貨運(yùn)無人機(jī)成為戰(zhàn)場投送一種新選擇

如何將補(bǔ)給安全、快速地送往前沿陣地？貨運(yùn)無人機(jī)正成為一種新選擇。

前不久，美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室授予YEC電動(dòng)航空公司一份合同，用于后者制造和交付新型貨運(yùn)滑翔無人機(jī)——“寂靜之箭”精確制導(dǎo)空投包。

新型貨運(yùn)滑翔無人機(jī)是在該公司先前研制的“寂靜之箭”GD-2000滑翔無人機(jī)基礎(chǔ)上改造的，個(gè)頭有所縮小。它能用托盤從運(yùn)輸機(jī)的側(cè)門和尾門高空投放，滑翔將物資送往前沿陣地。

“寂靜之箭”精確制導(dǎo)空投包受到關(guān)注，是當(dāng)前貨運(yùn)無人機(jī)應(yīng)用到軍事領(lǐng)域的一個(gè)縮影。目前，不少國家都在大力發(fā)展軍用貨運(yùn)無人機(jī)，相關(guān)技術(shù)如空中投放、自主起降技術(shù)等日漸成熟，形成了“你追我趕”的局面。

那么，有哪些國家在發(fā)展軍用貨運(yùn)無人機(jī)？為何軍用貨運(yùn)無人機(jī)會(huì)受到如此關(guān)注與重視?其研發(fā)與推廣的關(guān)鍵何在？請(qǐng)看解讀。

貨運(yùn)無人機(jī)：戰(zhàn)場投送新選項(xiàng)

■王笑夢

多國競相發(fā)展貨運(yùn)無人機(jī)

軍用貨運(yùn)無人機(jī)的發(fā)展，離不開民用貨運(yùn)無人機(jī)市場的推動(dòng)。全球有名的一家市場研究機(jī)構(gòu)——Markets and Markets發(fā)布的《全球無人機(jī)物流和運(yùn)輸市場報(bào)告》預(yù)測，全球物流無人機(jī)市場將在2027年增長到290.6億美元，預(yù)測期內(nèi)的復(fù)合年均增長率為21.01%。

基于對(duì)未來物流無人機(jī)應(yīng)用場景和經(jīng)濟(jì)效益的樂觀預(yù)測，多國相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和公司紛紛提出貨運(yùn)無人機(jī)發(fā)展規(guī)劃，由此形成的民用貨運(yùn)無人機(jī)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，也拉動(dòng)了軍用貨運(yùn)無人機(jī)的發(fā)展。

2009年，美國的兩家公司合作推出K-MAX無人貨運(yùn)直升機(jī)。該機(jī)采用雙旋翼交錯(cuò)布局，最大載荷2.7噸，航程500千米，用GPS導(dǎo)航，可在夜間、山地、高原等環(huán)境中執(zhí)行戰(zhàn)場運(yùn)輸任務(wù)。阿富汗戰(zhàn)爭期間，K-MAX無人貨運(yùn)直升機(jī)飛行時(shí)間超過500小時(shí)，轉(zhuǎn)運(yùn)貨物數(shù)百噸。不過，該無人貨運(yùn)直升機(jī)是由現(xiàn)役直升機(jī)改裝而來，發(fā)動(dòng)機(jī)聲音很大，易暴露自身和前沿作戰(zhàn)分隊(duì)方位。

鑒于美軍希望擁有一款無聲/低聲的貨運(yùn)無人機(jī)，YEC電動(dòng)航空公司推出了由三合板制造、一次性使用的無動(dòng)力滑翔飛行貨運(yùn)無人機(jī)“寂靜之箭”GD-2000。該機(jī)擁有容積較大的貨艙和4個(gè)可折疊機(jī)翼，載重700千克左右，可用來向前沿運(yùn)送彈藥、物資等。2023年的一次測試中，投放后的該型無人機(jī)展開機(jī)翼飛行，著陸精度約為30米。

憑借在無人機(jī)領(lǐng)域的技術(shù)積累，以色列也展開對(duì)軍用貨運(yùn)無人機(jī)的研發(fā)。

2013年，以色列城市航空公司研發(fā)的“空中騾子”垂直起降貨運(yùn)無人機(jī)首飛成功，其出口型號(hào)被稱作“鸕鶿”無人機(jī)。該無人機(jī)構(gòu)型奇特，機(jī)身裝有2個(gè)涵道風(fēng)扇，可以讓無人機(jī)垂直起降，尾部安裝2個(gè)涵道風(fēng)扇，為無人機(jī)提供水平推力。其速度可達(dá)180千米/小時(shí)，能在50千米作戰(zhàn)半徑中每架次運(yùn)送500千克貨物，甚至可用于空中后送、轉(zhuǎn)運(yùn)傷員。

土耳其的一家公司近年來也研發(fā)了一款貨運(yùn)無人機(jī)——“信天翁”?！靶盘煳獭睙o人機(jī)長方體的機(jī)身上布置了6對(duì)反轉(zhuǎn)螺旋槳，下方有6個(gè)支撐架，機(jī)身下方可以掛載貨艙，能夠運(yùn)送各種物資或者轉(zhuǎn)運(yùn)傷員，遠(yuǎn)觀像一只長滿螺旋槳的“飛天蜈蚣”。

與此同時(shí)，英國的Windracer Ultra、斯洛文尼亞的Nuuva V300、德國的VoloDrone也是較有特點(diǎn)的貨運(yùn)無人機(jī)，具備軍民兩用特點(diǎn)。

此外，一些商用的多旋翼無人機(jī)，也能夠承擔(dān)空中運(yùn)輸較小質(zhì)量的物資任務(wù)，為前沿、哨所提供補(bǔ)給和保障。

K-MAX無人貨運(yùn)直升機(jī)。資料圖片

VoloDrone貨運(yùn)無人機(jī)。資料圖片

Windracer Ultra貨運(yùn)無人機(jī)。資料圖片

Nuuva V300貨運(yùn)無人機(jī)。資料圖片

“空中騾子”垂直起降貨運(yùn)無人機(jī)。資料圖片

有其所長也有其所短

與有人駕駛的固定翼運(yùn)輸機(jī)、運(yùn)輸直升機(jī)以及地面運(yùn)輸渠道相比，軍用貨運(yùn)無人機(jī)在作用發(fā)揮方面有其所長也有其所短。

其明顯的長處，在于具有較高的可靠性、安全性，效費(fèi)比頗高。

首先，貨運(yùn)無人機(jī)不需要座艙、增壓艙以及其他生命維持保障系統(tǒng)，在降低制造和維護(hù)成本的同時(shí)，機(jī)艙可留出更多空間來裝載、運(yùn)輸貨物，容積利用率較高。

其次，部分此類無人機(jī)對(duì)制造材料的要求不高。例如“寂靜之箭”GD-2000滑翔無人機(jī)，機(jī)體采用較為廉價(jià)的三合板制造，不僅成本低，研制生產(chǎn)周期也較短。

再次，它能在高風(fēng)險(xiǎn)、高威脅環(huán)境中持續(xù)工作。和其他無人裝備一樣，一旦解決了高度自動(dòng)控制化這一難題，軍用貨運(yùn)無人機(jī)就能按照指令或程序連續(xù)高效地運(yùn)輸貨物。在山地、高原、高寒、復(fù)雜氣象等惡劣環(huán)境，甚至在核生化污染區(qū)域，它照樣能遂行補(bǔ)給保障任務(wù)，無需像有人機(jī)那樣考慮飛行員的生理、心理承受力問題。

此外，貨運(yùn)無人機(jī)與有人駕駛運(yùn)輸機(jī)“聯(lián)手”，可獲得“1+1>2”的效果。小型貨運(yùn)無人機(jī)由有人駕駛固定翼運(yùn)輸機(jī)搭載，到達(dá)目標(biāo)空域后從空中釋放，再由小型貨運(yùn)無人機(jī)“自行趕路送貨上門”，不僅有助于為更遠(yuǎn)的保障點(diǎn)提供運(yùn)輸補(bǔ)給，確保有人駕駛固定翼運(yùn)輸機(jī)的安全，而且可借這種“分身”來保證空運(yùn)的成功率。

尤其是對(duì)小批量的緊急補(bǔ)給物資，如藥品、水、電池、武器備件等，用貨運(yùn)無人機(jī)運(yùn)輸?shù)膬?yōu)勢更加明顯。

不過，軍用貨運(yùn)無人機(jī)并非全身都是優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)運(yùn)輸方式相比，它也有一些不足之處。最大的短板就是通常機(jī)身較小，容積也小，只能運(yùn)送一些基本的補(bǔ)給品，無法承載重型大尺寸的貨物。比如K-MAX無人貨運(yùn)直升機(jī)，如果與有人駕駛直升機(jī)的運(yùn)載能力相比，它的體量只能算是輕量級(jí)，吊運(yùn)最大載荷為2.7噸，而更多的貨運(yùn)無人機(jī)僅能搭載上百千克的貨物，無法像固定翼運(yùn)輸機(jī)、運(yùn)輸直升機(jī)那樣，將空降戰(zhàn)車、超輕型榴彈炮、突擊車等裝備運(yùn)輸?shù)讲渴鸬?，更不可能像公路、鐵路線那樣直接把大量兵力、物資成建制地部署到位。

因此，從目前來看，貨運(yùn)無人機(jī)還無法替代有人駕駛運(yùn)輸機(jī)、直升機(jī)等空中運(yùn)輸力量，更無法撼動(dòng)陸上軍事運(yùn)輸線的主體地位。

“寂靜之箭”GD-2000滑翔無人機(jī)。資料圖片

發(fā)展尚需更多技術(shù)支撐

軍用貨運(yùn)無人機(jī)大多是從民用貨運(yùn)無人機(jī)發(fā)展而來，因此具有軍民兩用的特點(diǎn)。但考慮到使用的主要環(huán)境是戰(zhàn)場，軍用貨運(yùn)無人機(jī)的發(fā)展也需要有一些其他關(guān)鍵技術(shù)來支撐。

正是這些民用技術(shù)與關(guān)鍵技術(shù)的相互作用，才使軍用貨運(yùn)無人機(jī)具備了飛向戰(zhàn)場更深處的可能。

簡而言之，今后軍用貨運(yùn)無人機(jī)的發(fā)展還需以下幾種技術(shù)的支撐。

一是與當(dāng)前商用適航標(biāo)準(zhǔn)相配套的技術(shù)。軍用貨運(yùn)無人機(jī)在戰(zhàn)時(shí)或許不用過多考慮商用適航標(biāo)準(zhǔn)，但在研制過程中仍需要開展一系列風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，制定系統(tǒng)性策略，以防止產(chǎn)生危害己方飛行器、地面部隊(duì)的風(fēng)險(xiǎn)，特別是在飛行控制邏輯等方面應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)。如果軍用貨運(yùn)無人機(jī)要在和平時(shí)期執(zhí)行軍事運(yùn)輸任務(wù)，除非是在偏遠(yuǎn)的無人區(qū)域作業(yè)，否則仍需要對(duì)標(biāo)商用適航標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。目前，擁有軍民兩用貨運(yùn)無人機(jī)的國家普遍對(duì)其在有人區(qū)上空的飛行持審慎態(tài)度。顯然，今后軍用貨運(yùn)無人機(jī)要想實(shí)現(xiàn)“全域自由飛翔”，還需與當(dāng)前商用適航標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步“對(duì)表”。

二是緊貼實(shí)戰(zhàn)的平臺(tái)專用技術(shù)。如果說民用貨運(yùn)無人機(jī)主要圍繞減排、降耗等目標(biāo)來設(shè)計(jì)，那么軍用貨運(yùn)無人機(jī)就要突出緊貼實(shí)戰(zhàn)的要求，在低可視、低噪音等方面下大氣力。一方面，要尋求動(dòng)力方面的技術(shù)突破，使貨運(yùn)無人機(jī)既難以被發(fā)現(xiàn)又動(dòng)力強(qiáng)勁；另一方面，要通過采用新技術(shù)、新工藝，在無人機(jī)的氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、材料等方面不斷創(chuàng)新，使貨運(yùn)無人機(jī)更加符合軍用要求。

三是智能控制和精確定位技術(shù)。軍用貨運(yùn)無人機(jī)在運(yùn)行過程中不可避免地會(huì)遇到各種突發(fā)情況，也會(huì)遇到較為復(fù)雜的地形地貌，要在這種情況下完成任務(wù)，就必須有智能控制和精確定位技術(shù)的加持。如此，才能賦予無人機(jī)避障、路徑規(guī)劃和協(xié)同能力。此外，對(duì)先進(jìn)抗干擾技術(shù)的研究與運(yùn)用也必不可少，只有具備抗干擾能力，貨運(yùn)無人機(jī)才能在復(fù)雜電磁環(huán)境下準(zhǔn)確定位，飛往目的地。

四是先進(jìn)數(shù)據(jù)鏈技術(shù)。隨著“蜂群”技術(shù)的發(fā)展，將大量小型貨運(yùn)無人機(jī)編組成“蜂群”，擔(dān)負(fù)向前線批量輸送補(bǔ)給物資任務(wù)，這一場景很可能出現(xiàn)在未來戰(zhàn)場上。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，既要保證無人機(jī)與有人機(jī)之間通信的連貫穩(wěn)定，也要保證無人機(jī)與無人機(jī)、無人機(jī)與其他設(shè)備之間信息交換的安全、暢通，這就需要有先進(jìn)的數(shù)據(jù)鏈技術(shù)提供支撐，確保鏈路始終可信、可靠、可用?？梢哉f，是否擁有安全可靠的數(shù)據(jù)鏈技術(shù)，將直接影響到今后貨運(yùn)無人機(jī)使用的整體水平。

五是空中投放和自主起降技術(shù)。戰(zhàn)爭狀態(tài)下，軍用貨運(yùn)無人機(jī)的工作環(huán)境會(huì)更加惡劣，通常難以找到完整的跑道，因此各國都比較青睞擁有垂直起降能力的貨運(yùn)無人機(jī)。這就需要依靠先進(jìn)的空中投放和自主起降技術(shù)，確保安全完成一系列動(dòng)作。再具體一點(diǎn)來說，要在白天和黑夜均能找到簡易著陸地點(diǎn)并降落，且無需地面太多的引導(dǎo)，軍用貨運(yùn)無人機(jī)就必須在這些方面通過成熟技術(shù)實(shí)現(xiàn)“自助”，從而避免失速著陸等問題發(fā)生，保證貨物完整無損和運(yùn)輸任務(wù)達(dá)成。

供圖：陽  明