赫英全

（遼寧海警第一支隊 大連 116113）

1 引言

海警是維護(hù)海上治安的執(zhí)法力量，負(fù)責(zé)管護(hù)海上邊界，防范打擊海上走私、偷渡、販毒等違法犯罪活動，維護(hù)國家海上安全和治安秩序，為海上重要目標(biāo)安全警戒，處置海上突發(fā)事件。海警318、618、718型巡邏艇是我國海警部隊的主要裝備，為提升巡邏艇執(zhí)行任務(wù)的能力，世界各國海警及海軍部隊都有在艦艇上裝載無人機(jī)的實踐做法，也都采取引進(jìn)或自主研發(fā)的方式進(jìn)行艦艇無人機(jī)的研制與應(yīng)用實驗［1～3］。無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展也呈現(xiàn)了多元化的態(tài)勢，面向海警部隊提供了更多的選擇。

2 艦艇無人機(jī)分類

艦艇無人機(jī)主要分固定翼和旋翼機(jī)兩種，固定翼無人機(jī)種類較多，固定翼無人機(jī)主要按大小型號來分［4～5］。固定翼大型無人機(jī)的代表類型有美國的X-47。中小型固定翼無人機(jī)有美國的掃描鷹，以色列的哈比。艦艇無人機(jī)也包括旋翼無人機(jī)，現(xiàn)在用于船載的旋翼機(jī)主要有美國火力偵察兵和奧地利的西貝爾（S-100）無人機(jī)。世界各國現(xiàn)役船載旋翼機(jī)以無人直升機(jī)為主：其有一個主旋翼提供動力，尾槳用于抵消主旋翼的轉(zhuǎn)動力矩調(diào)整無人機(jī)姿態(tài)。暫時沒有多旋翼無人機(jī)裝船。

3 艦艇無人機(jī)釋放和回收方式介紹

3.1 艦艇無人機(jī)的釋放

艦艇無人機(jī)的釋放方式由提供無人機(jī)升力的方式?jīng)Q定的［6～8］。固定翼無人機(jī)的釋放通過船載的彈射器進(jìn)行，如美國的掃描鷹無人機(jī)的釋放，通過在直升機(jī)甲板架設(shè)集成彈射器來對無人機(jī)進(jìn)行彈射起飛，見圖1。以色列的哈比無人機(jī)的釋放是通過具有發(fā)射功能的存儲箱實現(xiàn)的，哈比無人機(jī)經(jīng)發(fā)射主推器點火將無人機(jī)加速到巡航速度后助推器脫落，哈比無人機(jī)使用自身動力飛行，如圖2。船載旋翼無人機(jī)的升力由旋翼提供，所以像奧地利S-100無人機(jī)和美國活力偵察兵類的船載旋翼機(jī)的起飛為依靠自身動力起飛，如圖3。

圖1 美國掃描鷹無人機(jī)釋放圖

圖2 以色列哈比無人機(jī)釋放圖

圖3 奧地利S-100無人機(jī)釋放圖

3.2 艦艇無人機(jī)的回收

船載固定翼無人機(jī)的回收方式主要有攔阻索，捕獲，無動力自降三種方式。美國的大型船載固定翼無人機(jī)的回收方式為攔阻索減速，與固定翼飛機(jī)在航空母船上降落方式一樣，如圖4。

美國中型固定翼艦艇無人機(jī)——掃描鷹無人機(jī)的回收有捕獲和無動力自降兩種。掃描鷹無人機(jī)采用捕獲方式回收時通過天鉤系統(tǒng)，如圖5。在船尾展開天鉤系統(tǒng)，升起垂直懸掛的攔阻索，無人機(jī)低速掠過天鉤系統(tǒng)的攔阻索，通過布置在無人固定翼機(jī)翼翼稍的攔阻鉤把無人機(jī)和攔阻索固定在一起來達(dá)到減速回收無人機(jī)的目的。掃描鷹采用無動力自降的方式回收時，無人機(jī)先在母船上空盤旋降速，待速度降低后釋放降落傘，無人機(jī)在不依賴動力的情況下降落至海面，再由母船派出的小艇把無人機(jī)收回。船載旋翼無人機(jī)的釋放方式較為統(tǒng)一，均為使用自身動力直接由飛行甲板升空。船載旋翼無人機(jī)的回收方式通常分為兩種，一是采用自身動力降落至母船，二是停槳后釋放降落傘降落至海面，多用于緊急時刻回收無人直升機(jī)。奧地利的西貝爾無人機(jī)的回收方式為使用自身動力降落至母船。美國的火力偵察兵無人機(jī)的回收包涵以上兩種方式，在一般情況下無人機(jī)使用自身動力降落至母船，特殊情況時采用停槳釋放降落傘的方式回收。

圖4 美國大型船載固定翼無人機(jī)攔阻索減速回收圖

圖5 掃描鷹無人機(jī)天鉤系統(tǒng)回收圖

4 各型艦艇無人機(jī)裝載的要求及實現(xiàn)

現(xiàn)役艦艇無人機(jī)的研制都經(jīng)歷了一個由陸地到水面的過程；如何解決好這個問題是成功研制一款艦艇無人機(jī)的關(guān)鍵［9～10］。

4.1 陸海環(huán)境的特征分析

陸地環(huán)境的主要有五個方面的的特點。一是海拔變化大，不同地域起飛海拔不同。二是氣象條件復(fù)雜，陸地的熱力差異較大，氣流垂向分布不均衡。三是陸地空氣顆粒物較多，空氣質(zhì)量差異較大。四是陸地平臺穩(wěn)定，方便無人機(jī)上的陀螺對準(zhǔn)。五是陸地地形復(fù)雜，地勢起伏和山體遮擋影響無人機(jī)的操縱距離和定位信號的接受。

海洋環(huán)境有三個方面特征。一是高鹽高濕，對金屬件損害較大。二是海面風(fēng)力較大，天氣變化快，雷暴天氣對無人機(jī)影響較大。三是海面平臺不穩(wěn)定，起飛前必須使用慣導(dǎo)對準(zhǔn)，否則無人機(jī)無法正常飛行。

由此可以得出，無人機(jī)由陸地環(huán)境到海洋環(huán)境必須解決的問題。一是機(jī)體材料的改進(jìn)，需采用抗腐蝕的材料，整機(jī)還要具有可以漂浮海面的能力。二是解決在高濕環(huán)境下發(fā)動機(jī)的穩(wěn)定工作問題。三是解決無人機(jī)起飛前陀螺對準(zhǔn)的問題，現(xiàn)有飛控板只有少數(shù)幾款帶有陀螺對準(zhǔn)的接口。四是解決無人機(jī)在氣流速度較快的環(huán)境中穩(wěn)定飛行的問題。

4.2 各型艦艇無人機(jī)裝船需求

完成無人機(jī)上船的過程分為兩個方面：一是對無人機(jī)自身機(jī)構(gòu)的改進(jìn)，使之能夠在海洋環(huán)境中正常工作；二是船載平臺的改進(jìn)，使之能給所配無人機(jī)提供使用空間和與無人機(jī)的功能任務(wù)相應(yīng)的保障條件［11～12］。

美國X-47無人機(jī)體積大，采F109渦噴發(fā)動機(jī)，起飛速度大，對母船保障能力要求很高。只能在尼米茲級、福特級的航母上使用，采用彈射起飛；如果在大黃蜂級兩棲攻擊船使用，只能采取滑跑的起飛方式，無法攜帶武器載荷和滿載荷的燃油，僅具有有限的偵察能力。

美國掃描鷹偵察機(jī)，在進(jìn)行機(jī)體密封和加強(qiáng)后首先裝配在伯克級驅(qū)逐艦上。掃描鷹無人機(jī)輔助設(shè)備為集釋放和回收一體的“天鉤系統(tǒng)”，可在飛行甲板展開，掃描鷹采用電動機(jī)驅(qū)動，對動力保障條件要求較低，一般的艦艇上都可以達(dá)成。

美國火力偵察兵無人機(jī)實驗時試裝在伯克級驅(qū)逐艦。實驗船船載直升機(jī)載機(jī)數(shù)量由兩架減為一架?；鹆刹毂褂酶咚賰?nèi)燃機(jī)，采用輕質(zhì)燃料且燃料消耗量大。母船需要單獨設(shè)置1200L的燃料柜，但動力設(shè)備維護(hù)簡單可快速更換。

以色列哈比無人機(jī)全部載機(jī)系統(tǒng)集成在發(fā)射箱內(nèi)，只需在甲板上設(shè)置發(fā)射架并使其開口指向無遮擋空域即可。哈比無人機(jī)雖然在甲板上布置簡單，但在實際使用中需要依靠火力兼容系統(tǒng)的輔助才能安全發(fā)射。哈比無人機(jī)采用自殺方式攻擊目標(biāo)，因此改型無人機(jī)全系列沒有回收手段。哈比艦艇無人機(jī)暴露在海洋環(huán)境中的最長時間為從密封發(fā)射箱發(fā)射到攻擊目標(biāo)或墜海的4h～5h，因此該船載型無人機(jī)也沒有必要進(jìn)行耐腐蝕強(qiáng)化。

多旋翼無人機(jī)在實際使用中多采用耐腐蝕的碳纖維材料。整體抗腐蝕性好，飛控、電調(diào)等器件可以完全密封在機(jī)體內(nèi)部。多旋翼無人機(jī)釋放起飛簡易，對場地要求少，長寬大于無人機(jī)最大尺寸兩倍即可。多旋翼無人機(jī)在收起狀態(tài)時可以折疊，折疊后存儲空間小于3m3。在保障需求方面需要專門的充電設(shè)備和輕質(zhì)燃油的存儲油柜。

5 結(jié)語

海警部隊是目前中國海上執(zhí)法的主要武裝力量，負(fù)責(zé)近海海上治安，巡邏艇作為其主要裝備在執(zhí)行任務(wù)中扮演重要角色，裝載無人機(jī)可擴(kuò)大偵查范圍，覆蓋監(jiān)控盲區(qū)，提高偵查質(zhì)量，能起到較大的輔助作用。本文從無人機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀以及各國艦艇無人機(jī)的應(yīng)用實際出發(fā)，以海陸環(huán)境差異為依據(jù)，分析各型艦艇無人機(jī)裝船需求，為我國海警艦艇無人機(jī)的選型提供參考。