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美军“舰载无人空中加油系统”(CBARS)项目进展
发布时间:2018-05-07 浏览次数:30

 

“舰载无人空中加油系统”(Carrier-Based Aerial-Refueling System,CBARS)项目是利用“舰载无人侦查打击”(Unmanned Carrier-Launched Airborne Surveillance and Strike,UCLASS)项目的技术成果发展而来的新型舰载无人加油机项目,该项目也是美国海军首次研发专门用于空中加油的舰载机。该项目计划以UCLASS项目的无人机研发成果为平台,以F/A-18E/F、F-35等现有舰载机为指挥控制平台提供一款高度智能化的舰载无人加油机。CBARS项目不但要求新型无人机可用于空中加油,还可能将赋予该机不同平台间数据中继终端的任务。延续美国空军物资司令部为UCLASS项目的命名,这款航母无人机的正式编号和俗名是MQ-25“黄貂鱼”(MQ-25 Stingray)。

美国海军发展CBARS项目的目的之一,在于延伸航母战斗群的空中打击范围。中国解放军近年来积极打造的反介入/区域拒止(A2/AD)战略体系,对美军航母战斗群构成了极大的威胁,DF-21D、DF-26等陆基反舰弹道导弹射程覆盖4000公里的区域,美国海军的航空母舰全球霸主地位已濒临拐点。面对外国日益增加的威胁,美国必须不断扩大其航母的“触手”范围,否则将面对部队力量伤亡与军费损失升高的风险。因此美军期望通过空中加油延伸航母舰载机的制空范围。

其二,在于弥补航空母舰和舰载机组合的天然劣势。作为寸土寸金的海上平台,航母上无法搭载大型加油机为舰载机进行空中加油;由于航空母舰机库容积和飞行甲板面积上的限制,航母舰载机在体积上有着明显的限制,载油量上往往不能满足作战任务要求。因此以往美军航母上往往采用战斗机挂载加油吊舱进行“伙伴加油”,这又使得可用于作战的舰载战斗机数量减少。美国海军期望MQ-25可以满足对F/A-18E/F“超级大黄蜂”和F-35C提供加油的需求,使得有人战斗机能够专注于打击任务,并降低行动的后勤需求。

其三,在于降低通过航母舰载机加油升级方案的成本。采用UCLASS项目的成熟技术发展舰载无人加油机,可以把已经成熟的技术直接沿用。另外,由于取消了UCLASS项目的武器和火控等子系统的研发,CBARS项目在成本上较之UCLASS项目也将有显著下降。

2017年夏,四家符合投标条件的竞标公司,包括诺斯罗普·格鲁门公司,波音公司,洛克希德·马丁公司和通用原子,已经获得了美国海军颁发的临时合同,诺斯罗普·格鲁门——2470万美元;波音——1900万美元;洛克希德·马丁公司——1880万美元;通用原子公司——1870万美元。但在2017年10月,诺格宣布退出CBARS项目。理由是认为该项目无利可图,不符合公司股东的利益。剩余的几家企业是洛克希德·马丁、通用原子和波音公司。

通用原子公司(GA-ASI)率先对外公布其完整版MQ-25无人机竞标模型。从模型看,无人机采用常规布局,机翼、机身、平尾与该公司“复仇者”(Avenger)有共同的设计特征,均采用涡扇发动机和V形垂尾;采用标准的道格拉斯D-704伙伴加油吊舱;无人机将装备MQ-1“捕食者”(Predator)和MQ-9 “死神”(Reaper)无人机的光电相机;采用与S-3“维京”(Viking)反潜机相似的嵌入机身式的起落架;在飞行甲板上调运采用机组人员手势。除满足海军设定的舰机适配性要求外,通用原子公司竞标方案还融入余度设计,方便未来升级。

GA-ASI采用独特的手势识别算法来识别标准的海军空中训练和操作程序(NATOPS)驾驶舱导演手势,然后将这些命令转换并发送给MQ-25飞行器。 MQ-25接收命令并将其转换为适当的飞机动作。通用原子的工程师介绍说,MQ-25将能够使用一系列改变颜色和/或闪光的LED指示灯向控制器和其他驾驶舱人员“交谈”,以显示他们已收到命令并指示飞机的状态或运行状态。2018年4月,通用原子公司已经采用“复仇者”作为替代机进行了甲板测试。

2017年12月,波音(Boeing)鬼怪工厂发布了原型机照片。MQ-25使用了背部埋入式进气道。机头上有3个空气数据传感器,它们是探头,而不是X-47B上使用的齐平传感器。在扁平的机头下面还有一个摄像头,大概是在起飞和着陆时向地面操作人员提供视野。主起落架向前收缩进入机翼内侧的机身,波音称机翼折叠后飞机大小与F/A-18相当,上表面从机翼根部出来的接缝和凸起,大概是铰链和制动器。拦阻勾收起后藏在机身里面。但波音原型机的起落架门舱和检修面板上没有锯齿状边缘,可见其隐身上并未进行完整的设计。目前波音的T-1原型机已经在油漆路上完成了飞行甲板测试。2018年4月,波音公司宣布其原型机将选用罗罗公司的 AE3007N涡扇发动机。这种发动机单台推力为9000磅(4082.3千克),诺斯罗普·格鲁曼公司的MQ-4C“人鱼海神”和RQ-4“全球鹰”无人机也使用了该型发动机。

洛马是目前唯一未公布原型机的竞争方。洛马臭鼬工厂在2018年4月公开了其舰载隐身无人加油机的宣传视频。视频中可见MQ-25采用了外形上类似B-2轰炸机的飞翼布局,及可折叠主翼设计。

利用机载传感器,舰上控制员可通过信息化操纵台实时监控并在必要时介入控制MQ-25无人机的起降及在飞行甲板上的行动。布置于机头的光学通信窗口既能作为摄像头,又可作为提示灯标,具有互动功能。甲板指挥人员可通过该窗口与舰上控制员进行互动。可说是一个新颖而具有吸引力的设计。从指挥舱到甲板面的信息传递控制无人机的所有操作,起飞灯标为醒目的绿色向上箭头,洛马MQ-25原型机在航空母舰上进行阻拦索辅助下的着陆,洛马的视频中还显示,依靠该版MQ-25加油机支援后,F-35C的最大作战半径可延展至原来的152%,F/A-18则可延展至原来的145%。

更加明显的是,自2017年诺斯罗普·格鲁曼公司退出竞争后,洛克希德是唯一一家提供飞翼飞机的竞争方。通用原子公司和波音公司都明显提出了翼身-尾翼型飞机。洛马的工程师认为机身的尾部配置重量大、价格昂贵,如果采用尾翼,机身性能也达不到设计期望。于是洛马的MQ-25又回归了飞翼配置。洛克希德公司非常喜欢飞翼设计带来的更高航程和更低油耗。

三家公司在MQ-25的竞争上有共性,那就是尽量节省研发成本。洛马公司MQ-25的大部分内置零件沿用现役美军飞行载具的子系统,其中包括为超级大黄蜂提供动力的GE F404涡扇发动机和UTC制造的F-35C起落架;波音公司的背入式进气道技术则是上个世纪90年代诺斯罗普公司在“默蓝”号验证机上采用的前卫设计;而通用原子公司则直接在自己的“复仇者”无人机上做了改型。

由于洛马只有视频而未公开原型机,客观来看在竞争上落后于波音和通用原子一大截。笔者猜测,洛马公司也有自己的考量,既想得到这笔订单,又不想像诺格公司一样在X-45上投入大量资金最终折戟沉沙,于是采取了先虚后实的做法。同时,洛马也深知仅仅一个概念视频并不讨巧,在其他方面也做足了功夫。洛马的臭鼬工厂(Skunk Works)在2018年洛杉矶航展上展示了它的X-44A原型机,这是一台从2000年早期开始就没有人见过的无人概念机,洛克希德公司称它是测试系列的一部分。公开X-44A的时间节点很耐人寻味,很可能是想在MQ-25竞标之前展示洛克希德在无人机设计上的历史来为己方加分。

尽管该项目不需要无人机具备隐形功能,但Skunk Works的MQ-25的设计可能具有适中的隐形性能,鉴于海军和国会在UCLASS上的反复无常,这也许正是洛马在竞争中的一项优势。洛克希德·马丁公司的一位发言人告诉媒体,他们正在努力满足海军的要求,虽然隐身并不是其中之一,但洛克希德“绝对能够迅速地将隐身技术整合到额外的任务系统中”。

波音公司也不甘其后,特意邀请媒体记者来到MQ-25“黄貂鱼”竞标“舰载空中加油系统”(CBARS)原型机的厂房参观并为其造势。目前为止,波音公司的MQ-25已经展示了相应的甲板滑行测试、软件系统、任务计算机系统、无人机控制系统及其使用的罗罗发动机,但尚未进行过飞行试验,波音称要到9月份海军正式颁发项目合同后才会进行试飞。

可见,此次的MQ-25竞标项目,三家都不愿意浪费太多的资金和精力。美国海军航空系统司令部计划于2018年9月授出工程和制造研发阶段合同。并在2020年中期交付第一架样机。后续发展如何,还需拭目以待。

尽管目前UCLASS项目被调整为CBARS项目,但事实上美国海军本意仍然是希望获得一种突防能力强、作战半径长的舰载无人打击平台。目前CBARS项目的发展,虽然是基于海上安全形势为现役舰载战斗机提升作战半径方面的实际考虑,但同样的道理,CBARS项目的很多研究成果也可以用于舰载无人攻击机的研发。待政策技术、资金等方面条件成熟时,UCLASS项目随时可能重新启动。

主要参考资料:

[1]. First Good Look At The Crazy Air Inlet Design On Boeing's MQ-25 Tanker Drone 

[2]. RED ALERT:The Growing Threat to U.S. Aircraft Carriers.

[3]. MQ-25 - Lockheed Martin

[4]. Boeing: MQ-25 Unmanned Aircraft System (UAS)

[5]. GA-ASI Demonstrates Flight Deck Taxi Capability for MQ-25