深度:美国无人机自主空中加油技术取得突破

2015-05-26 10:20:00 环球网 分享
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  导读:X-47B验证机在自主空中加油技术上迈出的重要一步,表明美国已经掌握了大幅延长无人驾驶作战飞机续航时间的关键技术,或将影响美国海军的作战理念并改变未来侦察监视与远程打击的作战模式。

  【环球无人机报道】4月22日,X-47B验证机(502号)从帕图克森特河海军航空站起飞,在切萨皮克湾上空与一架K-707加油机会合,成功地完成了自主空中加油(AAR),开创了无人驾驶飞机自主空中加油的新纪元。这是继2013年首次从航空母舰上自主起飞与降落后,X-47B验证机达到的又一个里程碑。

  对此,美国海军负责“无人作战航空系统验证”(UCAS-D)计划的杜拉特上校表示,此次AAR试验的成功有助于“形成未来的无人机通过空中加油执行标准作战任务的概念,并且可以与舰载机联队的有人驾驶作战飞机实现无缝协同作战”。作为一个承前启后的关键角色,X-47B验证机在AAR测试中的出色表现必将对“舰载无人空中监视与打击系统”(UCLASS)计划的任务需求和投标方案产生重要影响。

  立足编队飞行理念

  AAR技术的研究与发展得益于2000年启动的自主编队飞行(AFF)计划。NASA希望这项计划通过模拟鸟类的V字形编队飞行,充分利用前方飞机机翼的翼尖涡,为后面紧随的飞机提供一股上洗气流,可以有效地产生升力,减小飞行阻力,从而达到节省油耗和减少排放物的目的。2000-2001年,AFF计划通过飞行试验取得了理想的减阻效果,可以节省燃油14%。

  在AAF计划实施过程中,波音公司扮演了至关重要的角色。该公司与加州大学洛杉矶分校共同研制了编队飞行测量系统(FFIS),利用全球定位系统(GPS)加上机载运动测试设备,将两架飞机之间的相对位置精度保持在30cm以内。同时,波音公司还与德莱顿飞行研究中心合作,为两架F/A-18试验机加装了编队飞行控制系统(FFCS)。

  更为重要的是,波音公司为AFF计划开发了机载无线局域网技术,可以使有人驾驶飞机和无人驾驶飞机同时登陆机载网络,共享精确的位置信息和飞行控制数据。这项技术利用差分全球定位系统(DGPS)的数据,可以获得精度达到厘米级的定位信息。而且,这种机载无线局域网还可以使加油机的机组人员精确控制UAV进行加油,从而极大地增强安全性。之后,NASA意识到这项技术在未来的无人机AAR方面具有潜在的应用前景。

  2011年11月9日,两架F/A-18试验机进行AFF计划的测试。

  初步研究表明,未来具备隐身能力的远程无人侦察与攻击平台只有通过空中加油才能达到最大航程的要求,但是考虑到卫星链路存在时间滞后的问题,空中加油不能仅仅依赖地面控制人员的指令,必须实现自主化,即完全根据传感器的输入而排除人工干预的程序化操作。近年来,相关学科和技术的快速发展使AAR成为可能。

  2002年,美国国防预研局(DARPA)针对发展UCAS持久作战能力的需要,考虑将AAR技术的后续研究正式列为“联合无人作战航空系统”(J-UCAS)计划的一个子项目。尽管J-UCAS计划半途中止,但美国海军在投资发展UCAS-D计划时依然将AAR列为必不可少的试飞科目,旨在借助X-47B验证机飞行测试证明AAR技术的可行性。

责编:刘昆
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