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欧洲无人驾驶作战飞机(UCAV)研发系列报道之一:法兰西的反击

发布时间:2022-03-12 08:40:52 浏览数:

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TC@U@U@Wiv@TDHp_m4@Wm4@U@WiM7mM81�4 POm5i`?ӝvvN1͚合同,正式将“神经元”计划授予了主承包商达索飞机公司,标志着酝酿多年的无人战斗机技术验证平台终于驶入正轨,设计与研制工作正式启动。

达索飞机公司在全面实施“神经元”计划之前面临的一个主要问题是如何将目标明确分解为一个个设计概念,排列出所要验证的各项关键技术,从而指明解决问题的方向。对此,达索飞机公司负责国际间合作的副总经理伊维斯·罗宾斯曾经表示:每个人都知道答案是UCAV,但是没有人知道问题是什么。

2006年5月22日,“神经元”设计团队向DGA递交了第一份项目研究报告,提前完成了初步技术定义阶段,其后开始了为期3年的系统定义与设计阶段。同年9月7日,“神经元”计划完成了中期评审。在这次评审中,各家公司向来自六国国防采办机构的代表们提交了各自在为期6个月的可行性研究中取得的成果,主要包括飞机的总体布局、低可探测性目标、为满足设计目标而必需的子系统和从地面站控制验证机所必需的性能。中期评审的结果令人满意,于是“神经元”计划推进到详细设计阶段。

同年11月28日,罗宾斯在美国举办的第6届UCAV年度大会上,做了题为《“神经元”:一个构建欧洲防务工业的项目》的报告,首次透露了“神经元”

验证机采用编号为781—20的总体方案。这是一种飞翼布局,只有4个控制面,在设计上综合考虑了可控性和低可观测性,机翼前缘和机头部位将采用吸波材料,机身腹部设计有2个武器舱,采用一台“阿杜尔”(Adour)涡扇发动机。

2007年4月10日,“神经元”验证机的缩比模型分别在法国航空航天实验室的低速风洞内和瑞典斯德哥尔摩防务研究所的高速风洞内进行试验。这些风洞试验将模拟“神经元”验证机在真实飞行条件下的飞行情况,旨在确认其整个飞行包线内是否可控,为顺利进入下一阶段的研制打下坚实的基础。

在经历了长达近5年的设计和研制后,各承包商在2011年年初将各自负责研制的主要部件陆续运抵伊斯特尔空军基地。达索飞机公司按照共同研制的数字样机,在总装车间内开始安装燃油管路、电子线路和设备,并完成了验证机的总装工作。同年12月,研制人员完成了“神经元”验证机的首轮静态测试。

2012年1月19日,达索飞机公司在伊斯特尔空军基地举行了一个隆重的仪式,公开展示了欧洲六国联合研制的“神经元”技术验证机。首席执行官查尔斯·埃德尔斯坦尼主持了揭幕仪式,名誉主席塞尔吉·达索先生、工业团队的代表和参与国的国防部官员莅临现场,见证了“神经元”验证机首次公开亮相的历史时刻。

精心设计的细节

“神经元”验证机给外界的第一印象是似曾相识。的确,近年来随着X-47B和“鬼怪鳐”等验证机的陆续试飞,飞翼布局已经成为各家公司设计UCAV的一个共识。原因在于,这种布局可以顺其自然地充分利用空气动力,从而实现气动性能和隐身性能的最佳优化,是一个非常接近于完美的设计形状。而且,飞翼布局不仅可以明显降低飞行阻力,在所装燃油量一定的条件下,能大大增加飞机的航程,而且省去了相关的结构材料和操纵机构,使结构重量显著减轻。

“神经元”验证机的后缘呈M形状,通过电传飞控系统对机翼后缘的4个操纵面进行综合控制,以实现航向稳定-性和偏航控制。据DGA公布的数据,该机的机长约9.3米,翼展约12.5米,全机重量约6吨,最大飞行速度可以达到0.8马赫。粗略来看,“神经元”验证机的尺寸与F-16战斗机相当,但是小于F-117A攻击机。

此前,达索飞机公司和瑞典萨伯公司曾经分别研究过低可探测性的构型和材料,一部分成果已经用于改进现役“阵风”和“鹰狮”战斗机。因此在实施“神经元”计划过程中,除了采用飞翼布局外,也注重了相关细节设计。

为了更好地降低雷达反射截面积,“神经元”验证机采用了雷达吸波材料制成的埋入式进气道,机身前部正上方设计有一个宽大的进气口,空气通过s形进气道流入到机身内部。进气口上缘采用锯齿形结构,可以破坏雷达回波,下缘内部采用附面层隔板,能够有效吸除机身前部产生的附面层气流,避免影响发动机的性能。从事机体和发动机设计的研制队伍密切合作,利用进气道畸变格栅来模拟空气流量对进气道的影响,先后完成了一系列风洞试验,以确保用于遮蔽涡扇发动机风扇的S形进气道不会影响发动机所需的空气流量。

抑制红外辐射也成为一个主要技术验证项目。该机在尾部采用了埋入式排气装置,通过专门的燃气冷却装置来降低红外辐射。由于复合材料的制造成本过于昂贵,希腊HAI公司制造了一个全尺寸合金排气部件,从圆环形进口逐渐过渡到底部平坦的半椭圆形出口,前面连接发动机的尾喷口,后面适合验证机的“海狸尾”式排气口。

根据设计原则,“神经元”验证机的发动机将采用经过广泛使用的现有型号。初期评估时,达索飞机公司考虑过采用两台斯奈克玛公司生产的“拉扎克”(Larzac)涡扇发动机,但经过全面分析和论证后,最终决定采用一台“阿杜尔”系列发动机。2006年10月,达索飞机公司从罗·罗公司与透博梅卡公司的合资企业RRTM公司订购了两台“阿杜尔”Mk951发动机,并签订了相关保障合同

该型发动机是“阿杜尔”871发动机的衍生型,主要改进之处包括:设计了新型风扇,可提供更大的推力,涡轮部件采用更好的材料以提高耐久性,不仅推力增加了8%,达到29干牛,还降低了寿命周期成本。同时,该发动机采用了全权限数字式发动机调节(FADEC),具有喘振预防、自动控制和恢复的功能。

“神经元”计划的主要目的是展示欧洲航空航天工业研究与发展的成果。达索飞机公司对“神经元”验证机并未提出作战要求,多次强调它只是一架技术验证机,永远不会投入作战使用,而且不会投入批生产。因此,这项计划并未专门研制新的传感器、武器或动力装置,而是围绕可以使用的商业机载计算机,通过嵌入关键任务软件,集中设计一种模块化航空电子系统。由此,系统软件设计成为重要一环。

研制队伍选定了Arinc 653软件设计标准,可以允许各家公司随时修改所研制的子系统代码,而无需重新编写整个系统软件。达索飞机公司负责电传操纵飞行控制软件,通过修改“猎鹰”7X(Falcon 7X)远程公务机的飞控软件,用于“神经元”验证机。与“阵风”战斗机的电传操纵系统相比,“猎鹰”7X公务机的飞控系统具有更大的余度,但是考虑到“神经元”计划只有一架飞行试验平台,研制人员希望进一步提高安全裕度,避免发生意外坠毁。

在2005年,EADS公司的“梭鱼”(Barrakuda)和洛克希德·马丁公司的“臭鼬”(Polecat)等无人驾驶验证机先后坠毁,问题都是飞行控制系统存在缺陷,导致研制计划遭受重大挫折。为此,达索飞机公司的研制人员首先利用改进后的AVE—D验证机尽可能地全面测试“神经元”验证机的电传操纵系统,力求避免在飞行试验阶段出现失去控制而导致验证机坠机的情况。

2009年11月,美国诺思罗普·格鲁曼公司与瑞典萨伯公司签署了一份合同,为“神经元”验证机提供LCR-100姿态和航向参考系统(AHRS),作为导航系统的辅助系统。LCR-100型AHRS采用了代表当今最高技术发展水平的光纤陀螺和微机电加速度计,可以提供精确、连续的姿态、航向、位置、速度和状态信息。

除了作为一种全尺寸隐身平台外,“神经元”验证机还将用来试验各种系统,重点测试自主导航和决策软件的性能。程序将在执行任务期间动态地调整系统,如果战术环境改变,将能够选择相应的任务计划,并且设计人员还将确定作战/决策回路中操纵员介入的最佳时机。

“神经元”验证机的自主性还将反映出从设计到控制使用成本的长远考虑。与目前一些UAV计划不同,“神经元”实际上只需要少量地面操作人员。操作员将仅提供航路点的更改信息,允许飞行器根据数据库中的威胁信息,自动地重新规划其飞行路线。研制人员认为这种方法将允许两个人来控制无人机,甚

至有可能让同~支队伍操纵几架无人机。

事实上,“神经元”验证机的适航安全标准几乎与欧洲航空安全局或美国联邦航空局(FAA)对民用飞机的要求完全一样。航空电子设备、液压和电子系统等都将采用余度设计,可以满足JAR23民用适航要求。

型号计划初露端倪

“神经元”验证机的飞行试验计划令人关注。按照计划,“神经元”验证机的下一步工作是进行首轮发动机测试,原计划定于2012年夏天在伊斯特尔空军基地实现首次飞行。接着,该机将在法国、瑞典和意大利实施一系列飞行试验,主要集中在飞行品质、低可探测性、空对地武器投放和集成到C41环境中,最后还将验证无人驾驶飞机如何在当前空域内使用。

“神经元”验证机的一项重要任务是能够利用武器舱携带和投放武器,或者安装类似侦察设备的各种系统,可以在网络中心战环境中承担试验性的空对地任务。它在机体内设计了2个武器舱,可以分别挂载1枚精确制导武器。按照分工,意大利阿莱尼亚公司负责武器系统的设计和制造工作。值得注意的是,该机在此次亮相时还专门打开了右侧武器舱门,向现场来宾展示了携带的1枚激光制导炸弹。

研制团队将充分利用“神经元”验证机来研究激光制导炸弹等精确制导武器攻击地面目标的技术,探索将UCAV融入一个指挥、控制、通信、计算机和情报环境中实施网络中心战的能力,同时还评估无人驾驶平台在有人驾驶的民用和军用飞机空域内使用的可行性。

在展示现场,埃德尔斯坦尼呼吁各国政府现在应该充分利用在过去5年研制工作中取得的丰富经验,开始考虑下一步的发展方向。这一呼吁并非空穴来风,暗示着欧洲各国正在酝酿联合启动一项UCAV计划。

早在一年多前,随着法国重返北约和英国决定“脱美返欧”,两国出于国家利益和战略考量,决定在安全与防务领域开展广泛合作,大力推动欧盟军事一体化进程。随着全球金融危机的蔓延,英国和法国显然感受到经济压力,开始大幅度削减军费开支。正是在这种背景下,2010年11月2日,英国首相卡梅伦与法国总统萨科齐在伦敦签署了一项范围广泛的防务合作协议,其中一项重要议题就是联合研制新一代MALE无人机。

在两国国防部的指导和协调下,英国BAE系统公司和法国达索飞机公司将在“螳螂”(Mantis)验证机的基础上,共同设计和生产一种“特勒莫斯”(Telemos)无人机。与此同时,两家承包商还有意进一步扩大和加深合作,开始考虑将“神经元”验证机与“雷神”验证机的下一步研究与发展台二为一,共同启动一项为期5年的后续验证计划。

2012年2月17日,在“神经元”验证机公开亮相一个月后的英、法峰会上,卡梅伦与萨科齐顺理成章地发布了一份安全与防务共同声明。其中专门提到了将在2013年着手实施一项全新的未来空战系统验证计划,旨在为欧洲空战领域的未来发展建立一种战略合作关系,力求在2020年前研制出全新原型机,期待在2030年前打造出具有纯正欧洲血统的无人战斗机。

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