HAA 样机制造合同授予洛马公司。如果一切顺利,洛马公司将于 2006 年交付第一架HAA原型机,进行位置保持和自主飞行控制能力的验证试验。原型飞艇将能够在高空中停留一个月以上,而最终任务型飞艇则可以停留一年左右。
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发表于 2017-07-18 15:34    IP属地:湖南


被洛马公司 HAA 飞艇击败的另外一种 HAA 飞艇设计
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发表于 2017-07-18 15:34    IP属地:湖南

最近有消息称,美国导弹防御局将可能让 HAA 飞艇装载武器系统,其最终功能将逐渐演变并与无人机(UAV)类似。如果真是这样的话,HAA 飞艇的军事应用范围将进一步的得到扩大,并具备更强的主动攻击性。
近太空战士
  在地球大气层的外圈 30,000 米至 36,000 米间的空域被人们习惯的称作“近太空”,这里由于空气稀薄不会出现什么恶劣天气,而且更重要的是目前世界上绝大多数的固定翼战斗机和地对空导弹无法达到这一高度。如果研制出一种能够在“近太空”空域活动的作战武器,将能掌握极大的战场主动权,从而改变现有海陆空三军作战的模式,将战争引入更高的空间。
  面对巨大的作战潜力,位于科罗拉多州施里弗空军基地的美国空军空间作战实验室和空间作战中心从 2003 年初就开始了联合研制一种半自动的轻于空气的“近太空机动飞艇”(NSMV)的计划。该无人飞艇可以在 “近太空”空域长期活动,集卫星和侦察机的功能于一身,由地面遥控设备操纵,能完成高空侦察、勘测任务,也可用作战场高空通讯中继站。
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发表于 2017-07-18 15:35    IP属地:湖南




试验中的“攀登者”原型飞艇
DS5

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发表于 2017-07-18 15:35    IP属地:湖南

2003 年 9 月,空间作战实验室开始对 NSMV 原型机进行验证试验。这架原型机由美国 JP 航宇公司制造,并被命名为“攀登者”(Ascender)。作为能够在近太空活动的新型侦察工具,“攀登者”飞艇的造价仅为 50 万美元,远远低于任何一种有人驾驶侦察机的价格,还不到 RQ-4“全球鹰”高空长航时无人侦察机造价的 40%。“攀登者”外形为 V 形,全长 53 米,宽 30 米,其大小比一个棒球场还大。“攀登者”安装有两台由燃料电池驱动的螺旋桨推进器,并由 GPS 系统进行导航。“攀登者”飞艇舱内充气气体为氦气,自身携带的控制系统可以调节各舱室间的氦气容量,以进行空中机动。2003 年 11 月间,“攀登者”(未携带任何设备)开始被释放到 30,000 米的高空进行初期验证试验,并能在地面控制下返回基地。
  今年 6 月中下旬,JP 航宇公司开始为“攀登者”飞艇进行配载试验,可以携带 45 千克重的通信和监视传感器设备,并升入“近太空”区域进行巡航试验,完成地面操作指令反应、地面指挥所控制下的转换飞行以及点目标上空 5 分钟悬浮、降落、返航等试验任务。如果此次试验一切顺利的话,美国国防部将会对“攀登者”飞艇下一阶段的研制、试验工作投入更多的资金。据悉,下一阶段“攀登者”飞艇研制计划的具体要求是:在 2005 年年底前,在 30,000 米的高空,执行为期 5 天的军事任务。
DS5

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