隨著無人機產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,越來越多的無人機被用于軍事領域。短短幾十年間,無人機從起初功能相對單一,逐步拓展到充當誘餌、反雷達、電子壓制、目標校射、戰(zhàn)場毀傷評估、通信中繼、偵察、作戰(zhàn)等多種用途,地位作用日益重要。
當前,隨著作戰(zhàn)需求拉動及水面艦艇激增,無人機也由傳統(tǒng)陸上起降或空中投放使用模式,擴大到在水面艦艇上起降,大大增加了艦艇感知和實施攻擊的范圍。
那么,作為艦載無人機,如何在艦船上有限的空間里降落呢?請看專家解讀。
當前,艦載無人機正處于發(fā)展階段,專用的艦載無人機型號較少,而且相當一部分是由現(xiàn)役裝備改裝而來。這些艦載無人機大體可以分為以下幾類:固定翼無人機、無人直升機、傾轉(zhuǎn)翼無人機和復合翼無人機。
艦載無人機之所以呈現(xiàn)出類型上的種種不同,除了作戰(zhàn)需求、研發(fā)能力等方面的因素外,一個重要原因就是它所搭載平臺有所不同。這種搭載平臺上的不同,在相當大程度上決定了艦載無人機降落方式的不同。具體地講,艦載無人機通常有以下幾種降落方式。
攔阻鉤降落。這種方式主要用于大型固定翼滑跑起降型無人機的降落。在航母上,一般都設計有攔阻索系統(tǒng),用于為艦載機降落時較快地減速。它對大型固定翼滑跑起降型無人機同樣奏效。在甲板自動起降引導系統(tǒng)導引下,大型固定翼滑跑起降型無人機觸艦時,可借助所帶尾鉤鉤住攔阻索來實現(xiàn)快速減速。以前,為應對可能出現(xiàn)的異常情況,比如鉤掛攔阻索失敗,甲板上還會設立阻攔網(wǎng)。如今,一些航母已取消了阻攔網(wǎng)。
攔阻鉤降落方式對無人機的架構強度要求較高,同時對攔阻索系統(tǒng)的靈敏度提出了更高要求。大多數(shù)攔阻索采用液壓控制旋轉(zhuǎn)多盤摩擦式制動器,攔阻力大小可依據(jù)無人機重量及速度進行調(diào)節(jié),這就使得被攔阻的不同類型無人機在這一過程中所產(chǎn)生的負荷處于可承受的范圍內(nèi)。
美國諾思羅普·格魯門公司研發(fā)的X-47B無人機是較有代表性的大型固定翼滑跑起降型無人機。作為一種可由電腦操縱的“無尾翼、噴氣式無人駕駛飛機”,它曾進行過從航空母艦上起飛并自行回落的試驗。但目前,它因性能指標未達到相關要求而被MQ-25 黃貂魚艦載無人加油機所取代。
垂直降落。這種方式主要適用于無人直升機、傾轉(zhuǎn)翼無人機和復合翼無人機的降落。這些無人機有一個共同特點——可以垂直起降。
這其中,復合翼無人機較為獨特。它更像是為一些固定翼無人機賦予了垂直起降功能,即將垂直起降設備和固定翼飛機進行整合,既可充分發(fā)揮固定翼飛機的中高空高速飛行性能,又可突破起降場地的限制。
與固定翼無人機相比,可垂直起降的無人機降落難度沒有前者大。借助無線電測距設備, 艦載垂直起降無人機就可以自主完成甲板降落。
在航母、兩棲攻擊艦和巡洋艦上,因為著陸區(qū)面積較大,艦載垂直起降無人機降落相對容易。但如果是在驅(qū)逐艦或者護衛(wèi)艦上,由于停機坪區(qū)域比較有限,且這類艦船受惡劣海況影響時艦體晃動幅度比較大,所以在降落時就比較困難。如果海風較為強勁,對垂直起降無人機的平穩(wěn)控制要求會更高。而且,因為旋翼設施占用了部分無人機空間,艦載垂直起降無人機的續(xù)航時間和飛行速度相對有限。
撞網(wǎng)回收。這種方式主要適用于中小型固定翼無人機的降落。尤其是在一些中小型軍艦如護衛(wèi)艦上,由于場地有限,這種回收方式優(yōu)勢明顯。
撞網(wǎng)回收方式的原理較為簡單,即在艦船上架設起繩網(wǎng)將飛回來的艦載無人機兜住,但其實施起來較為復雜。
其核心難點在于如何引導無人機準確地飛向攔阻網(wǎng),以及觸網(wǎng)無人機所具動能如何柔和地被成功吸收,從而實現(xiàn)平穩(wěn)、安全的降落。
艦船上的撞網(wǎng)回收系統(tǒng)通常由攔阻網(wǎng)裝置、吸能緩沖裝置和末端引導裝置等組成。
攔阻網(wǎng)裝置既包括攔阻網(wǎng)體本身,也包括帶一定彈性的立網(wǎng)支架。吸能緩沖裝置,用于保證無人機動能被恰當吸收,而不會作為彈性勢能再次釋放出來。比如,渦輪阻尼裝置就是一種能滿足上述要求的吸能緩沖裝置。它能將吸收的能量轉(zhuǎn)換為工作介質(zhì)的內(nèi)能而不會形成有破壞性的反彈力。
末端引導裝置則用于保證艦載無人機降落時的撞網(wǎng)精度與速度。它引導精度的高低,將直接影響撞網(wǎng)回收系統(tǒng)規(guī)格的大小和復雜程度。它的引導方式包括雷達引導、激光引導、全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)定位引導和電視跟蹤引導等。最常用的引導設備一般是置于網(wǎng)后的電視攝像機,或是裝在攔阻網(wǎng)架上的紅外接收機。通過這些設備,操作人員可以監(jiān)控艦載無人機飛行,修正其航路偏差,使之精準地飛進高于艦尾的攔阻網(wǎng)中。
運用撞網(wǎng)回收方式,雖不需要像大型固定翼無人機攔阻鉤降落那樣精確保持下降速率,但仍需維持盡可能低的進場速度,以免損毀攔阻網(wǎng)。
撞網(wǎng)回收方式有其優(yōu)點,其中之一就是無人機無須攜帶降落傘,可將這部分空間用于攜帶其他有效載荷或燃油。由于回收大多是在距離海面較遠的高度進行,因而可有效避開海水對無人機機體及貴重設備的侵蝕。
“天鉤”回收。這種方式同樣是用于中小型固定翼無人機的降落。這種降落方式可視為對撞網(wǎng)回收方式的高度簡化,即將攔阻網(wǎng)簡化為一根繩索,將數(shù)個支架簡化為一根高強度的支柱。
這種降落方式對引導系統(tǒng)的精度要求更高。在艦載引導設備持續(xù)引導下,艦載無人機抵近,逐漸降低飛行高度和速度,通過機翼兩端設置的降落攔阻鉤,鉤掛住空中任意長度的降落攔阻索,使無人機懸吊于空中,然后進行回收。
以回收“掃描鷹”無人機的“天鉤”系統(tǒng)為例。2004年,這種“天鉤”系統(tǒng)就曾出現(xiàn)在美國海軍的有關艦船上,進行回收“掃描鷹”無人機的試驗。回收支架設置在艦船的一側(cè),有點像可以彎折一定角度的起重臂,回收懸索則設置在支架兩端之間。在“掃描鷹”無人機兩翼上,設計有降落攔阻鉤。通過它,“掃描鷹”無人機可抓住空中的降落攔阻索,并安全吊掛在攔阻索上。
這種降落方式,由于在整個降落過程中,無人機無需接觸地面,因此具有全地形降落能力。目前,它正成為各國競相發(fā)展的高精度無人機回收方式。
此外,有的艦載無人機還可進行傘降回收。這種降落方式與無人機的陸地傘降方式相仿,不同的是,著陸場由地面換成了海面。傘降回收的過程較為簡單,操作人員不需要進行太多的特別訓練。但這種降落方式,對無人機的制造與使用來說并不“友好”。它要求艦載無人機所用材質(zhì)要足夠輕,具有一定防水能力。降落傘會占用可貴的機身空間。為適應降落時來自海水的沖擊力,對無人機強度的要求也很高。而且,在海面上打撈無人機,需要借助專業(yè)海上回收設備。如果遇到惡劣天氣,回收艦載無人機就更加困難。
總之,大型固定翼無人機降落主要采用攔阻鉤著艦方式;垂直起降無人機降落主要依托艦船上的甲板定點起降;中小型低速固定翼無人機降落通常采用撞網(wǎng)回收和“天鉤”回收方式。這些各具特色的降落方式,共同構成了當今艦載無人機的主要降落方式。
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