「装备发展」欧洲推进中空长航时无人机应用

2018年5月23日,在“卫星辅助无人机进入空域演示”(DeSIRE)项目资助下,莱昂纳多公司、比亚乔航空航天公司成功利用卫星链路控制P.1HH“锤头”(HammerHead)无人机飞行,这是欧洲自研中空长航时无人机首次实现超视距控制。目前,国际市场对中空长航时无人机需求旺盛,为扭转该类无人机依赖进口的局面,欧洲多国均在积极推进中空长航时无人机研发和促进相关技术成熟。

一、联合研发新型中空长航时无人机

此前,欧洲主要从美国、以色列等国家进口无人机,典型的有“捕食者”、“苍鹭”等中空/高空长航时无人机。

「装备发展」欧洲推进中空长航时无人机应用

本世纪以来,欧洲多国开始重视无人机研发,但均未实现应用。英国BAE启动了“滑翔者”(Soarer)、“茶隼”(Kestrel)、“大乌鸦”(Raven)、“雷神”(Tranis)等多个无人机项目,法国达索公司主导了“神经元”(Neuron)无人机项目,德国EADS公司研发出“梭鱼”(Barracuda)无人机,但受限于经费和技术成熟度,多数项目中途取消或停留在验证机阶段。

出于政治和经济等方面因素考虑,2016年8月,欧洲联合军备合作组织(OCCAR)启动“欧洲中空长航时无人机”(MALE RPAS)项目,联合多国发展一型情报、监视、目标获取和侦察(ISTAR)无人机,计划2023年实现原型机首飞,2025年服役。法国空客防务与空间公司、达索航空公司和意大利莱奥纳多公司承担项目研发任务。

2017年7月,MALE RPAS项目完成初始概念设计,确定该无人机将配置两台涡桨发动机,其他设计借鉴“梭鱼”、P.1HH“锤头”无人机相关技术;2018年1月,项目完成系统需求审查;2018年4月,在柏林国际航空展上,MALE RPAS首次展示了全尺寸模型。从公布的模型来看,该无人机采用常规气动布局,装配2台涡桨发动机,采用大展弦比机翼和悬臂式T形尾翼,机鼻下装配光电/红外传感器,前机身隆起,内装配航电、任务计算机、雷达载荷等。

「装备发展」欧洲推进中空长航时无人机应用
「装备发展」欧洲推进中空长航时无人机应用

图1 MALERPAS无人机概念图片

欧洲拥有罗罗、奎耐迪克、BAE、达索、莱昂纳多等知名公司,这些公司在动力、航电、载荷等方面处于国际领先地位,相关技术可直接应用于无人机,但尚有部分技术依赖其他国家,如无人机超视距通信依赖美国通信卫星资源。在已部署通信卫星、导航卫星的背景下,欧洲有意将相关技术应用到无人机。

二、联合促进超视距数据链技术成熟

在研发中空长航时无人机的同时,欧洲还在推进无人机数据链技术成熟。数据链承担着指控信号和载荷数据传输的重要任务,是无人机的核心技术之一。无人机数据链分为视距数据链和超视距数据链。其中,视距数据链频率范围从低频到C波段,因C波段不易受天气影响,是目前大多数无人机采用的波段;超视距数据链频段包括X、Ku、Ka波段等。对于战术无人机,通常仅装配视距数据链,对于中空/高空长航时无人机,通常同时装配视距数据链和超视距数据链。

「装备发展」欧洲推进中空长航时无人机应用

美军于20世纪80年代起,开始着力发展适配无人机的数据链,先后发展了通用数据链(CDL)、战术通用数据链(TCDL)、高完整性数据链(HIDL)等,在技术水平、应用经验等方面世界领先。

欧洲由于中空/高空长航时无人机多为进口型,数据链直接采用配套产品,尚无基于欧洲本土卫星的无人机数据链。在这一背景下,欧洲航天局(ESA)和欧洲防务局(EDA)于2012年联合发起DeSIRE项目,分两个阶段探索欧洲本土卫星在无人机指控和载荷数据传输方面的应用。

(一)第一阶段(2012-2013年)

2012年,DeSIRE项目进入第一阶段,通过“苍鹭”-I(Heron-I)无人机的飞行演示,验证超视距数据链在无人机上的应用,并识别无人机进入国家空域的安全问题和所需程序,向监管机构提供信息输入。INDRA公司为主承包商,AT-ONE、泰勒斯公司、CIRA公司为分包商。项目于2012年10月、2013年1月完成初步设计审查和关键设计审查。

2013年4月22-24日,“苍鹭”-I无人机装配Ku波段的超视距数据链、C波段视距数据链、VHF/UHF波段视距数据链,在西班牙圣哈维尔空军基地开展系列飞行演示。无人机起飞后,数据链由视距数据链转换为超视距数据链,无人机开始在限定空域飞行,其指控信号和载荷数据通过卫星数据链传输。

项目在第一阶段验证了无人机超视距数据链的可用性,但参与演示的无人机、数据链及卫星等均为非欧产品。

(二)第二阶段(2015-至今)

2015年4月9日,DeSIRE项目进入第二阶段,雷声公司作为主承包商,E-GEOS公司、莱昂纳多公司、比亚乔航空航天公司等作为分包商,验证欧洲卫星通信在无人机上的应用。

按照计划,飞行演示将涉及无人机系统、空间装备、地面装备等。无人机系统包括P.1HH“锤头”无人机和地面控制站,无人机装配Ka和L波段数据链及终端、GPS/EGNOS终端、VHF无线电、光电/红外传感器、敌我识别系统等;空间装备包括Ka波段通信卫星(如“雅典娜-费多思”卫星)、L波段卫星(如Inmarsat I-4卫星)、可提供合成孔径雷达和光电数据的地球观测卫星(如COSMO-SkyMed卫星、Sentinel卫星)、导航卫星(如EGNOS卫星);地面装备包括位于意大利富齐诺的Ka波段卫星网关、L波段卫星网关、负责处理机载接收器数据的导航卫星系统中心、负责处理机载传感器数据的高附加值服务处理中心。

「装备发展」欧洲推进中空长航时无人机应用

图2 DeSIRE项目飞行演示架构

项目第二阶段分别于2015年7月、2016年1月完成初步设计审查和关键设计审查,2017年6月,通过模拟试验,验证了无人机装配的Ka波段和L波段卫星终端在接收卫星数据时存在的延迟、跳动、数据丢包、数据错误等情况。2018年5月23日,使用P.1HH“锤头”无人机进行了飞行演示。

飞行演示中,地面控制站通过“雅典娜-费多思”卫星传送指控信号成功控制了无人机及其载荷,随后,无人机载荷数据又通过“雅典娜-费多思”卫星将数据回传至地面控制站。

三、结语

2006年以来,欧盟成员国国防预算不断削减,国防开支总额到2015年已减少至2000亿欧元,累计降幅超过10%,国防科研总投入累计降幅超过26%,装备采购总投入降幅超过14%,严重影响了欧洲整体防务能力的提升。在谋求提升防务水平和摆脱装备依赖进口的大背景下,欧盟启动“欧洲中空长航时无人机”和“卫星辅助无人机进入空域演示”项目,现已设计完成无人机系统,并验证了超视距数据链等技术,后续将验证基于EGNOS卫星的导航技术等。此外,欧盟还启动了“大洋2020”项目,开发固定翼无人机、旋翼无人机、无人水面艇以及无人潜航器等多型海上无人系统,这些平台将与海上指控中心整合,并通过卫星链路实现与岸基指控中心的数据交换。可以研判,未来五年,欧洲将不断拓展无人系统的研发能力,通过整合优势资源形成立足欧洲本土的自研装备和创新能力,这些联合研发的无人系统也将在领土监视、海上巡逻、港口反水雷等领域发挥效用。

(蓝海星:孙明月)


分享到:


相關文章: