無需降落：美軍研發激光充能技術可令無人機不間斷飛行

原標題：無需降落：美軍研發激光充能技術可令無人機不間斷飛行

　　參考消息網1月16日報道近日，據英國《每日郵報》網站報道，美國防部正計劃研發以「激光充能」為動力的「蝙蝠」無人機。當提到激光技術在軍事領域的應用時，人們會先和防空、反導及致盲等硬殺傷系統和效能聯繫起來，但實際上，激光技術在雷達探測、能量傳輸等其他方面也有發揮作用。那麼「激光充能」技術對未來無人機的作戰性能帶來怎樣的影響？本文就此為您解讀。

據英國《每日郵報》網站報道，美國防部計劃研發的這種新型激光動力無人機，將以蝙蝠和昆蟲為原型研製。這型無人跡具備更靈活的飛行性能，但與生物原型不同，在激光充能（又稱「激光充電」）技術進一步完善後，這些無人機甚至無需降落，可一直保持留空飛行。這種看似科幻小說中的新穎設計，實際早在6年前就已經得到了成功實踐。2012年7月，美國洛克希德-馬丁公司（下文簡稱「洛馬」）旗下的「臭鼬工廠」與激光動力公司共同研發了一種利用光纖供電系統，發射自由電子激光波束系統進行遠距離激光能量傳輸的新技術。資料顯示，該系統並已完成了地面風洞測試，內容包括在風洞內使用地基激光充能系統，為「潛行者」手擲式單兵無人機（該型機是「臭鼬工廠」專為美國特戰司令部研發，於2006年投入服役，最大續航時間超過2小時，實用升限4600米，已在阿富汗執行超過80次作戰行動）充能等。測試不僅大獲成功，而且成功將該型無人機的飛行時間增加到48小時以上，續航能力擴展了24倍。一個月後，洛馬公司網站報道稱，他們已經完成了激光充能型「潛伏者」無人機的一系列戶外飛行測試，以驗證該技術的可行性。

圖為加州理工大學研製的蝙蝠機器人

戶外測試表明，激光充能系統可以在晝、夜條件下為「潛伏者」無人機傳輸能量，而且不會受到強風和高溫影響（試驗專門選在偏僻沙漠中進行）。「潛伏者」在測試期間，安裝了一個輕型光電接收器和電源管理硬體，接收激光充電的最大有效範圍達600米。在激光能量傳輸時，該系統可以將波束跟蹤定位接收器的精度控制在厘米級，不僅不會破壞和影響「潛伏者」的正常飛行操作， 而且還不影響無人機進行盤旋、爬升等各種機動飛行。光纖激光充能技術由於光纖本身不會導電，不用擔心會遭受雷擊或短路影響，且在高電壓和強磁場環境下不會出現干擾。該系統唯一的不足在於激光充能系統的體積較為龐大，需要裝在一輛房車中。目前，洛馬公司宣稱他們的目標是將充能系統縮小到只有「2個行李箱」大小，以便特戰隊員攜帶。除單兵固定翼無人機外，在2013年5月，美國還進行了4旋翼無人機在垂直起降情況下的激光充能試驗。這種綽號「隱形塔」的充能系統，可利用激光在任意條件下為無人機充電，在地基充能系統能源充足的情況下，可實現令無人機不間斷飛行。

除美國外，俄羅斯也於2016年10月完成了激光充能試驗。據俄新社報道，俄「能源」火箭航天公司成功地利用激光充能系統在一小時內，為1.5千米外的手機充了電。試驗主要在兩棟建築物之間進行，其中一棟樓是「能源」公司位於莫斯科郊區的大樓。在試驗中，試驗人員在這棟樓的6樓安裝了激光充能裝置，並在1.5千米外的另一棟樓的樓頂安裝了總長10厘米的導光板（可對激光進行精確感應），並接入常規行動電話的充電埠，可藉助專門的儀器設備將激光能量轉化為電能。俄方人員接受採訪稱，該技術未來將用於為無人機或人造衛星等航空航天裝備進行遠程充能。

從美俄兩國的試驗可看出，激光充能技術在未來軍事和航天領域都具有極大的發展潛力，可預見其在未來最大應用之一，就是可以近乎無限地延長軍用無人機的續航時間（只受搭載平台的激光能源限制）。一旦激光充能裝置的技術得到完善並使其尺寸大幅縮小後，該裝置可以安裝到裝甲車、戰艦甚至運輸機上，為飛行中的無人機群進行「充能作業」，就像今天的空中加油一樣。與空中加油不同的是，激光充能系統不僅可以同時為多架無人機充能，而且無需要求無人機必須保持編隊或固定航線飛行，無疑能大幅提升無人機和充能平台的作戰靈活性和戰場生存能力。此外，激光充能系統不僅能為無人機補充飛行用的燃料，甚至還可以包括武器，例如定向能武器所需的能源。或許在不久的將來，過去科幻電影中設想的無需降落，還能連續多天作戰的無人機群會成為現實，人們對此將拭目以待。（文/黃晉一）

陸基車載發射十分簡便，就像垂髮導彈一樣直接將「先驅者」無人機（摺疊狀態）彈射出去（左小圖），之後「先驅者」會在空中像變形金剛一樣展開為飛行狀態，啟動頭部發動機，轉入水平飛行（右小圖）。

轉入水平飛行後的「先驅者」就可作為地面「武士」戰車的空中耳目在前方偵察了。

「先驅者」也能從潛艇上發射，直接通過現有的VLS垂髮單元或魚雷發射管均可。大圖為機敏級攻擊型核潛艇發射「先驅者」模擬圖，紅圈標出的是垂髮放出的發射容器，左上小圖展示了發射容器上浮到海面後，會展開一個花瓣形的穩定器，之後再利用壓縮空氣（或火藥）彈射無人機，這樣不會暴露潛艇自身位置。

「先驅者」還可以採用空投方式釋放，空投容器尺寸甚至比反潛聲吶浮標都要細小，連EH-101「灰背隼」直升機都能掛載多架。相當於一架反潛直升機就能攜帶一個反潛無人機隊，大幅增強了作戰效能。

空投後，發射容器尾部會先釋放減速傘（左小圖），之後再開啟頭部釋放無人機（右小圖）。

自由下落過程中，「先驅者」會迅速展開機翼，轉入水平飛行狀態。

圖為現實中的「先驅者」水下發射測試視頻截圖，可見花瓣式穩定器已展開。

在壓縮空氣作用下，「先驅者」無人機被疾速彈射出水，此時機翼已開始展開（左小圖），似乎就是在幾毫秒內，無人機就已轉入飛行狀態。

「先驅者」飛行速度可達到每小時92.6公里，滯空時間兩個半小時。圖中可見頭部發動機啟動後，「先驅者」進入巡航狀態，隨後就可利用尾部攜帶的小型光電感測器向後方控制員傳回高清光學電視或紅外圖像，右下圖為「先驅者」傳回的實時地面視頻，清晰度足以識別地面停放的車輛及周圍的人員。

圖為「先驅者」傳回的視頻影像截圖，足以分清車輛種類以及周圍的人員。

在英國國際防務裝備展會現場，洛馬展台還專門展示了「先驅者」無人機從摺疊狀態轉入飛行狀態全過程的動態展示模型，左小圖為「先驅者」摺疊狀態。右小圖為高度爬升的同時，「先驅者」展開了摺疊主翼。

即將轉入水平飛行前，開啟頭部推進器，位於尾部的光電感測器也已啟動。

動態展示架一旁就是靜態展台，從左至右依次為，「先驅者」發射容器，無人機本體，以及單兵攜帶型遙控終端。

控制終端十分輕便，外形酷似掌上遊戲機，中間設有高清觸摸屏，用於遙控無人機航向，並監控其傳回的實時視頻影像。

（2017-09-15 08:47:06）

P-8A由美國波音公司基於波音737系列客機改進而來，主要用於取代服役多年的P-3C反潛機。P-8A在波音737-800型的機身上，加裝了737-900型的主翼，動力系統則沿用2台CFM56-7B27A渦扇發動機。由於是由現役的民航客機改進而來，P-8A在研發階段能夠嚴格控制成本，以較高的經濟性獲得了美海軍的青睞。 圖為P-8A彩色剖面圖。

圖為P-8A正面特寫照。

P-8A機長39.5米，翼展37.6米，機高12.8米，最大起飛重量85.8噸，最大巡航速度每小時907千米（比P-3C高20%），最大作戰半徑2222千米，在執行反潛巡邏任務時，可連續滯空4小時。

圖為P-8A「海神」（前）與P-3C「獵戶座」巡邏機編隊飛行。

作為美海軍的最新反潛機，P-8A搭載多種先進電子設備，最大亮點就是位於機頭的AN/APY-10有源相控陣雷達。該雷達以X波段工作，最大探測距離大於100千米，主要用於搜索水面目標以及處於潛望深度的潛艇，也可探測空中目標。該雷達具有高解析度合成孔徑雷達（SAR）掃描模式，可同時跟蹤256個目標，是P-3C雷達性能的8倍。圖為P-8A總裝線上，工人正在檢查已安裝好的AN /APY-10雷達。

圖為P-8A技術參數剖面圖。

圖為美海軍公開的P-8A巡邏機內部畫面，可見大型綜合顯控台，可同時顯示來自多種不同感測器的情報。一架P-8A可監控64個被動聲吶浮標和32個主動聲吶浮標，綜合反潛效能相當於3架P-3C。

武備方面，P-8A總計搭載有11個武器掛點，5個位於機身後部的內置武器艙內，6個為翼下外掛點，可搭載的武器彈藥包括AGM-84「魚叉」反艦導彈、「斯拉姆」ER防區外巡航導彈、Mk54輕型魚雷以及多種制導炸彈、水雷等，武器配置基本與P-3C相同，但P-8A的最大載彈量達15噸，P-3C僅為9噸。圖為P-8A進行連續投放3枚「魚叉」反艦導彈試驗。

P-8A機艙內搭載了先進的多功能顯控台，可讓機組人員實時處理多種信息。

P-8A的一大「獨門絕技」是是配備了由洛-馬公司研發的「高空反潛戰武器概念」（HAAWC）系統，在MK54魚雷上加裝了「遠射滑翔翼適配器套件」，使普通魚雷能像遠程滑翔炸彈一樣，從高空滑翔下降到正常發射高度後再入水。配備了HAAWC系統後，P-8A可從9100米的高空直接投放魚雷，在GPS衛星的制導下，攻擊敵方水面艦艇或潛艇，而無需冒險接近到敵方防空武器射程內再開火，大大提高了機組人員的生存性以及攻擊突然性。

除自身具有較強探測能力外，美海軍研究辦公室還耗資890萬美元，授權英國BAE系統公司研發一種能從P-8A上直接發射的UTAS小型無人機，其搭載有專門用於反潛的「磁異常探測器」（可通過測量磁場變化，發現水下航行的潛艇），可自動向P-8A傳送數據。P-8A搭載無人機後，無需下降飛行高度，就能獲得關鍵目標數據，大幅提升了該型級的生存性和監視能力。 圖為「無人瞄準航空系統」（UTAS） 空射小型無人機。

除自身可發射小型無人機外，P-8A還能與MQ-4C「人魚海神」（海軍型「全球鷹」）遠程監視無人機聯網作戰，可通過專用機載通用數據鏈為後者提供實時的海上以及海岸情報、偵察以及監視（ISR）目標數據，協助P-8A追蹤和攻擊潛在目標。MQ-4C的最大航程超過3700千米，最大續航時間超過24小時，一次執行任務就可覆蓋700萬平方千米的海域。

圖為美海軍P-8A與空軍RC-135電子偵察機、偵察衛星以及海軍航母打擊群協同作戰示意圖。

圖為P-8A外掛2枚「魚叉」反艦導彈試飛。

P-8A釋放熱焰彈資料圖。

（2017-01-18 08:17:00）

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