據(jù)公開報道：今年5月，美國空軍在阿聯(lián)酋部署了ULTRA長航時戰(zhàn)術偵察無人機。該無人機的發(fā)展由美國空軍研究實驗室主管，基于成熟的民用動力滑翔機，集成成熟的有效載荷，以較短發(fā)展周期獲得了一種低成本長航時ISR平臺（據(jù)稱續(xù)航能力超過80小時）。對其發(fā)展進行分析，有助于了解其特點，獲取有價值的發(fā)展經(jīng)驗。

Stemme S10和S12

德國Stemme AG公司研制的S系列動力滑翔機家族，包括了多個型號。第一種S10型號的原型機在1986年首飛，1990年首次取證。之后投產(chǎn)了各種型號，直到2016年停產(chǎn)。1995年曾交付美國空軍2架，分配給美國空軍學院下屬的第94航空訓練中隊。

S10系列接近停產(chǎn)時，該公司又開始研制基于前者的S12型。S12型于2015年3月27日在德國首飛，4月首次公開原型機。2016年在歐洲取得適航證，2017年取得FAA適航證，之后批生產(chǎn)至今。

美國DZYNE Technologies公司曾先后用民用滑翔機改裝過LEAP和ULTRA兩種長航時無人偵察機。在美國空軍研究實驗室（即ULTRA項目管理部門）于2022年發(fā)布的視頻中，ULTRA已經(jīng)開始試飛。因此，對比S10系列和S12的系列的批生產(chǎn)狀況，筆者認為ULTRA更可能用S12改裝。鑒于S12的公開資料不多，筆者將更多基于S10的資料進行分析。

S10動力滑翔機概況

不考慮自帶動力系統(tǒng)，S10的外觀和布局都是典型的運動滑翔機。

為獲得高的升阻比，它選用的是高展弦比的無后掠機翼。內(nèi)翼段基本等弦長，外翼段則有較為明顯的削尖，翼尖可選裝翼尖小翼，因此全機滑翔比高達50：1。此外，為方便運輸，機翼外翼段還可以在地面折疊，將翼展從23m縮短到約11.4m。

高度流線型的機身，最前端為前整流罩和收放式螺旋槳。之后是低矮的座艙段，內(nèi)部并列布置兩個飛行員席位。駕駛艙段之后是全機的主要承力段，這里集中布置了活塞發(fā)動機、收放式主起落架、機翼/機身對接承力結(jié)構(gòu)。再之后的圓形截面機身則逐漸收縮直徑，末端與單垂尾，方向舵融為一體，并布置固定式尾輪。平尾，升降舵采用T形尾翼布局位于垂尾頂端。

起落架系統(tǒng)有其特色。后三點布局，主起落架向內(nèi)收回，固定式尾輪帶整流罩。為了便于地面牽引，地面時可以臨時安裝輔助輪，不但將尾輪抬起離地，也是牽引桿的連接點。這個設計特點也沿用到后來的ULTRA無人機上。

為了盡量均衡地平衡有動力飛行和無動力滑翔，S10采用了很多設計折衷，值得詳細分析。

后置發(fā)動機無疑是最主要的措施。發(fā)動機布置在座艙之后，通過長的驅(qū)動軸和離合器去驅(qū)動機頭螺旋槳。圖4為S6型的發(fā)動機布置圖和S10上發(fā)動機的實際安裝狀態(tài)。發(fā)動機后置，將起落架、機翼等部件的傳力機構(gòu)可以綜合，且都集中在重心周圍。這樣在整個飛行期間全機重心變化可以控制到最低限度。這段機身采用承載能力更好的鋼管骨架結(jié)構(gòu)。

動力飛行時后置發(fā)動機需要進氣冷卻和排氣，但發(fā)動機不工作時又不需要。為此，將發(fā)動機艙的進氣口（如圖5所示，位于左側(cè)翼根下的機身側(cè)面）和排氣口（如圖5所示，位于發(fā)動機艙下方的機身底部）設計為收放式；機頭螺旋槳設計為收放式。動力飛行時，機頭整流罩前移，螺旋槳依靠離心力展開并開始工作，進氣口和排氣口展開。轉(zhuǎn)八滑翔時，螺旋槳收回、機頭整流罩后退封閉，進氣口和排氣口收回，此時全機保持非常干凈的氣動外形，盡可能減少阻力、從而提高滑翔比。

油箱布置在中央翼段外端，左右各一個。標準載油量為各45L，也可選裝更大的60L油箱。因此全機總油量為90L或120L。油箱布局讓油量消耗產(chǎn)生的重心變化最小化。

這些設計手段產(chǎn)生了積極的效果。在裝載90L內(nèi)油和120L內(nèi)油時，動力航程分別為1289km和1718km，而放下襟翼時失速速度仍然保持了非常低的78km/h（約42kn），起飛滑跑也只需要205m。

S12動力滑翔機概況

S12動力滑翔機可以被視為S10的升級型，其氣動布局基本類似S10，主要改進包括重新設計機翼、加大垂尾，方向舵，同時升級座艙內(nèi)的顯示控制設備。

該型號于2015年首飛，同年4月在德國首次公開。截止到2018年4月，已經(jīng)完成約18架。已經(jīng)交付的的客戶包括俄羅斯和美國。

基本氣動布局仍然不變：帶翼尖小翼的大展弦比平直機翼，T形尾翼，后三點起落架（主起落架向內(nèi)收回，固定式尾輪帶整流罩），起落架布置在駕駛艙之后。具體而言，變化最大的是機翼。翼展加長至約25m，但機翼折疊后寬度仍然為11.4m。同時，也提供基本與S10相同的短翼展機翼（翼展約21.7m）。其他主要尺寸和重量也均略有增加。飛行性能基本保持不變，但最優(yōu)滑翔比略有增加一基本型機翼時能達到53：1。

對S10/S12的總體評價

從飛機設計的角度看，S10/S12動力滑翔機是相當優(yōu)秀的。自帶動力裝置讓它們無需依靠外部設備就能從機場自行起降，可折疊的機翼不但降低了對機癢空間的需求，也允許一個人就能在拖車上完成整個機翼的全部安裝工作，良好的氣動布局和動力系統(tǒng)的精細設計讓它獲得了輕型飛機的航程。這也為日后改裝為無人機奠定了良好的基礎。

ULTRA長航時戰(zhàn)術偵察無人機

美國DZYNE Technologies公司的主要業(yè)務是為防務需求提供先進無人系統(tǒng)。此前公司研制的LEAP無人機就是基于貨架民用滑翔機進行改裝的，續(xù)航能力約40h。LEAP無人機和S6滑動力滑翔機原型機如圖6所示。對比兩者的相似程度，筆者傾向于認為是ULTRA無人機是基于Stemme公司產(chǎn)品研發(fā)而來。

截至2022年8月的進展

ULTRA項目的啟動時間和首飛時間，目前尚未查到。但可以明確：該項目的軍方管理單位是美國空軍研究實驗室（AFRL），研制方是美國DZYNETechnologies公司。

2022年8月，AFRL發(fā)布了一段視頻。視頻中給出了ULTRA的部分參數(shù)、照片，以及飛行和起降的視頻。將視頻及其數(shù)據(jù)與S10/S12滑翔機進行對比，已經(jīng)可以進行比較深入地分析。

外觀上，ULTRA和S10/S12基本相同，相對明顯的區(qū)別，除了翼尖小翼的形狀和布置有天線外，ULTRA保留了原有的雙座艙蓋外形，但中心線附近加高以容納衛(wèi)通天線。同時在前機身機腹增加鼓包，用于布置外置的光電球。

類似的，因為無需考慮無動力滑翔，螺旋槳部分有較大變化。固定的機頭整流罩變?yōu)榕c螺旋槳同時轉(zhuǎn)動的槳轂帽，螺旋槳本身也從收放式雙葉槳改為固定式三葉槳。此外，放棄滑翔能力后，收放式進氣口和排氣口也改為固定式。

從數(shù)據(jù)對比上則能看到其他一些值得關注之處，見表1。

總體布局和尺寸基本不變而重量大幅度增加，對性能的影響是明顯的。最明顯的就是起飛性能，起飛距離增加數(shù)倍。但續(xù)航力增加后它可以在遠離前線的正規(guī)機場起降，因此起降性能下降對使用影響不大。

發(fā)動機進氣口和排氣口改為固定式，“艙蓋”中心線區(qū)域加高以容納衛(wèi)通天線，機腹增加鼓包和光電球，這些因素導致ULTRA的氣動外形沒有S10/S12“干凈”，阻力更高。此時如何實現(xiàn)續(xù)航力提高數(shù)倍？筆者認為主要技術措施為以下兩點：

一是盡量優(yōu)化機翼升阻比，同時盡量降低巡航速度。降低巡航速度能夠相應降低巡航飛行阻力，從而降低發(fā)動機所需輸出功率和單位時間內(nèi)耗油。也就是以降低巡航速度來換取增加巡航時間。

二是盡可能增加載油量。如果飛行員重量設定75kg，則滑翔機的有效載荷約150kg，這個重量與ULTRA的有效載荷204kg相比差別不大；全機增重后，機體和起落架需相應加強，會產(chǎn)生少量增重。由此分析，從滑翔機的850kg最大起飛重量，增加到ULTRA的1362kg重量，增重的主要份額很可能是大幅度增加的載油量。

如果上述分析成立，那么ULTRA超過80h的續(xù)航能力，主要是依靠降低巡航飛行速度和大幅度增加載油量來獲得的。

近期實戰(zhàn)部署期間的進展

近期，美軍公開消息稱“ULTRA無人偵察機已經(jīng)在中東使用布署”，并發(fā)布了少量照片。但對無人機本身并未給出細節(jié)信息。照片顯示：該機攜帶有光電吊艙等有效載荷，是在執(zhí)行使用任務而非試飛。

從照片分析，除了在機翼上表面增加疑似任務系統(tǒng)所需天線外，最明顯的外觀變化出現(xiàn)在螺旋槳處。

螺旋槳本身從2022年狀態(tài)的三葉槳再次改回雙葉，且螺旋槳軸線有明顯的向上偏轉(zhuǎn)。筆者推測：可能是因為前機身機腹增加的傳感器導致全機重心前移，于是將螺旋槳軸線向上偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生向上的分力來補償重心前移導致的低頭趨勢。

總結(jié)

以相對短的發(fā)展周期和相對低的發(fā)展費用，美國DZYNE Technologies公司就以一種成熟的民用運動滑翔機發(fā)展出可供實戰(zhàn)使用的長航時ISR無人機。從中筆者提出兩個觀點：

一是要善于利用現(xiàn)成的成熟平臺。ULTRA的研制成功，固然是因為生產(chǎn)商進行了針對性的改進設計，但S10/S12的優(yōu)秀基礎水平、尤其是對有動力飛行/無動力滑翔的精細權衡，更是取得成功的關鍵。如果沒有原始設計高達50：1的最優(yōu)滑翔比，ULTRA要達到超過80h續(xù)航您能力是不可能的。

二是有必要關注航空航天領域的美國曝光率不高的優(yōu)秀小型公司。獲得CCA階段1合同的安杜利爾公司1，甚至從未研制過噴氣動力飛行器；全尺寸翼身融和體運輸機全尺寸驗證機的合同，授予給了JetZero這個初創(chuàng)公司；擅長研制自主性平臺的DZYNETechnologies，在此次公開ULTRA無人機之前國內(nèi)幾乎沒有公開報道。近年美國空軍明顯強化了對有突出專長的小公司的扶持，其原因不僅在于傳統(tǒng)大型防務公司的不佳表現(xiàn)，也在于這些小公司在個別重要領域的突出特長和快速研制能力。因此，有必要對這些小公司持續(xù)關注。