夏紅梅 張欣景 胡訓(xùn)強(qiáng)

(海軍陸戰(zhàn)學(xué)院訓(xùn)練部 廣州 510430)

國外陸空兩棲平臺(tái)發(fā)展研究*

夏紅梅 張欣景 胡訓(xùn)強(qiáng)

(海軍陸戰(zhàn)學(xué)院訓(xùn)練部 廣州 510430)

論文介紹了一種新型陸空兩棲平臺(tái),解析了其發(fā)展歷程和技術(shù)特點(diǎn),分析了其對(duì)部隊(duì)作戰(zhàn)能力的影響。

陸空兩棲平臺(tái); 飛行汽車; 黑騎士

Class Number TP274

1 引言

陸空兩棲平臺(tái)是指既可在地面行駛又可在空中飛行的機(jī)動(dòng)平臺(tái),該平臺(tái)兼具地面車輛和飛機(jī)的機(jī)動(dòng)能力優(yōu)勢(shì),可為部隊(duì)提供多種新的優(yōu)勢(shì)作戰(zhàn)能力,或?qū)?duì)未來部隊(duì)作戰(zhàn)帶來重大影響。近年來,多個(gè)國家均在開展相關(guān)平臺(tái)及技術(shù)研究。

2 發(fā)展歷程

由于戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜,路況惡劣,車輛不易通行,給執(zhí)行醫(yī)療處置、傷員后送以及貨物補(bǔ)給等任務(wù)帶來很大困難,目前的地面平臺(tái)不能完全滿足需求,而空中平臺(tái)成本又太高,為此,國外提出發(fā)展陸空兩棲平臺(tái),充分利用其地面和空中機(jī)動(dòng)能力,大幅提高地面部隊(duì)的戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)能力,滿足當(dāng)前及未來戰(zhàn)爭(zhēng)需求[1～2]。

陸空兩棲平臺(tái)技術(shù)的早期研究主要集中在民用領(lǐng)域,即通常所說的“飛行汽車”。飛行汽車,在空中飛行或在陸地上行駛,從一輛公路汽車變身為一架飛機(jī)。世界首輛飛行汽車2009年3月初在美國實(shí)現(xiàn)了首飛,降落后只需按一個(gè)按鈕就可將機(jī)翼折疊,駛上高速公路[3～9]。隨著飛行汽車的迅速發(fā)展,幾年前美國軍方就計(jì)劃開發(fā)“能夠垂直起飛和降落,并可在道路上行駛的車輛”,即軍用飛行汽車?！昂隍T士”是美國首款采用4×4卡車底盤與8旋翼無人機(jī)結(jié)合構(gòu)型的軍用陸空兩棲平臺(tái),兼具地面車輛越野機(jī)動(dòng)能力、直升機(jī)垂直起降能力以及無人機(jī)自主飛行能力。無人駕駛狀態(tài)下可用來運(yùn)送前線傷員,而選擇有人駕駛可為特種作戰(zhàn)任務(wù)提供幫助。在執(zhí)行運(yùn)送前線傷員任務(wù)時(shí),在槍林彈雨中,“黑騎士”可將傷員送到程序設(shè)定的安全救援地。

而其作為越野車運(yùn)送物質(zhì)的靈活性意味著在直升機(jī)無法到達(dá)的地區(qū)“黑騎士”也可以行駛。

“黑騎士”軍用陸空兩棲平臺(tái)的原型始于2010年,是美國國會(huì)資助的“多任務(wù)醫(yī)療與傷員后送無人機(jī)/無人車”的一個(gè)項(xiàng)目,美國先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)公司開始研制[10]。2012年4月,美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)勇士實(shí)驗(yàn)室“增強(qiáng)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)空地任務(wù)部隊(duì)作戰(zhàn)空運(yùn)”項(xiàng)目也對(duì)軍用陸空兩棲平臺(tái)進(jìn)行了投資。這些項(xiàng)目開啟了陸空兩棲平臺(tái)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用研究。2013年12月,“黑騎士”軍用陸空兩棲平臺(tái)如圖1所示,完成陸上行駛試驗(yàn)。2014年3月,“黑騎士”軍用陸空兩棲平臺(tái)完成飛行試驗(yàn)。這一系列試驗(yàn)驗(yàn)證了“黑騎士”軍用陸空兩棲平臺(tái)的技術(shù)性能,標(biāo)志著陸空兩棲平臺(tái)技術(shù)研究取得重要進(jìn)展,為正式應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

“黑騎士”被設(shè)計(jì)成越野車、直升機(jī)、無人機(jī)的集合體,它有8個(gè)旋翼發(fā)動(dòng)機(jī)[10],車身兩側(cè)各有4個(gè),其設(shè)計(jì)圖如圖2所示。起飛時(shí),8個(gè)旋翼發(fā)動(dòng)機(jī)向外側(cè)伸出；在平飛時(shí)旋翼會(huì)前傾一定角度,從而使速度進(jìn)一步加快。而以越野車模式行駛時(shí),所有的旋翼發(fā)動(dòng)機(jī)都會(huì)折疊收攏,大大減小車輛寬度,以便穿越狹窄的街道。

該設(shè)計(jì)主要執(zhí)行兩種任務(wù)：第一種任務(wù)是運(yùn)送傷者,它可以在驅(qū)車至軍用醫(yī)院之前在一個(gè)安全的搭乘區(qū)著陸；第二種任務(wù)是貨物補(bǔ)給,使用各種可互換的地面車輛模塊。地面?zhèn)鲃?dòng)系統(tǒng)甚至可以使用直升機(jī)輪或滑橇取代,換成船體后,還可以在水中航行

“黑騎士”軍用陸空兩棲平臺(tái)最大起飛重量1996kg,空中飛行時(shí)長(zhǎng)9.4m,寬5.8m；陸上行駛時(shí)長(zhǎng)7.6m,寬2.4m,高2.4m,空中巡航速度241km/h,最大公路速度113km/h,可搭載5名乘員,有效載荷454kg,最大戰(zhàn)斗行程463km,在拆除陸上行駛的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)可搭載726kg有效載荷或8名乘員,擁有與“黑鷹”直升機(jī)相當(dāng)?shù)某髢?nèi)部空間,可用C-130空運(yùn),適于傷員后送和物資補(bǔ)給任務(wù)[11]。

“黑騎士”軍用孿生姐妹型號(hào)為“黑豹”,“黑豹”無人陸空兩棲平臺(tái)是先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)公司為美空車研究實(shí)驗(yàn)室的“特種作戰(zhàn)運(yùn)輸挑戰(zhàn)”項(xiàng)目研制的?！昂诒敝辽倌苓\(yùn)輸兩名全副武裝的兵員,并可以裝進(jìn)“魚鷹”傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī),可以在任何天氣條件下無人駕駛。該平臺(tái)最大起飛重量24.9kg,最高飛行速度72km/h,最高公路速度48km/h,升限6100m,可搭載2名乘員及其裝備,可用于特種作戰(zhàn),已在2013年6月完成飛行試驗(yàn)。

以色列城市宇航公司推出“X鷹”系列陸空兩棲平臺(tái)如圖3所示,其中“X鷹”C陸空兩棲平臺(tái)采用四輪底盤,兩臺(tái)T-700渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)和涵道風(fēng)扇,最高飛行速度為222km/h,可搭載10名乘員,用于士兵輸送、醫(yī)療救護(hù)和傷員后送任務(wù)。

其他國家的陸空兩棲平臺(tái)還有英國的“天空汽車”、法國的PX200、荷蘭的“單人陸空車”以及斯洛伐克的“航空汽車”3.0等。

3 技術(shù)特點(diǎn)

陸空兩棲平臺(tái)具有總體布局多樣、采用自適應(yīng)機(jī)翼、兩套推進(jìn)系統(tǒng)以及精確控制的技術(shù)特點(diǎn)。

采用陸上平臺(tái)與空中平臺(tái)合成構(gòu)型,總體布局多樣。國外陸空兩棲平臺(tái)多采用車輛與固定翼飛機(jī)或者多旋翼無人機(jī)結(jié)合的構(gòu)型,總體布局樣式有三翼面、單/多翼式、飛翼式、多發(fā)動(dòng)機(jī)涵道推進(jìn)式等。“黑騎士”陸空兩棲平臺(tái)在四輪底盤上安裝9臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)、8個(gè)旋翼。

采用兩套推進(jìn)系統(tǒng),滿足陸上行駛與空中飛行動(dòng)力需求。陸空兩棲平臺(tái)采用兩套推進(jìn)系統(tǒng),分別為陸上行駛和空中飛行提供動(dòng)力,“黑騎士”陸空兩棲平臺(tái)陸上行駛時(shí)由1臺(tái)位于車體內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速箱,空中飛行時(shí)由8臺(tái)位于車體兩側(cè)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)8個(gè)旋翼。

采用自適應(yīng)機(jī)翼,適應(yīng)不同飛行狀態(tài)。陸空兩棲平臺(tái)可以采用伸縮機(jī)翼、折疊機(jī)翼和旋轉(zhuǎn)機(jī)翼等自適應(yīng)機(jī)翼技術(shù),有效改變平臺(tái)的啟動(dòng)性能,適應(yīng)不同飛行狀態(tài)。在陸上行駛時(shí)機(jī)翼折疊,在空中飛行時(shí)伸展機(jī)翼,從而提高了陸空兩種模式機(jī)動(dòng)性能。

通過精確控制,實(shí)現(xiàn)陸上行駛與空中飛行模式轉(zhuǎn)換。陸空兩棲平臺(tái)駕駛員通過控制機(jī)翼變換和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)切換按鈕,使機(jī)翼自動(dòng)展開/收起,發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)螺旋槳/變速箱驅(qū)動(dòng)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)陸上行駛與空中飛行模式平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。

4 對(duì)部隊(duì)作戰(zhàn)能力的影響

1) 提高地面部隊(duì)的戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)能力

陸空兩棲平臺(tái)兼具地面和空中機(jī)動(dòng)能力,可垂直起降以及無人駕駛。相比于傳統(tǒng)地面車輛和飛機(jī),機(jī)動(dòng)領(lǐng)域顯著擴(kuò)展,可大幅提高地面部隊(duì)的戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)能力,可執(zhí)行打擊、搜捕、偵察、封鎖、防暴、醫(yī)療救援和后勤補(bǔ)給等任務(wù),尤其適用于復(fù)雜的作戰(zhàn)環(huán)境,具有獨(dú)特的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)。

2) 降低部隊(duì)執(zhí)行任務(wù)時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)

對(duì)于大多數(shù)戰(zhàn)區(qū),向前線運(yùn)輸部隊(duì)和補(bǔ)給,公路運(yùn)輸是最實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、安全的選擇。當(dāng)路面車輛遇到復(fù)雜地形或者諸如簡(jiǎn)易爆炸裝置或地雷之類的威脅時(shí),陸空兩棲平臺(tái)可以使用旋翼垂直起飛并沿著運(yùn)輸路線在下一個(gè)更安全的路段著陸,因此可大大降低地面部隊(duì)被簡(jiǎn)易爆炸裝置殺傷的概率。在戰(zhàn)場(chǎng)醫(yī)療援救時(shí),在能見度極低的天氣或目標(biāo)區(qū)域受到核生化污染的情況下,人類飛行員參與救援行動(dòng)會(huì)面臨極大風(fēng)險(xiǎn),出動(dòng)機(jī)器人就成為最佳方案,陸空兩棲平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)無人駕駛和遠(yuǎn)程操控,抵達(dá)目標(biāo)后,交出控制權(quán),改由人類操作人員操控,因此避免了執(zhí)行任務(wù)時(shí)飛行員的危險(xiǎn)。

3) 經(jīng)濟(jì)性明顯高于直升機(jī)

軍用陸空兩棲平臺(tái)經(jīng)濟(jì)性明顯高于直升機(jī),根據(jù)美國國防高級(jí)研究計(jì)劃局的估算,軍用陸空兩棲平臺(tái)的目標(biāo)價(jià)格約100萬美元,雖高于高機(jī)動(dòng)多用途輪式車的40萬美元,但卻遠(yuǎn)低于輕型直升機(jī)的400萬美元,經(jīng)濟(jì)可承受性優(yōu)勢(shì)明顯。

5 結(jié)語

軍用陸空兩棲平臺(tái)技術(shù)近年來發(fā)展迅速,但距離裝備使用還有較長(zhǎng)時(shí)間。美軍正在加緊研究相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域包括:混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的涵道風(fēng)扇式推進(jìn)系統(tǒng)、環(huán)形電機(jī)、能量存儲(chǔ)方法、變形車身、先進(jìn)飛行控制以及管理系統(tǒng)等。作為一種新型平臺(tái),其裝備使用將會(huì)對(duì)未來兵力投送模式、傷員后送和物資補(bǔ)給等方面帶來重大影響,還將在一定程度上改變未來部隊(duì)的作戰(zhàn)模式,提升未來部隊(duì)作戰(zhàn)能力,甚至進(jìn)一步推動(dòng)三棲平臺(tái)發(fā)展。

[1] 曹鋒,么鳴濤,雷雪媛,等.飛行汽車的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].現(xiàn)代機(jī)械,2015(2)：89-94.

[2] 科普中國.飛行戰(zhàn)車不是夢(mèng)新型陸空兩棲平臺(tái)[EB/OL]. http://news.xinhuanet.com/science/2015-11/23/c_134844901.htm.

[3] 科學(xué)探索.各種款式“飛行汽車”大盤點(diǎn)[EB/OL]. http://scienceblog.blog.163.com/blog/static/18968500 7201236544501.

[4] 飛天盟, PAL-V陸空兩棲汽車,飛行汽車[EB/OL].http://www.feitianmeng.com/thread-73-1-1.html.

[5] 郭耀魁. 飛行汽車Aeromobil即將上市陸空兩棲[EB/OL]. http://nb.zol.com.cn/489/4892691.html.

[6] 陸空兩棲無人車輛的未來應(yīng)用與發(fā)展[EB/OL].http://www.xzbu.com/4/view-10577.htm

[7] 依依. 陸空兩用汽車[J].科技信息, 1998(3):17-17.

[8] 王拖連,楊世文,薛姣. 陸空兩用飛行汽車發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].公路與汽運(yùn), 2011(4):12-16.

[9] 李鑫.陸空兩用 3秒內(nèi)汽車變身飛機(jī)凌駕云端[EB/OL].http://nb.zol.com.cn/488/4883128.html.

[10] mwj.美國研制多功能無人飛行器,新民晚報(bào)[N].2014-03-06.

[11] 私人飛機(jī)網(wǎng). 驚呆！美國最新飛行汽車航速達(dá)240km/h[EB/OL].http://www.sirenji.com/article/201410/62472.html.

Development of Foreign Air-ground Amphibious Platform

XIA Hongmei ZHANG Xinjing HU Xunqiang

(Department of Training, Naval Marine Academy, Guangzhou 510430)

This paper introduces a new air-ground amphibious platform, analyzes its development process and technical characteristics, and analyzes its impact on the combat capability of troops.

air-ground amphibious platform, flying car, black knight

2016年10月7日,

2016年11月23日

夏紅梅,女,碩士,講師,研究方向:作戰(zhàn)模擬與仿真。

TP274

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.04.005