“猎人”重型无人机对区域性国家的穿透作战初析

装备参考2019-9-7

 

作者:许佳 来源:空天防务观察

察打一体隐身无人机已成为俄军的重点关注的装备研发方向之一。2019年8月3日,由苏霍伊公司研制的俄首型飞翼布局重型无人机实机“猎人”完成首飞,并在第14届莫斯科航展(2019年8月27日至9月1日)上进行模型展示。俄方曾宣称“将‘猎人’作为六代机验证机,以及‘猎人’将与苏-57战斗机协同作战”。本文暂不分析俄空天军是否存在对这种组合装备形态的需求、优先度、成熟度等,仅分析“猎人”的相关信息,并探讨由此带来的隐身无人机穿透作战的潜在需求问题——如果可行,隐身作战飞机与隐身无人机编组穿透就会成为自然的作战样式。
一、“猎人”隐身重型无人机将列入俄空天军装备列表
俄国防部最初在2009年8月的第9届莫斯科航展上宣布重型无人机的装备计划,2012年时,苏霍伊公司赢得了国防部的重型无人机研发合同竞标,同年与签订“猎人”研发合同。曾在2007年推出“鳐鱼”重型无人机(最大起飞重量约10吨,只发展出模型)的米格公司参与了该项目,据称“鳐鱼”也是“猎人”无人机的设计参考。然而该项目的发展一直处于反复状态,直到2017年“猎人”才重新回到大众视野。2018年6月,“猎人”首次在俄军事展上公开,证实外界对俄军将重型无人机列装部队的猜测有部分依据;2018年11月,“猎人”在新西伯利亚航空工厂完成滑行,并在12月宣布进入首飞准备阶段;2019年1月,俄开始将苏-57作为试验平台,对“猎人”所用的航电、通信和无人驾驶系统等进行他机领先试飞;2019年8月3日,“猎人”完成首飞,在600米高度盘旋20分钟左右后降落。整个项目的开发成本约16亿卢布,预计2024年内实现批生产。
与之前曝光的试验机不同,航展上的“猎人”模型的局部进行了设计优化,特别是发动机喷口由原来的圆形改成扁平型,有利于无人机更好的发挥隐身性能。

“猎人”首飞中,一架苏-30SM战斗机伴飞,由后座飞行员负责对首飞进行观察和数据记录。按照大多数有人无人协同作战验证方案,一般先使用双座机后舱进行无人机指挥控制(俄国防部图片)

相对于样机(左图),第14届莫斯科航站上展出的模型(右图),尾喷口与机身采用了融合设计,改为扁平型,对飞机后向雷达隐身与红外隐身效果有提升,但对发动机效率也有一定负面影响。由此看,俄罗斯的演示验证思路也是首先考察与重型无人机相关的各项技术,至少在第一阶段不主要考虑全面隐身

“猎人”无人机采用飞翼布局,使用大量特殊材料和隐身涂层,媒体报道的数据显示最大起飞重量25吨,翼展19米,飞行速度1400千米/时(也有报道说900~1400千米/时)。据苏霍伊公司称,“猎人”可以携带6种不同类型的制导和非制导武器,包括同样用于苏-57的Kh-35U反舰导弹和Kh-59MK2防区外空地导弹,以及500千克级或以下的航空炸弹。
配装相同武器的做法,一方面可能更便于猎人与苏-57的协同作战,如采用本投他照方式投放半主动激光制导弹药;二是便于弹药的后勤保障和订货。俄空天军对“猎人”的定位是“高速和自主的无人侦察和打击系统”,要求其不仅能够自主执行防空突防和侦察任务,还需具备与有人机协同能力。根据当前项目进度和早前发布的消息,俄空天军可能会在2020年开始,就无人机的作战使用进行体系演练。
在最初阶段,预计“猎人”只具备对地攻击能力,作战中可凭借隐身性能前出,在有人机或地面指挥和适时控制下,以本投他照或本投本照的方式执行使用激光制导弹药对地攻击任务。但也更可能在有人机指挥与控制下,使用电视制导或红外成像制导弹药进行人在回路中或不在回路中的打击,或使用雷达或卫星制导弹药进行发射后不管打击。未来,俄军有可能将“猎人”作为苏-57的“僚机”,这就要为“猎人”加装与苏-57等平台的武器协同数据链,使其具备紧密协同的对空作战的能力;也可能为“猎人”加装雷达,增加空空武器挂载能力。

国外爱好者绘制的“猎人”多视图,可见尾部与当前的样机和第14届莫斯科航展上展出的模型都不同。作者还绘制了一枚Kh-31超声速空地导弹,可能认为该机能内埋该导弹

二、常规布局无人机无法应对复杂战场环境
21世纪初,美国将大量无人机投入到阿富汗和伊拉克战场中,取得了良好的效果。在阿富汗和伊拉克部署的防空火力基本被巡航导弹和有人作战飞机摧毁,为无人机的应用创造了安全的生存环境,使其在空中畅通无阻,充分发挥其长航时的优势。现如今的中东战场上,防空火力已今非昔比,高端无人机的生存环境日益恶化,随时面临来自防空武器的威胁。
2019年6月19日,伊朗击落1架美国“全球鹰”高空长航时无人侦察机的事件引起了人们的高度关注。这架被击落的“全球鹰”是美海军的“广域海上监视系统”演示验证机,列装型号是MQ-4C“特赖登”。该机主要用于在远海和濒海地区执行实时情报、监视和侦察任务。“全球鹰”采用非隐身常规布局,飞行高度在1.8万~2万米之间,被击落前,该无人机一直以小于650千米/时(约马赫数0.5)的速度,执行长时间的经济巡航情监侦任务,行动路线完全被伊朗掌握。

伊朗公布的“广域海上监视系统”演示验证机残骸

同样案例,2019年8月3日,利比亚团结政府军在米苏拉塔附近击落1架“翼龙”2无人机,当时这架无人机正在执行对地攻击任务。根据相关资料,该机的作战性能已得到提升,能够应对普通的单兵肩扛式防空导弹(飞行高度可接近1万米,一般的单兵肩扛式防空导弹最大射高在5000米左右),但此次击落“翼龙”2的防空系统的射高显然超过了其当时的飞行高度,可能是利比亚团结政府军可能修复了前政府遗留下来的苏制“萨姆”系列中高空防空系统,又或者是“翼龙”2为获得更好的情监侦效果或准备投弹而降低了高度。在不隐身又缺乏自动电子对抗能力的情况下被击落。目前看,美军大中型无人机至少有一部分已实际配装了自动电子对抗系统。

在利比亚被击落的“翼龙”2无人机残骸

三、以RCS计算数据验证飞翼布局无人机的威胁应对能力
根据俄罗斯S-300PMU2(它确实已经很不错了,但不如俄罗斯空天军自己的S-300PM)的雷达数据,取美国MQ-1“捕食者”无人机头向雷达截面积(RCS)均值约2平方米,以及估算的“猎人”头向RCS均值最高水平约为0.01平方米的数量级,进行了初步估算。以伊朗防空系统为例,伊朗现役的近中远程防空系统比较完整,其中,S-300PMU2对飞机等空气动力目标的最大杀伤距离为200千米(48N6E2导弹),最大作战高度20~30千米,最小作战高度15米,常规高空长航时无人机很难应对这种威胁,战场生存能力几乎为零。
伊朗现有近、中、远程防空体系
近程防空系统
俄制“铠甲”S1
伊朗“流星之剑”(Shahab Saqeb)
伊朗奥扎拉(Ya Zahra )
中程防空系统
美制MIM-23“霍克”
俄制3M9(美国编号SA-6)
伊朗“伏击”(Mersad)
伊朗“雷鸣”(Raad)
远程防空系统
苏制/俄制S-200
俄制S-300PMU2
伊朗“奋进”(Talaash)
伊朗“信念”373(Bavar  373)
伊朗典型近、中、远程防空系统探测能力
0.01平方米目标发现距离(千米)
2平方米目标发现距离(千米)
“铠甲”S1
9.6
36
“伏击”
41
156
S-300PMU2
69
260
从表中可以看出S-300PMU2的搜索雷达对雷达隐身截面积为2平方米的探测距离为260千米,而对0.01平方米目标的探测距离

S-300PMU2对MQ-1探测能力约为260千米,对RCS为0.01平方米目标探测能力缩小到70千米。很显然,隐身无人机的战场威胁应对能力更高,并为实现穿透作战提供了条件(中国航空工业发展研究中心,作者制图)

四、小结
1.俄空天军从2008年开始频繁参战,经常出现有人机被击落的事件,除装备落后这一主要原因外,缺乏有效的无人对地攻击手段也被认为是原因。这是牵引俄军发展中大型无人装备,探索有人无人协同作战体系的重要原因。
2. 80年代后,无人机隐身性能开始得到关注。飞翼布局符合隐身无人机的技术发展趋势,是气动布局一体化设计的最佳布局。相比于同级别的常规布局飞机,飞翼布局的浸润面积减少约30%左右,可以提高气动效率,增大最大航程及航时。从“鳐鱼”到“猎人”的发展,以及采用飞翼布局的俄下一代远程轰炸机PAK DA,说明俄航空工业已具备可靠的飞翼布局无人机设计和发展能力,掌握了飞翼布局飞行器的操纵性和稳定性技术。
3. 采用飞翼布局的飞机一般翼展长,机身短,为提升隐身性而采用的S弯进气道设计会占用机身较大空间,对发动机的安装位置和长度有一定限制。从首飞视频中看,“猎人”起飞时没有加力燃烧室使用迹象,可能由于上述的机身长度原因,安装了不含加力燃烧室的AL-31F涡扇发动机,可能也证明当前的“猎人”还不是俄罗斯想要的空战僚机平台。
4. 飞翼布局本身就有干扰阻力小、结构简单、隐身效果好的特点。“猎人”相对其他大型飞翼布局的机翼更薄,这样的设计可能是为了提高巡航速度,但较薄的机翼可能会影响最大升力系数,因可能的结构原因,起飞翼载荷也不能太大。
5. 国际军用无人机市场在近十年内还将持续增长,尤其以沙特阿拉伯、阿联酋、伊拉克为主的中东国家以及巴基斯坦为主的中东地区国家对新型号无人机仍有强烈的需求,这些国家因地区战争频发,本国没有无人机研制能力,甚至没有服役装备军用无人机,是军用无人机最大的军贸市场之一。对于经济不景气,需要大量装备出口来反哺国内装备发展的俄罗斯,“猎人”无人机或许也会成为俄罗斯的出口装备之一,对现有长航时察打一体无人机市场可能带来冲击。
最后,美军已认可并验证大中型无人机携带自动电子对抗系统的作用,这是一个提高生存力的可以考虑的选择。它可用于MQ-9“死神”这类察打一体无人机和MQ-4C“特赖登”这类长航时侦察无人机。