以色列无人机技术引领全球,军民融合的典范
来源:以色列计划(IC_7777777),作者:IPO
目前,美国、以色列和中国是全球公认的世界3大无人机大国,前者和后者均从以色列获取了无人机技术。本文要探讨的不是类似大疆的旋翼民用无人机,而是固定翼军用无人机。美国是世界最早将无人机用于实战攻击的国家,其“捕食者”(Predator)无人机曾参与阿富汗战争,成为恐怖分子闻风丧胆的天敌。可能绝大多数人都不知道,该型无人机的设计者来自以色列。
美国"捕食者"战斗无人机,由以色列人亚伯拉汗?卡利姆(下图)研制于上世纪80年代,图为在阿富汗作战的“捕食者”无人机,美国是第一个将无人机应用于攻击作战的国家
亚伯拉罕·卡瑞姆,以色列和美国的军用无人机之父,也被业界认为是全球无人机鼻祖,《经济学家》杂志称他“开创了飞行机器人技术并给现代战争带来了变革”.
亚伯拉罕1937年出生于伊拉克首都巴格达,14岁随父母回归以色列,随即开始对飞行器产生浓厚的兴趣,后毕业于航空专业,并于1973赎罪日战争期间为以色列研制了第一架也是世界第一架现代军用无人机。
1以色列1973年研制的第一代无人机
1977年,亚伯拉罕从以色列来到美国,当时的五角大楼几乎已经放弃了对于所谓“机器自动化飞机”的研究。因为当时看似前景无限的“天鹰”(Aquila)无人机需要多达30名人员才能使其顺利上天,且自动续航时间极短。有数据显示,当时经费已经严重超标的“天鹰”无人机平均每飞行20小时便会坠毁,而这也直接导致了美军战术无人机的应用推迟了整整20年。
亚伯拉罕说:“我此前并不希望将导弹挂载到捕食者无人机上用于攻击,我只是希望空中无人机能够和载人机拥有相同的安全性、可靠性和高效性。”(与原子弹的发明人——美国犹太人奥本海默研发原子能技术的初衷类似)。原来需要30人遥控的无人机,卡瑞姆让3个人就可以胜任,而且可以持续飞行1天以上。
到目前为止,美国国防部总共拥有超过6000架无人机,其中有数百架都是基于“捕食者”原型打造或者改装而成。而且,“捕食者”已经被美军用于包括阿富汗、伊拉克、也门、利比亚和叙利亚等多次实战环境中,总飞行时长达到了数百万小时。据悉,美军还计划在未来十年斥资370亿美元将自己的无人机军队数量扩大到8000架。
以色列的无人机技术始于上世纪70年代,当时以色列面临越来越大的军事威胁,周围邻国正密谋从三面突袭以色列,以色列必须第一时间掌握敌军的情报以便做出最快的反应,于是以色列人想到了用无人机进行巡逻侦查,不久后,世界第一架现代军用无人机就诞生了,以色列已经成为全球第一大无人机出口国,过去10年其军用无人机出口额超过100亿美元。
以色列第一架也是世界第一架现代无人机,由亚伯拉罕研制于1973年
在以色列沙漠军事基地执行任务的苍鹭无人机
以色列"苍鹭"无人机,研制于1994年,续航能力个高达72小时,三天三夜,该远航侦查无人机可完成各种战术及超级战术任务,已出口到德国等多个国家。
以色列爱马仕(Hermes)-900无人机,飞行高度为9000米,曾参加2014年的加沙战争“护刃行动”,这款无人机已经出口到瑞士等多个国家。
以色列还有许多小型军用无人机,下面这两款是以色列陆军部队常用的近距离无人侦查机,由于飞行高度低,曾多次被敌军打下,哈马斯恐怖分子用一把AK-47就可以将它击落,IDF(以色列国防军)不得不特别小心。
从以上以色列士兵的使用情况来看,似乎这类无人机要用很帅的姿势才能飞得起来
中国近年来在军用无人机技术领域已经取得长足进步,但要说领先全球仍需时日,至少与以色列和美国的技术实力还存在着相当的差距。中国的无人机技术或多或少借鉴了以色列的技术及设计,至于具体细节,读者朋友们可以自行猜测。
中国成都飞机工业集团研制的“彩虹”无人机,续航时间40小时。2015年10月,中国“彩虹-4B”无人机首次亮相伊拉克战场,被伊拉克军方用于打击恐怖分子。
中国"翼龙"战斗无人机,由成飞研制于2008年,除了满足自身需要,已销往巴基斯坦,沙特等多个国家。
2印度无人机技术对以色列的依赖
印度军用无人机的发展始于上世纪80年代,由印度国防研究与发展组织负责无人侦察机研制项目。但研制过程十分艰辛,周期长,技术不达标,安全系数特别低,研制出的无人机先后全部“因为机械故障”坠毁。于是印度不得不放弃自行研制计划,采取外购,他们第一个想到的进口源就是无人机强国以色列。
印度Rustom 2战斗无人机,研制于2016年,尚未正式服役
印度军机坠毁事故频发,无人机也不例外,似乎再好的飞机在印度都免不了坠毁的命运。2014年11月26日,印度空军的一架从以色列购买的“苍鹭”无人机在印度西部城市巴湖市坠毁。印度军方称,此次坠机是由于发动机故障引起的,印度空军和海军部队共装备了45架该型无人机,每驾该型无人机的价值约为2亿人民币。
3“军民融合”将为无人机带来更多应用场景
相比其他军用技术,无人机的“军民融合”意义及应用潜力更大,而以色列在军民融合方面是全球佼佼者,几乎所有领域的军事技术都被先后以各种形式转化为民用,有许多被成功应用于商业领域,比如胶囊胃镜和防火墙等技术。难以计数的军事技术被以色列应用于各种民用及安全领域。
以色列公司研制的海上巡逻无人机SkylarkIMiniUAS,已经在全球各地广泛使用,SkylarkC具有海事情报、监视,反海盗和反走私等功能。
这架空中怪物名为AirMule,以色列Tactical Robotics公司研发
AirMule是一款全新的无人机,可携带450千克的物体飞行31英里。AirMule无人机可垂直起飞和降落,专为直升机无法着陆的场景而设计,如大型火宅,树林,布满电线,战场的场景,该无人机因2006年IDF士兵在黎巴嫩战争中出现重大伤亡而设计。
除了中美印三大国,韩国也与以色列进行了诸多军事合作。2014年,韩国产业部将曾派出由三十余人组成的军民代表团访问以色列,与IAI、Elbit系统等以色列无人机制造商就技术合作事宜进行沟通。韩国曾于2002年计划与Elbit系统共同进行无人机研发工作,但由于双方在合同条件上存在意见分歧,研发工作被叫停。早在2001年,韩国和以色列建立“韩国-以色列产业研究开发基金”,并通过共同筹资进行了多个领域的技术合作。截止目前,韩国和以色列通过该基金为近200个技术合作项目的顺利进行提供了援助,其中有25个项目的销售额达到2500万美元。
中美俄三款大型无人机比拼来源:武酷君(GlobalMilitary),作者:冷山
2017年7月的莫斯科航展上,一向在高端、大型无人机领域存在技术短板的俄罗斯首次展出了其最新的大型无人机—“猎户座”中空长航时无人机及其出口型号“猎户座”-E,该无人机的亮相,标志着俄罗斯无人机事业正在摆脱落后局面,取得了长足的进步。
据掌握,“猎户座”无人机与美国MQ-1“捕食者”和中国“翼龙-1”无人机差不多在同一级别。本文尝试简要介绍比较该三款无人机,基本上也能一窥三国无人机发展的概貌。
1星空闪耀的“猎户座”
“猎户座”侦察无人机,并非由图波列夫设计局或雄鹰设计局等俄罗斯几个老牌国有无人机科研机构研发的,它的系统研发工作,由圣彼得堡Transas公司负责。别看这个私营小公司看似名不见经传,但实际上已是目前俄罗斯无人机技术的领军企业,这家军用电子技术企业已承接了俄罗斯国防部多个无人机项目,包括UCAV无人战斗机样机的研制工作,俄军方寄予厚望的“牵牛星”高空察打一体无人机,也由该公司与雄鹰设计局共同研发。
俄罗斯近年来选择一些有技术特长的私营电子工业企业涉足军工新品研发,有利于将先进的商用、民用电子技术大量移植至军品研发,有助于迅速摆脱俄罗斯军用航空电子技术的落后局面,而航空电子技术落后,实际上才是俄罗斯无人机技术之所以一直停滞不前的主要原因,毕竟导航、通信、侦察等电子技术,才是无人机系统的核心技术。
2011年10月,俄国防部与Transas公司签署了协议,研制1吨级情报搜索无人机。2015年,在MAKS-2015莫斯科航展上, Transas公司前总裁表示,该机实际起飞重量1200公斤,有效载荷 300公斤。
据俄罗斯媒体称,首架“猎户座”无人机原型机在2016年春季首飞。2017年3月,茹科夫斯基城(Zhukovsky)的格罗莫夫飞行研究所,“猎户座”无人机出现在了卫星照片上。
而最终在莫斯科航展亮相的“猎户座”无人机的实际起飞重量约为1200公斤,有效载荷重量200公斤。持续时间至少为24小时,飞行高度7500米。遥控距离大约250千米。
“猎户座”的具体参数并未详细公布,但从其外形布局和200千克的有效载荷可以判断,其与“翼龙”I无人机大概处于同一重量级别。
从气动设计上,“猎户座”最大的特点就是摒弃了“牵牛星”等型号上一些的独特的“俄式”设计,忠实沿用了西方长航时无人机的典型设计,如大展弦比、大翼展平直机翼,V型尾翼,后推式螺旋桨动力装置、罩盔式机头设计等。看上去就像是“捕食者”A无人机的翻版。
在“牵牛星”无人机上,为了提高无人机可靠性降低故障率,特意采用了翼吊双发的独特设计,但该设计不利于恶劣条件起降,在野战机场起降时,发动机螺旋桨距离地面较近,气流更容易卷起来砂石等异物造成磨损或者打伤;同时翼吊式发动机占用了机翼内侧强度更好的位置,限制了机翼重载武器挂点的布置,限制了无人机功能的进一步扩展。
在“猎户座”无人机上,我们看到其总体设计布局思路有了明显的变化,从特立独行转而回归“大众”设计,毕竟目前世界长航时无人机普遍采用的布局,是各国科研人员经过长期试验和研究比对所得的最优设计,俄罗斯无人机设计,几经尝试自主创新之后,还是回到了“经典设计”的轨道。
“猎户座”无人机目前采用一台柴油活塞式发动机作为动力,因此实用升限仅为7500米,留空时间24小时,属于中空长航时无人机范畴,不具备高空巡航能力;同时其头部没有设计成“鼓包”样式,表明目前没有采用卫星天线远程控制技术,因此最大控制距离为250千米;同时其1.2吨的起飞重量,载荷200千克,也属于不高不低的水平。总体性能中规中矩,没有特别出彩的地方,也没有特别差的短板。
“猎户座”最大的亮点和技术进步,来自于其控制站。在莫斯科航展现场,Transas公司展示了“猎户座”的地面控制站设备,大型的液晶显示屏和先进的控制装置,以及俄罗斯自行研制设计的任务软件,从技术上达到了世界领先水平,根据演示,一个地面箱式遥控站可由卡车携载,可同时控制6架“猎户座”无人机。
对于无人机而言,平台设计水平高低只是一方面,控制站和任务系统设计水平,则是决定无人机系统总体性能的另一个关键,在所占权重上甚至要超过无人机平台本身。从“猎户座”的地面控制站和任务系统技术水平而言,表明俄罗斯经过多年的努力,终于有了长足的进步。
但从展示的后台指挥能力判断,尚不具备察打一体功能。并且此次俄罗斯并没有展出配合“猎户座”无人机使用的精确打击弹药。
对于察打一体无人机而言,其受限的挂载能力对其弹药也就有了相当严苛的要求,目前俄罗斯尚无任何可以与中国AR系列相比的,专供无人机挂载使用的精确打击弹药。
考虑到“猎户座”还需要外挂设备,其可挂载的武器大概就只剩下了57mm火箭弹,为防止超重估计只能4联装。
尽管“猎户座”和此次展出的“牵牛星”重型无人机代表了俄罗斯多年来重视并且持续投入对无人机研发的最终成果。勉强接近了“捕食者”和“翼龙-1”的水准。而这两种无人机都已经拥有了成熟的后继机型,即将退出大国一线空军。已经算不上察打一体无人机的尖端水准。
但俄罗斯很显然对于“猎户座”这一全新的无人机系统也充满信心,为其专门设计了出口型号“猎户座”E,迫不及待想要走出国内,与美国、以色列等无人机强手竞争国际市场。相信随着俄罗斯无人机技术的进一步提升和进步,再过几年,凭借其雄厚的航空工业技术底子,俄罗斯无人机将成为世界无人机市场一个极具竞争力的参赛选手。
2凌空腾飞的“翼龙-1”
“翼龙-1”无人机,由中航工业旗下成都飞机设计研究所研制,该机装有一台100马力活塞发动机,具备全自主平轮式起降和飞行能力,最大起飞重量达1200公斤,最大续航时间为20个小时,实用升限5000米,航程可达4000公里,可携带各种侦察、激光照射/测距、电子对抗设备及小型空地打击武器,可执行监视、侦查及对地攻击任务等任务,也可用于维稳、反恐、边界巡逻等。
“翼龙-1”无人侦察机于2005年5月开始研制。2007年10月完成首飞。2008年10月完成性能/任务载荷飞行试验。
2012年11月13日,“翼龙-1”无人机系统实物亮相珠海航展。
2015年1月,“翼龙-1”无人机首次编队飞行。在哈萨克斯坦的kadex-2016防务展上,哈萨克斯坦空军疑似高调展出了疑似中国生产的“翼龙”的无人机。
“翼龙-1”无人机“外形酷似美国较大的无人机MQ-9,但大小和MQ-1“捕食者”类似。
“翼龙-1”无人机采用正常式气动布局,大展弦比中单翼,V型尾翼,机身尾部装有一台活塞式发动机,机翼带襟翼和襟副翼,V尾没有方向/升降舵,采用前三点式起落架,具有收放和刹车功能,机体结构选用铝合金材料,天线罩采用透波复合材料。机身长9.34米,翼展14米,机高2.7米,重1.1吨,翼龙飞机的展弦比较大,因此升力较大、诱导阻力较小,巡航升阻比较大,可以长时间在空中滞留。
该机总有效载荷能力为200公斤,其所配前视红外传感器重约100公斤,所以每个翼下还可各挂重50公斤的弹药。
翼龙-1型无人机配有前视红外传感器和武器系统,但据中国航空工业集团公司管理人员称,该机还配备有合成孔径雷达。
专家称,翼龙实现无人机空中加油技术没有难度。无人机和无人机之间的空中加油技术,实际上是一种自动空中加油技术,有人机和有人机之间也可以做到这种程序性的空中加油,技术上只要解决了自主控制技术,不是一个难题。
“翼龙-1”在国际市场上可谓是大名鼎鼎,已经出口到尼日利亚、埃及、阿联酋、沙特阿拉伯、哈萨克斯坦和巴基斯坦等国,在打击恐怖主义的反恐行动中取得了优异的战绩。
“翼龙-1”无人机已在多国参与了实战,最让人惊艳的是,翼龙无人机的快速反应能力十分突出。在一次外军的作战中,发现敌人在对“飞毛腿”地对地弹道导弹进行燃料加注,翼龙无人机迅速将图像传回后方指挥部,飞行员立刻发射空对地导弹将其彻底摧毁,如果晚几分钟的话,导弹就将发射造成巨大损失。
3已不再生产的MQ-1“捕食者”
MQ-1“捕食者”侦察机,由通用动力公司制造。这种无人机原本设计用途为侦察,但后来改装搭载“狱火”导弹等武器系统,被广泛应用于反恐战争。
MQ-1“捕食者”远程无人机,是作为“高级概念技术验证”而从1994年1月到1996年6月发展起来的。它是加利福尼亚州圣地亚哥的通用原子公司得到的第一份合同。它首飞于1994年,并于当年具备了实战能力。
2002年3月美空军正式组建了第一个武装型“捕食者”无人机中队。该部队装备20架武装型“捕食者”,与第11和第15侦察中队一起进驻内华达州印第安纳·斯普林备用机场,并于2005年达到全部作战能力。新部队的人员将从现有的两个中队抽调,同时也培训部分新队员。
2002年6月,美国空军正式将携带“地狱火”的RQ-1B命名为MQ-1B。M表示多用途,反映了“捕食者”从侦察无人机发展为多任务型飞无人机。正式的MQ-1B无人机将装载雷神公司的多频谱瞄准系统,采用一个增强型热成像器、高分辨率彩色电视摄像机、激光照射器和激光测距器。此外还可能装Talon Radiance超频谱成像器,可穿透树叶探测隐蔽的地面目标。同时装有信号情报装置。美国空军已经实现利用“捕食者”直接向AC-130提供图像的试验。
“捕食者”还正在计划增加防冰系统,系统采用乙二醇进行除冰,但是要付出载重减小的代价。此外还要解决整体油箱机翼与“地狱火”导弹兼容的问题。“捕食者”B已经被命名为MQ-9。
2001年3月“捕食者-B”无人机001号首飞。该项目包括具有不同结构的3架飞机。“捕食者”B001装备一台通用电气公司的TPE-331-10T涡轮螺桨发动机,起飞重量2900公斤,能携带340千克的负载,在15200米的高度以370千米/小时的速度巡航飞行。
“捕食者”B002号机使用一台威廉姆斯公司的FJ44-2A涡喷发动机,可在约18300米的高度以500千米/小时的速度飞行,其飞行试验于2001年秋进行。
“捕食者”B系列的最后机种ALTAIR将用于科学和商业用途,需要具有较大的负载能力和15850米的升限。ALTAIR将装备通用电气公司的涡桨发动机。它能同时执行各种大气研究任务,并且通过卫星将搜集到的数据实 时发送出去。
2001年11月美空军订购了两架“捕食者”B。由于改换了发动机等,B型号的采购价格要比基型高,而且维护设备不同,但地面站相同。
美军经过对比“捕食者”B和“全球鹰”,最后还是选择了“捕食者”B。“捕食者”基型单价在250万美元至450万美元之间,“全球鹰”每架则在4500万美元至5000万美元之间。“捕食者”B能够携带8枚“地狱火”反坦克导弹,基型只能携带2枚。B型能够在5000米高度至10000米高度之间执行任务, 约为基型的两倍。飞行速度为基型的三倍。
2011年3月美国空军目前接收了订购的MQ-1“捕食者”无人机中最后一架,这架编号为268的无人机于3月8日交付。根据美国空军的计划,将不会继续采购MQ-1,这种飞机将逐渐被新型MQ-9“死神”无人机取代。
MQ-1从1995年开始装备部,美国空军共装备有196架。
2010年11月美国空军对外宣布将在已有53架的基础上继续装备276架由通用原子公司研制的MQ-9“死神”无人机,这家公司同时也是MQ-1的研制方。其中一部分无人机已在阿富汗、伊拉克和巴基斯坦坠毁或被击落。“捕食者”的用户除美国空军外,还有美国中央情报局。
从1995年服役以来,MQ-1“捕食者”参加过阿富汗、巴基斯坦、波斯尼亚、塞尔维亚、伊拉克、也门和利比亚的实战,可谓功勋满满。
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