東山再起的軍用飛艇
在這場(chǎng)新的軍用飛艇研究熱潮中,美國(guó)動(dòng)手最早,動(dòng)靜也最大,不但陸軍、海軍和空軍均已開展各自的研究計(jì)劃,而且國(guó)防先期研究計(jì)劃局、導(dǎo)彈防御局、國(guó)土安全部等機(jī)構(gòu)以及許多軍火公司甚至大學(xué)也紛紛涉足其間。
“高空飛艇”(HAA) HAA飛艇計(jì)劃始于2002年,旨在開發(fā)能在20000米高空飛行的無(wú)人飛艇,用于探測(cè)和監(jiān)視向美國(guó)本土襲來(lái)的彈道導(dǎo)彈等目標(biāo)。之所以將飛行高度選在20000米以上的同溫層,主要是出于以下考慮:一是現(xiàn)有的作戰(zhàn)飛機(jī)難以對(duì)在此高度飛行的飛艇構(gòu)成威脅;二是飛艇能依靠同溫層的無(wú)空氣對(duì)流狀態(tài)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定監(jiān)視;三是雷達(dá)等傳感器在同溫層工作時(shí)能充分“發(fā)揮水平”,如靈敏度比在外太空時(shí)高數(shù)十倍。按照導(dǎo)彈防御局的設(shè)想,未來(lái)美國(guó)太平沿岸和大西洋沿岸將至少部署10艘這種飛艇,每艘飛艇均裝有作用距離達(dá)1200公里的監(jiān)視雷達(dá)和其他傳感器,能連續(xù)30天對(duì)來(lái)襲的彈道導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈、飛機(jī)等提供預(yù)警。
2003年9月29日,導(dǎo)彈防御局選擇洛克希德•馬丁公司作為該飛艇的承包商。根據(jù)該公司的設(shè)計(jì)方案,HAA飛艇長(zhǎng)約150米,最大直徑約50米,容積15萬(wàn)立方米。艇體采用柔韌的多層纖維復(fù)合材料,艇內(nèi)充氦氣,兩側(cè)各有2臺(tái)電動(dòng)螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)作為主動(dòng)力源。飛艇表面安裝的薄膜太陽(yáng)能電池組除了提供推動(dòng)飛艇前進(jìn)的部分動(dòng)力外,還可另外提供大約10千瓦的輸出功率,用以保證艇上設(shè)備的正常工作。艇上還配有能夠循環(huán)使用的氫燃料電池,以備緊急情況下的動(dòng)力需要。飛艇最多可以搭載包括監(jiān)視雷達(dá)、紅外傳感器、通信設(shè)備等大約1.8噸的有效負(fù)載(可裝在負(fù)載艙中,也可掛在飛艇下方)。
2003年底,國(guó)防先期研究計(jì)劃局開始研究可供HAA飛艇使用的監(jiān)視雷達(dá),雷達(dá)采用雙波段工作方式,有源電子掃瞄陣列天線的直徑約50米,可跟蹤空中目標(biāo),也可跟蹤速度低于1米/秒的地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo),例如行進(jìn)中的部隊(duì)。.
2004年11月30日,美國(guó)國(guó)防部經(jīng)過(guò)近一個(gè)月的關(guān)鍵設(shè)計(jì)評(píng)審,批準(zhǔn)HAA飛艇計(jì)劃進(jìn)入第二階段,即制造一艘樣艇并進(jìn)行演示試驗(yàn)。這一階段預(yù)計(jì)將持續(xù)到2006年6月,之后是為期兩年的用戶評(píng)估試驗(yàn)。如果一切順利的話,HAA飛艇最早在2010年就可投入部署和使用。
“海象”飛艇 國(guó)防先期研究計(jì)劃局計(jì)劃今年6月公布“海象”飛艇計(jì)劃第一階段的招標(biāo)合同。“海象”飛艇計(jì)劃的出臺(tái)與美軍的“全球快速兵力投放”戰(zhàn)略息息相關(guān),美國(guó)陸軍幾年前曾提出,未來(lái)要在96小時(shí)內(nèi)將一個(gè)旅、120小時(shí)內(nèi)將一個(gè)師、30天內(nèi)將5個(gè)師運(yùn)送到世界任何地方。而“海象”飛艇因載重量大,運(yùn)輸速度比較快,引起陸軍濃厚興趣。
按設(shè)想,“海象”飛艇實(shí)際上是一種結(jié)合了軟式飛艇與飛機(jī)特點(diǎn)的“混合”式飛行器,它將綜合利用氣體浮力和氣動(dòng)升力進(jìn)行升降和飛行,因此具有比普通飛艇更快的飛行速度。整個(gè)飛艇主要由充滿氦氣的流線型艇體以及推進(jìn)系統(tǒng)、穩(wěn)定操縱舵面和飛行吊艙等組成,起飛重量達(dá)500~1000噸,航程為11000公里,能在未經(jīng)修整的地面甚至水上垂直起降。1艘“海象”飛艇可以在2天內(nèi)從美國(guó)本土向歐洲運(yùn)送2個(gè)齊裝滿員的機(jī)械化步兵營(yíng),10艘飛艇可在2天內(nèi)將l個(gè)空降師運(yùn)送到歐洲,其效率是傳統(tǒng)空運(yùn)方式無(wú)法比擬的。另外,由于內(nèi)部空間龐大,“海象”飛艇還可以裝卸主戰(zhàn)坦克、重型直升機(jī)等大型軍事裝備,無(wú)需拆裝。
按照國(guó)防先期研究局的計(jì)劃,“海象”的第一階段預(yù)計(jì)持續(xù)一年時(shí)間,主要進(jìn)行前期研究和設(shè)計(jì)工作,重點(diǎn)評(píng)估飛艇速度、航程、有效載荷、垂直起降、地面操控與安全、地面維護(hù)與保養(yǎng)、惡劣天|氣下飛行、位置保持等性能以及有望采用的新技術(shù)。第二階段將歷時(shí)三年,主要是投資l000萬(wàn)美元建造一艘起飛重量約為30噸的縮比型技術(shù)驗(yàn)證飛艇,并計(jì)劃在2008年進(jìn)行首飛。
“天舟”600飛艇 “天舟”600其實(shí)是一款民用飛艇,它長(zhǎng)61米,寬19米,高20米,內(nèi)部空間7200立方米,平均飛行速度為90公里/時(shí),最大航程650公里,正常飛行高度600~900米,最高可升至1500米高空,這種高度范圍已經(jīng)超出了大部分小型武器的射程,因此其自身安全可以得到一定保證。
2003年9月,海軍研究局授予國(guó)際科學(xué)與技術(shù)公司合同,要求為該飛艇安裝“機(jī)載瀕海超光譜傳感器”(LASH)以及紅外傳感器和高分辨率相機(jī),用于執(zhí)行國(guó)土安全和反恐任務(wù)?!皺C(jī)載瀕海超光譜傳感器”是一種先進(jìn)傳感器,能發(fā)現(xiàn)隱藏在水面以下的目標(biāo)。紅外傳感器和高分辨率相機(jī)則可進(jìn)行晝夜監(jiān)視并拍攝清晰照片。海軍研究局認(rèn)為,經(jīng)過(guò)“武裝”的“天舟”600飛艇,可以在海港上空?qǐng)?zhí)行巡邏任務(wù),搜索恐怖組織的潛水員、可疑的船只以及其他異?;顒?dòng),也可用于軍事基地警戒或邊境巡邏等,其偵察范圍據(jù)說(shuō)為60公里,而且能在目標(biāo)上空懸浮12~72小時(shí)。與常用的飛機(jī)和直升機(jī)相比,飛艇執(zhí)行這類任務(wù)時(shí)有其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),例如在飛行過(guò)程中幾乎沒(méi)有聲音,而且十分平穩(wěn),能為傳感器提供良好的工作環(huán)境,此外其造價(jià)也較低。正因?yàn)槿绱?,?jīng)過(guò)改造的“天舟”600飛艇受到美國(guó)國(guó)土安全部、海岸警衛(wèi)隊(duì)、海關(guān)、國(guó)家安全局等機(jī)構(gòu)的青睞。目前,海軍研究局還在研究用“天舟”600飛艇探測(cè)地雷和潛水艇,或加裝升降系統(tǒng)用于搜索與救援,或作為母艇部署無(wú)人機(jī)。
“攀登者”飛艇 人們習(xí)慣將距離地面30000~36000米間的空域稱為近太空區(qū)域,這里空氣稀薄,不會(huì)出現(xiàn)惡劣天氣,更重要的是目前世界上絕大多數(shù)的固定翼飛機(jī)和地對(duì)空導(dǎo)彈都無(wú)法到達(dá)這一高度,從而為飛艇提供了優(yōu)越的工作環(huán)境。目前,“近太空機(jī)動(dòng)飛行器”的樣艇已經(jīng)問(wèn)世,即美國(guó)JP航空航天公司制造的“攀登者”飛艇,其外形呈V形,全長(zhǎng)53米,寬30米。其造價(jià)僅為50萬(wàn)美元。艇內(nèi)設(shè)有多個(gè)氣艙,充氣氣體為氦氣,利用控制系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)各氣艙的氦氣容量,輔助飛艇進(jìn)行空中機(jī)動(dòng)。該飛艇安裝兩臺(tái)由燃料電池驅(qū)動(dòng)的螺旋槳推進(jìn)器,采用全球定位系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航。2003年11月間,“攀登者”(未攜帶任何設(shè)備)開始被釋放到30000米的高空進(jìn)行初期驗(yàn)證試驗(yàn),并能在地面控制下返回基地。2004年 6月,它又搭載通信和監(jiān)視傳感器進(jìn)行了升空和巡航試驗(yàn)。據(jù)悉,在2005年年底前,“攀登者”飛艇將在近太空區(qū)域試驗(yàn)執(zhí)行為期5天的軍事任務(wù)。
除了“攀登者”飛艇外,美國(guó)空軍還資助JP宇航公司研究“軌道攀登者”飛艇,這是一種外形如獨(dú)木舟的巨型飛艇,長(zhǎng)為為2000米,能停留在30000~42000米的高空,也能在地面——空間站——軌道之間往返飛行。眾所周知,要想完成軌道飛行,飛艇必須達(dá)到25馬赫的飛行速度,因此需要大功率推進(jìn)系統(tǒng)。JP航空航天公司打算借鑒美國(guó)宇航局“深空”1號(hào)和歐洲航天局“靈巧”1號(hào)月球探測(cè)器的推進(jìn)技術(shù),開發(fā)先進(jìn)的離子推進(jìn)系統(tǒng),將“軌道攀登者”送到預(yù)定軌道,這將創(chuàng)造不用火箭就將人和貨物送至地球軌道的新型運(yùn)送方式,并為人類航天提供更安全的飛行方式。據(jù)樂(lè)觀估計(jì),“軌道攀登者”飛艇有望在今后7年內(nèi)具備軌道飛行能力。
“黑暗空間站”高空漂浮飛艇平臺(tái) 它是美國(guó)空軍資助JP航空航天公司的另外一種飛艇概念。該平臺(tái)由多個(gè)飛艇組成,長(zhǎng)約3200米,駐留在30000米的近太空區(qū)域,是一種永久性有人駕駛設(shè)備,將用作太空船從地面到軌道間的高空中轉(zhuǎn)站或遙控操縱的通信中繼站。整個(gè)平臺(tái)由氦電池提供動(dòng)力,同時(shí)利用燃料電池和太陽(yáng)能電池作為輔助動(dòng)力。目前,JP航空航天公司已經(jīng)開始試驗(yàn)由氣球構(gòu)成的模擬“黑暗空間站”。美國(guó)空軍提出用一年多時(shí)間建造一個(gè)30米寬、9000米高的小型“黑暗空間站”,嘗試由2名人員到上面執(zhí)行3小時(shí)左右的任務(wù),之后再進(jìn)一步擴(kuò)大平臺(tái)規(guī)模和增加人員停留時(shí)間。
“高空偵察飛行器”(HARVe) 這是約翰•霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室正在開發(fā)的一次性使用式近太空飛艇,其突出特點(diǎn)是低成本,據(jù)稱包括發(fā)射平臺(tái)在內(nèi)每套系統(tǒng)的造價(jià)不會(huì)超過(guò)l0萬(wàn)美元,因此未來(lái)能大量部署。發(fā)射平臺(tái)擬采用現(xiàn)有巡航導(dǎo)彈,但需要拆掉昂貴的彈頭。使用時(shí),HARVe首先折疊放入巡航導(dǎo)彈中,由巡航導(dǎo)彈將其攜帶至高空釋放,此時(shí)飛艇將自行充氣,同時(shí)啟動(dòng)電推進(jìn)系統(tǒng)升至約30000米的近太空區(qū)域,然后快速部署到預(yù)定位置,利用所裝載的傳感器晝夜執(zhí)行超地平線通信中繼或情報(bào)、監(jiān)視和偵察任務(wù)。按設(shè)計(jì),HARVe能在30000米高度持續(xù)工作兩周甚至一個(gè)月,攜帶22.7~45.4公斤的傳感器負(fù)載。電推進(jìn)系統(tǒng)和傳感器均由太陽(yáng)能電池組供電。
這種一次性使用的近太空飛艇極具軍用潛力,是保衛(wèi)國(guó)土安全和滿足軍方偵察與通信需求的理想平臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)室期望能在2007年之前成功制造出技術(shù)驗(yàn)證樣艇并進(jìn)行演示。
面對(duì)現(xiàn)代飛艇的巨大軍用潛力,其他國(guó)家自然不會(huì)視而不見。根據(jù)公開報(bào)道,俄羅斯、以色列、英國(guó)、德國(guó)目前均已開展了相關(guān)研究。我國(guó)近年也在飛艇研究上取得技術(shù)突破。
俄羅斯 近年來(lái),俄羅斯飛艇研究工作主要由Augur航空中心牽頭和實(shí)施。根據(jù)俄羅斯海軍的要求,Augur航空中心目前正集中力量研究一種供海上作戰(zhàn)支援用的大型飛艇,按設(shè)計(jì),該飛艇直徑為58米,長(zhǎng)290米,最大飛行速度150公里/時(shí),以90公里/時(shí)的巡航速度飛行時(shí)航程為l5000公里。艇體采用復(fù)合材料制成,由兩個(gè)桁架作為承力構(gòu)架。飛艇中部設(shè)有一個(gè)寬大的負(fù)載艙。動(dòng)力裝置為9個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī),推力矢量控制系統(tǒng)能使飛艇進(jìn)行垂直面轉(zhuǎn)動(dòng),并能在懸浮狀態(tài)下調(diào)整姿態(tài)。引人注目的是,該飛艇將利用電弧等離子體加速器對(duì)充氣氣體進(jìn)行預(yù)熱,以大幅度提高飛行性能和使用性能。以往的技術(shù)途徑主要是利用飛艇巡航時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)排放的熱氣,但這樣一來(lái)必須安裝笨重而復(fù)雜的熱交換裝置。而等離子體加速器則輕巧得多,而且能相對(duì)精確地控制熱值且調(diào)節(jié)范圍較寬。
以色列 2004年初,以色列飛機(jī)工業(yè)公司公布了一種巨型飛艇設(shè)計(jì)方案——太陽(yáng)能飛艇(SPA),希望它能在20000米以上的同溫層執(zhí)行偵察、通信等任務(wù),以便有朝一日取代造價(jià)昂貴的衛(wèi)星。
按設(shè)計(jì),太陽(yáng)能飛艇長(zhǎng)190米,寬60米,其重量達(dá)到20噸左右,能攜帶l.8噸的有效載荷,足以使用大型高分辨率望遠(yuǎn)鏡以及各種遙感、目標(biāo)跟蹤、通信和電子戰(zhàn)設(shè)備。整個(gè)飛艇主要由兩個(gè)氣艙組成,其中一個(gè)儲(chǔ)有空氣,另一個(gè)則充滿氦氣,通過(guò)調(diào)節(jié)空氣、氦氣所占比例進(jìn)行升降。艇體采用輕巧而具有彈性的聚合物材料制造,外表涂有多層由高強(qiáng)度耐熱材料構(gòu)成的防漏氣粘合劑。為了實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛、遠(yuǎn)程遙控的飛行模式,飛艇將自帶導(dǎo)航、制導(dǎo)和控制系統(tǒng),并在尾部設(shè)有螺旋槳、尾翼和安定面,白天主要由裝在頂部的太陽(yáng)能電池供電,夜間則靠再生式燃料電池提供動(dòng)力,通過(guò)艇身后部的電動(dòng)引擎帶動(dòng)螺旋槳進(jìn)行機(jī)動(dòng)飛行。
根據(jù)目前設(shè)想,太陽(yáng)能飛艇將懸停在距地面約21000米高的固定位置,對(duì)地面?zhèn)刹斓母采w面積可達(dá)方圓1000公里,涵蓋包括敘利亞、伊拉克、約旦、埃及、沙特阿拉伯、土耳其、黎巴嫩、塞浦路斯在內(nèi)的眾多周邊國(guó)家,并可以根據(jù)需要從一個(gè)地區(qū)上空飛到另一地區(qū)上空,必要時(shí)還可根據(jù)指令返回地面進(jìn)行維護(hù)、升級(jí)或更換有效載荷。該飛艇將具有極高的穩(wěn)定性,能在時(shí)速達(dá)74~93公里的大風(fēng)中保持懸停和機(jī)動(dòng)飛行,而且可連續(xù)工作約3年。
太陽(yáng)能飛艇概念已經(jīng)引起以色列國(guó)防部的極大興趣,并明確表示支持,而且正為其尋找國(guó)外合作投資伙伴。以色列飛機(jī)工業(yè)公司表示,只要資金得到保證,有把握在不到4年時(shí)間內(nèi)研制出樣艇。
英國(guó) 英國(guó)先進(jìn)技術(shù)集團(tuán)公司正在研究適合軍民兩用的“天貓”系列有人飛艇,用于戰(zhàn)術(shù)與戰(zhàn)略空中運(yùn)輸、空中預(yù)警、反水面戰(zhàn)、地雷探測(cè)以及指揮、控制、計(jì)算機(jī)與信息平臺(tái)等方面。從設(shè)計(jì)上看,“天貓”系列飛艇采用空中氣墊著陸系統(tǒng),能像氣墊船一樣平穩(wěn)地降落在平地、草地、雪地、沼澤或水面上,降落后不需要繩索系留。艇體采用多層纖維材料,內(nèi)充氦氣,中部設(shè)有負(fù)載艙。飛艇采用基于光纖技術(shù)的雙信道光學(xué)信號(hào)飛行控制系統(tǒng)和“艇首推進(jìn)器”,后者在低速飛行時(shí)能精確控制艇首方向?!疤熵垺毕盗酗w艇最初將包括“天貓”20、200和1000三種型號(hào)。
“天貓”20將是最先問(wèn)世的一種型號(hào),其研制工作已于1999年結(jié)束,2000年投入制造,預(yù)定2005或2006年進(jìn)行首次試飛。該飛艇采用4臺(tái)額定功率為447千瓦的A-Tech600柴油發(fā)動(dòng)機(jī),最大飛行速度148公里/時(shí),巡航速度為130公里/時(shí),最多可攜帶20噸的有效負(fù)載,滿載情況下航程為2250公里。負(fù)載艙長(zhǎng)22.3米,寬3米,設(shè)有側(cè)門和后門。
“天貓”200采用4臺(tái)5996千瓦的渦輪渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),巡航速度為139公里/時(shí),航程為5970公里,最多可攜帶200噸有效負(fù)載,載重能力超過(guò)波音747-200貨運(yùn)飛機(jī)80%之多。負(fù)載艙長(zhǎng)49.4米,寬7.5米,配有裝卸貨物用的活動(dòng)梯。
“天貓”1000預(yù)定2008年首次試飛,它采用6臺(tái)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),可攜帶1000噸有效負(fù)載,巡航速度達(dá)到185公里/時(shí),航程為7408公里。負(fù)載艙提供195平方米的裝貨面積,前后均配有活動(dòng)梯,能快速而高效地裝卸貨物。
中國(guó) 2002年5月,我國(guó)自行設(shè)計(jì)和研制的HJ-2000型載人飛艇首次試飛并一舉成功,結(jié)束了長(zhǎng)期以來(lái)向外國(guó)購(gòu)買載人飛艇的歷史。該型飛艇使用氦氣作為充氣氣體,具有當(dāng)今先進(jìn)飛艇的主要特點(diǎn):一是體積大、飛行平穩(wěn)、噪音低,可側(cè)飛、倒飛和空中懸停;二是安全性好,對(duì)起落場(chǎng)地要求低;三是續(xù)航時(shí)間長(zhǎng),航程較遠(yuǎn),有效載重量大,便于維護(hù)保養(yǎng);四是使用和維護(hù)成本較低,僅相當(dāng)于飛機(jī)的l/5和直升機(jī)的1/10。
綜上所述,在沉寂多年之后,軍用飛艇正以全新的面貌出現(xiàn)在世人面前,并成為當(dāng)前高技術(shù)武器發(fā)展領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)??梢灶A(yù)見,隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步,軍用飛艇將在性能和功能上不斷完善,同時(shí)會(huì)進(jìn)一步拓展應(yīng)用領(lǐng)域,而它們?nèi)娴巧蠎?zhàn)爭(zhēng)舞臺(tái)恐怕只是一個(gè)時(shí)間問(wèn)題。(原載《現(xiàn)代兵器》2005年第7期)