APP下载

洛克希德·马丁公司臭鼬工厂透露MQ—25设计方案

2018-09-10温杰

无人机 2018年3期
关键词:臭鼬飞翼洛克希德

温杰

目前,洛克希德·马丁公司已经冻结了MQ-25无人加油机设计方案,通过采用飞翼式布局,实现了气动效率、燃料容量和航母甲板空间的最佳组合,可以满足美国海军的多种任务需求。

长期以来,洛克希德·马丁公司臭鼬工厂以研制军用侦察机和隐身战斗机而闻名,它的大部分工作都隐藏在幕后。位于加利福尼亚州帕姆代尔的先进发展计划团队负责了著名的U-2、SR-71、F-1]7、YF-22、X-35和RQ-170等项目的研制工作,但是,现在臭鼬工厂的工程师正在将独特的创新能力用于打造一种完全不同的作战平台,即可以在美国海军航空母舰上起降的无人驾驶空中加油机。

近日,美国《航空周刊》记者詹姆斯·德鲁(James Drew)先后采访了洛克希德·马丁公司航空系统分部执行副总裁兼臭鼬工厂总经理罗布·韦斯(R0b weiss)、MQ-25项目经理约翰·文森(John Vinson)、无人机系统副总裁约翰·克拉克(John Clark)及MQ-25业务发展和战略负责人克雷格·约翰逊(Craig Johnson),独家披露了洛克希德·马丁公司为美国海军的MQ-25“黄貂鱼”计划提供的设计方案。

响应作战需求

近年来,美国海军经过反复论证和全面评估后,在2016年启动了舰载空中加油系统(CBARS)计划。2017年10月4日,美国海军航空系统司令部正式向诺斯罗普·格鲁门公司、洛克希德·马丁公司、波音公司和通用原子航空系统公司颁布了MQ-25“黄貂鱼”(Stingray)舰载无人机的最终投标需求(RFP),标志着CBARS计划进入最后竞标阶段。

此前,五角大楼联合需求监督委员会(JROC)批准了美国海军对MQ-25的两个主要要求:能够远离航空母舰参与军事行动,并为其他作战飞机进行空中加油,即现在由F/A-18E/F战斗机执行的任务。目前,美国海军由于缺乏专用的舰载加油机,只能由“超级大黄蜂”挂载加油吊舱实施伙伴加油。据统计,大约20%~30%的F/A-18E/F舰载战斗机承担了空中加油任务,大大制约了舰载战斗机联队的任务半径、出动频率和攻防能力。

美国海军在RFP文件中对MQ-25无人加油机的基本要求为“能携带不少于6800kg燃油、在距航空母舰920km外为4~6架舰载战斗机实施空中加油”。同时,该机将具备“有限的”情报、监视与侦察(ISR)能力,可以探测和报告海面上的目标,并且可以在“宽容”环境中作战使用。

目前,美国海军正处于MQ-25计划的竞争方案选择评估过程中,目标是采购多达72架与战斗机尺寸相当的无人机,作为“尼米兹”和“福特”级航空母舰的空中加油机。如果这个方案被选中,洛克希德·马丁公司的无人加油机将成为世界上第一种针对作战部署而设计的大型无人机。

臭鼬工厂已经对美国海军的发布的RFP文件做出了回应,提出了一种采用单发的飞翼式无人机方案,如果能够投产的话,它可以在投入作战后自主地为有人驾驶战斗机实施空中加油。凭借着从美国超级航空母舰起飞和降落的能力,这种蝙蝠翼无人机将成为美国海军航母战斗群空中联队的一部分,有望在20世纪20年代中期替代现役“超级大黄蜂”所承担的“伙伴加油”任务。

MQ-25无人加油机将能够使用加油探管为任何一种有人或无人驾驶的作战飞机加满燃油。这种“飞行油箱”将能够在距离美国海军航母战斗群约920km外的海上空域为作战飞机加注6350kg燃料,这是最低或限度的要求。而且,臭鼬工厂对于这个设计方案非常有信心,表示能够在更远的距离加注更多的燃料,满足美国海军尚未公开的任务需求。

臭鼬工厂的官员向《航空周刊》揭示了有关设计方案,它有可能继刚刚服役的MQ-4C高空海上巡逻无人机之后,成为美国海军最大的无人机计划。

推出全新设计

正如这些独家图片中所描绘的,在帕姆代尔工作的研制团队提出了一种激进的设计方案,与之前的RQ-170“哨兵”(Sentinel)、P-175“臭鼬”(Polecaf)、X-44A和“海幽灵”(Sea Ghost)等飞翼设计大相径庭。其中,“海幽灵”是专门为美国海军早前提出的一种监视和打击隐身无人机的要求而设计的。

实际上,臭鼬工厂的MQ-25设计方案采用了相对直的机身后缘,更类似于麦道公司在20世纪80年代末研制的A-12“复仇者II”的单发型号,或者也类似于喷气动力飞翼式飞机的鼻祖——德国的Horten Ho-229战斗轰炸机。

由于多种原因,臭鼬工厂尚未制造一架飞行原型。这些艺术想象图中所描绘的设计方案在2017年的夏天才确定下来,随后美国海军冻结了MQ-25计划的最终需求。因此,这是洛克希德·马丁公司对2017年10月4日RFP的回应的基础。

臭鼬工厂研制的无人机正在挑战波音公司鬼怪工厂和通用原子航空系统公司提出的竞争设计方案。令人有些意外的是,研制了着名的X-47B验证机的诺斯罗普·格鲁门公司放弃了竞标MQ-25计划,因其领导层决定无意寻求针对通用飞机的一项固定价格研制合同。

2017年10月25日,诺斯罗普·格鲁门公司首席执行官韦斯利·布什在第四季度利润发布会上宣布,诺斯罗普·格鲁门公司已经退出美国海军MQ-25计划的竞争。他表示,按照军方最新发布的投标需求,该公司可能难以满足某些方面的要求,无法完成这项计划。诺斯罗普·格鲁门公司的这项决定暗示,可能无法重新设计现有的X-47B验证机或者研制全新的无人机,来提供一种具备竞争力的设计方案。

根据日益迫切的作战需求,美国海军多次改变了“黄貂鱼”计划的设计要求。这个概念已经从“舰载起飞无人驾驶空中监视与打击”(UCLASS)计划下考虑发展一种具备隐身能力的无人驾驶平台,演变成一种CBARS。为此,美国海军缩小了MQ-25计划的任务范围,目前只是需要為舰载战斗机提供空中加油。

与提出了更传统的机翼、尾翼设计方案的波音公司和通用原子航空系统公司不同,臭鼬工厂已经全力投入研制飞翼式无人驾驶空中加油机,称这种构型设计在航母甲板上十分有限的“场地因素”情况下,更适合于执行大容量、长航时的空中加油任务,

与MQ-4C无人机使用常规的915m跑道实现起降不同,MQ-25无人加油机将在91.5m长的甲板跑道弹射起飞,从海上的一艘航空母舰上高速起飞,返回时在拦阻钩的帮助下安全降落。

韦斯表示,无论白天还是夜晚,在波涛汹涌的海面上,让满载喷气燃料的无人机起飞是一个现实和可以完全实现的目标。当然,只要美国海军的各种需求不再次修改即可。

首选飞翼方案

过去几年中,美国海军一直犹豫不决。由于五角大楼内部存在着严重的分歧和激烈的游说,对已终止的UCLASS计划的各种需求始终在隐身、纵深攻击任务和远程武装侦察任务之间摇摆。直至2016年初,美国海军最终放弃了UCLASS计划,转而支持了基于航空母舰CBARS概念的MQ-25计划,相应提出了稳定的要求和明确的发展路径。

韦斯说,在UCLASS计划时期,洛克希德·马丁公司决定反对投资研制一架试飞原型机,因为担心美国海军会再次改变这些需求,就像他们此前所做的那样。臭鼬工厂选择了将时间和经费集中于其他方面,例如商业研究、软件开发、开放式架构和生产制造的可负担性倡议。

他说:“我们当时并不觉得投资验证机是一种明智的选择,在从事任何一个项目时,都必须遵从客户的想法。我们试图通过设计一种可以满足不断发展的各种需求的无人机。”

韦斯指出,自从美国海军按下重新启动并将焦点转移到无人驾驶加油机后,各种需求发展变得更加稳定。这使得臭鼬工厂研制团队能够提出一种专为空中加油机而优化设计、针对制造目的的全新无人机,而不是一个更复杂和昂贵的隐身监视和打击平台。

美国海军作战参谋长约翰·理查森(John Richardson)海军上将在他任职期间访问了帕姆代尔,随后,臭鼬工厂全力投入无人驾驶空中加油机的研制工作,先后评估了几种可能性方案,从改装现有飞机到新的机翼机身尾翼的各种设计。

韦斯表示,飞翼的概念始终作为候选方案,并一直处于最优先位置。飞翼式无人机具有空气动力学效率高的优点,并且从尺寸上看可以携带更多燃料。其他优点包括:较低的总部件数量和通过翼尖折叠可以减少航母甲板的占用空间。尽管飞翼式设计在机身长度上相对较短,但起落架和尾钩之间有足够的间距,可以安全地抓住拦阻装置,而不会绊倒它。

集成相关技术

尽管洛克希德·马丁公司一直在为UCLASS计划从事“海幽灵”飞翼式无人机概念的研制工作,但韦斯表示,臭鼬工厂以开放的态度着手研制MQ-25方案,并未因过去的大量努力而受到不必要的影响。相比之下,波音公司则坚持采用2012年试飞的无人验证机,并根据UCLASS计划的需求在2014年确定了设计方案。通用原子公司在现有的“复仇者”无人机的基础上,提出了放大尺寸和更换发动机的加油机的衍生方案。

韦斯解释说:“我们在UCLASS计划取消后,不久就开始了这项研究,我们的重点是了解美国海军对这种空中加油的各项需求。我们针对不同的构型进行了大量的商业研究,这些构型的研究重点都是在成本最低和风险最低的情况下,为美国海军提供具备最佳性能的加油机。我们现在非常确信,我们正处于客户需求和时间进度的一个正确设计点上。”

虽然这是一架全新设计的无人机,但臭鼬工厂已经充分利用了其他项目中的多项成熟技术,将现成的子系统和关键技术集成在一起。例如,MQ-25无人机的起落架来自洛克希德·马丁公司为美国海军研制的F-35C战斗机。这种起落架由联合技术航空航天系统公司生产,但洛克希德·马丁公司不愿透露MQ-25设计方案的其他任何一种部件来自哪里,以保持其竞争态势。洛克希德·马丁公司公司甚至不会指明发动机制造商,因为这会让竞争对手更深入地了解无人机的航程和性能参数。

为了达到任务目标,臭鼬工厂可能已经从商业领域选择了一种现代化的高涵道比涡轮风扇。例如,通用原子航空系统公司选择了普惠加拿大公司最新认证的PW815发动机,这是湾流公司最新型G600远距公务机的动力装置。可供臭鼬工厂选择的动力装置包括目前GE公司的Passport发动机或罗罗公司的BR700系列发动机。

对于文森来说,了解竞争对手选择的发动机型号是非常有帮助的。他表示,臭鼬TV采取的是逆向工程方法,在大多数情况下保持沉默。文森确认,考虑到简单、高效和可负担等方面的因素,MQ-25无人机采用了一台发动机的设计。洛克希德·马丁公司的投标方案采用了ISR/UAS产品组合中的其他飞机的一些技术、子系统和功能,以及美国海军库存中的各种飞机。

降低研制风险

按照计划,最初的MQ-25合同将是一个固定价格的研制协议,投资发展4架工程与制造发展(EMD 1~4)原型机。如果研制和测试取得成功,美国海军将就生产阶段谈判后续合同,预计购买约72架无人加油机。

由于采购数量不是很大,臭鼬工厂希望保持低风险,避免研制过程中发明创新一些新技术。事实上,整个MQ-25计划的研制工作将美国军方现有的70多项计划、以及数十亿美元的政府和行业资助的无人机技术研究和发展计划集于一身。

文森表示,在实施有限生产过程的计划时,研制成本是关键的驱动因素,我们希望快速发展,我们尝试采用尽可能多的现货成品系统。我们不想发明任何不必发明的东西,所以在这里使用的所有设计手段就像我们在U-2高空侦察机或F-117因素攻击机上做的那样。我们的原则通常是“每项计划都是一个奇迹”。因此,洛克希德·马丁公司对于臭鼬工厂设计的MQ-25方案,并不认为它将必须完成任何技术奇迹,称它更像是一种创新组合包装工作。

话虽如此,研制团队承认,在航空母舰上实现无人机的自主起飞和降落不是很容易的事,他们将不得不引入雷神公司为美国海军研制的联合精密进近和着陆系统(JPALS)等全新技术。根据美国海军航空系统司令部提供的数据,JPALS正处于研制发展的最后阶段,预计在2019年具备初始作戰能力,在2030年左右具备全面作战能力。

根据MQ-25业务发展和战略负责人克雷格·约翰逊的说法,最大的奇迹将是美国海军接受一架大型无人机作为航空母舰的一部分,并解决与此相关的所有安全和文化问题。这是作战适用性的一部分。为确保航空母舰的适用性,臭鼬TF一直使用一架小型教练机进行甲板操纵验证试飞。目前,洛克希德·马丁公司有几架以F-16F为代号进行登记的飞机,但不会具体指定使用了何种型号飞机作为模拟机。

克拉克说,“重要的是甲板操纵验证看起来就像我们要制造的无人机,重点在于各种设备、通信链路和操作界面,都能够满足飞行员或飞行器操作员的需要。”

为了更好地了解航空母舰上的作战行动,研制小组登上了“艾森豪威尔”号(CVN-69)航空母舰。此次访问增强了研制团队的认知,确信其拟议的甲板操纵系统不应增加飞机操纵人员和引导员的工作量,也不需要增加航母甲板上的任何人员。

出于这个原因,臭鼬工厂的无人加油机在机头上安装了大口径摄像机,可以让操作员看到所有事情,甚至比舰载战斗机的飞行员看到的还多,包括手势和指挥棒动作识别。航母甲板是一个非常危险的环境,臭鼬工厂不想让更多的人在这个相当拥挤的飞行甲板上忙碌。

局部设计特点

在设计MQ-25方案时,韦斯明确表示这只是一个臭鼬工厂的设计思路。

与“海幽灵”方案相比,最显著的变化是洛克希德·马丁公司的MQ-25方案并未采用隐身设计。新的设计具有圆形的前缘和发动机进气口,以及几个外部凸起、传感器、天线和差分GPS接收机,用于通信、导航和中继监视数据。臭鼬工厂采用了全新的飞翼设计来高效地实现作战任务,大多数空中加油机在机翼内装载燃油,以便通过机翼升力的变化分配燃油重量。

该机在机身上部安装了非常传统的、低风险的亚声速进气道,其顶部的凸起部分装有卫星通信天线。该机还配备了传统的传感器球,用于执行少量的ISR任务。机身中部为发动机提供了可拆卸和更换的空间,机翼左、右两侧下方设计有两个外挂点,左侧外挂点安装美国海军使用的科巴姆空对空锥体加油吊舱,右侧外挂点可以安装一种未来的传感器,例如海上监视雷达或信号情报吊舱。

类似U-2侦察机和F-117攻击机,臭鼬工厂打算在无人机的整个生命周期中提供支持,包括研制、生产和维护。韦斯确认,我们将拥有这项计划需要的所有要素(即研制、生产、维护和升级的全过程),今天仍在对U-2侦察机进行分阶段维修。臭鼬工厂希望在MQ-25无人加油机的全寿命周期内与美国海军合作。

作为一项快速发展的海上加速能力办公室计划,韦斯认为MQ-25计划是臭鼬工厂的一个理想项目。他表示,该公司在加快国家安全计划方面有着良好的合作传统,并且研制团队准备再次为MQ-25无人加油机做好准备。即使这项计划进入到生产阶段,洛克希德·马丁公司不愿透露无人加油机将在哪里制造。前4架无人机可能会来自位于帕姆代尔的工厂,但尚未得到证实。

韦斯没有透露臭鼬工厂多久能推出第一架无人加油机,因为这是所有竞争对手取胜的一个重要节点。然而,臭鼬工厂认为它可以满足成本、能力和时间表的所有目標需求。

猜你喜欢

臭鼬飞翼洛克希德
出乎意外
空军招飞宣传片透露哪些重磅信息
臭鼬的屁真的很臭吗
支撑刚度对飞翼模型固有模态和体自由度颤振特性的影响
无尾鸭式布局无人机稳定特性研究
简单易做的航空模型[1]