美軍無人機青睞低成本、短壽命的發動機

XQ-58A

FJ33-5渦扇發動機

「灰狼」原型機

歷史上，推進技術的發展進程領先於航空，但無人機已改變這一局面。許多大型無人機都使用成熟的發動機來修改適應它們特定的要求，例如，增加航程和增大功率提取。這種採用現貨發動機的原因包括：降低風險，從而將技術發展資源集中投向無人機的機體和電子設備；降低成本，因為大型無人機並不會大量製造。

但是現在，美國發動機製造商被迫為新一代低成本無人作戰飛機和巡航導彈發展便宜的、壽命有限的發動機。現有可用發動機的價格阻礙了它們在這些系統上的應用。例如，美國克拉托斯防務公司（Kratos Defense）無人系統分部正在為美空軍研究實驗室（AFRL）的「忠誠僚機」（Loyal Wingman）概念製造「低成本可消耗打擊演示機」（Low-Cost Attritable Strike Demonstrator，LCASD），並正在競爭AFRL的「灰狼」（Grey Wolf）低成本巡航導彈原型機項目。

克拉托斯防務公司的LCASD已被正式編號為XQ-58A，命名為「瓦爾基里」（Valkyrie）。該機翼展29英尺（8.84米），飛行速度可達馬赫數0.85，航程可高達4700海里（8700多千米），可伴隨有人駕駛的打擊飛機。該機的原型機計劃在2018年年初首飛。LCASD並不是一次性的，但試圖設計為具有足夠好的經濟性，能夠在戰鬥中消耗。通過完全壓倒敵方防空，可消耗的「忠誠僚機」能夠提高有人駕駛戰鬥機的生存力。但是，配裝忠誠僚機的發動機需要設計成可以低成本製造，部件更少，並且壽命為數百小時。

克拉托斯防務公司戰術無人機系統高級業務發展官喬伊·瓦倫朱拉（Joe Valenzuela）說，由於AFRL設定的LCASD成本目標為首批100架平均300萬美元，數量更多的情況下為200萬美元，因此該機配裝的發動機將成為一個高成本源。2017年7月10日，他在美國航空航天學會在美國亞特蘭大舉行的推進與太空大會上說：「我們已將除了發動機之外一切的成本降低，現在發動機就是高成本根源，發動機成本佔LCASD價格的40%」。他還說，「灰狼」巡航導彈面臨著比LCASD更大的成本壓力——AFRL提出的目標單價是20萬美元左右，而一台典型的導彈發動機價格超過10萬美元。

目前，XQ-58A配裝一台美國威廉姆斯國際公司的FJ33-5渦扇發動機，該發動機為正在生產的現貨，此前配裝公務機。瓦倫朱拉表示：「我們沒有一台為該機發展的發動機，因此我們使用了一台商用發動機。但是該發動機的大修時間間隔就達到3500小時，而我們的發動機只要求能滿足200～300小時的飛行時間。」有人機發動機在設計上考慮了高的可靠性和長的使用壽命，導致它們比用於一次性巡航導彈或執行少量任務的可消耗無人作戰飛機的發動機要昂貴得多。

因此瓦倫朱拉表示：「我們需要不那麼昂貴的發動機。這要求改變現在的範式。與一台可以不斷運轉的發動機相比，我們寧願接受失效。一台可以運轉50小時的發動機就足以執行5次任務，如果價格合適，那就足夠好了。」他說，低成本、短壽命發動機要求製造商採取新的業務模式，這種模式不會有維護、修理和大修（MRO）收入，而製造商的傳統模式是依靠MRO來回收研發投入。在新的業務模式中，製造商面臨的挑戰是將充分降低發動機的成本，以便在一年生產數百台發動機的情況下掙錢。

克拉托斯防務公司為AFRL製造了1架LCASD，同時自掏腰包製造了另外2架。後面兩架機中，1架用於試飛，另一架用於地面試驗並也可選擇用於試飛。瓦倫朱拉表示公司正在於其他潛在的客戶商談，並希望製造更多的飛機。美國特種作戰司令部有興趣將XQ-58A作為一種遠征無人機。瓦倫朱拉將該機描述為介於無人機和導彈之間的混合體。該機能夠被存儲起來在前沿地點進行預置，然後從存儲容器中拉出來執行多種任務。他說：「我們的創意是使之不需要基地級維護。如果它的完好性不再滿足飛行要求，你處理掉它即可。」

克拉托斯防務公司是在收購航空靶標製造商CEI公司之後進入可消耗無人機市場的。該公司延續了靶機業務，其靶機在損失前平均飛行6次。因此瓦倫朱拉說：「我們已在為我們的靶機業務製造可消耗飛機。」

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