突破新天地：高空飞行器的新挑战

▲“鬼眼”无人机

▲以色列的燃料电池无人机概念

▲“太阳神”高空无人机

为了靠高度保证生存力，U-2已经俨然是一架怪异的“大风筝”，但防空导弹的射高向上延伸并不是问题，将再入的洲际导弹弹头和地球轨道上的卫星击落也已经实现。不过，现在的局面并非入侵—击落那么简单，一方面，新技术革命提供的观测装备有了长足进步，不光可以用在合法飞越的卫星上，也可以使飞机在国际空域完成侦察。另一方面，冷战后的世界也不是两强对峙，美国面临的多数对手并无防空能力。

与高速而有规律飞行的弹头和卫星不同，在高空飘浮不定的新型飞行器的探测和击落反而具有新的难度。10～50千米之间的平流层（也称同温层）大气稳定，从无恶劣天气，可以从容久留。

因此，这个曾被称为“高高空”的领域近年又出现了“临近空间”、“近太空”（20～100千米）、“亚轨道”（35～300千米）等新名词，成为军事技术争夺的新高地之一。当然，热闹之中千万别忘了，物理原理的限制是永远不变的。如此大的范围内，依靠火箭式推进的高速进行弹道式飞行，则无法长时间滞空，依靠吸气式发动机和空气动力翼面的巡航式飞行则很难超过30千米，真正能在大范围停留的只有气球、飞艇或超轻重量的太阳能飞机等特种飞行器，代价当然是机动性很差。

▲“全球观察者”无人机作战概念

▲“全球观察者”无人机

▲“秃鹰”II太阳鹰

前述的波音公司“秃鹰”无人机1989年创下了56小时的无人机续航时间世界纪录。由于项目取消，这种耗资4亿美元的原型机于1990年封存。从2004年开始，波音公司又在此机型基础上开发大型氢燃料动力高空长航时无人机。2010年7月，波音公司展示了可在19800米高度飞行96小时的“鬼眼”氢动力高空长航时无人技术验证机。该机翼展45.7米，装有两台单台功率150马力的2.3升四缸发动机和轻型绝热液氢箱，巡航速度约278千米/小时，有效载荷204千克，目标是连续飞行7～10天，主要用于通信和持久情报、监视和侦察任务。

▲“西风”无人机

▲“V形艇“方案

▲▼▲“阳光脉冲”无人机

美国AV公司也推出了“全球观察者”高空长航时无人机的全尺寸样机。该机翼展53米，全复合材料制成，通过一台液氢/液氧发动机发电，供4台电动机推动螺旋桨飞行，可在16764～19812米高空连续飞行7天，能观察直径966千米、面积72万平方千米的地面。除国防部和NASA公开参与外，这项联合能力技术验证（JCTD）计划所需的1.2亿美元据信来自包括中情局在内的6家政府部门，2005年就试飞过翼展15米、采用氢燃料电池的原型机。该机182千克的有效载荷包括通信中继、战术气象监测，以及情报、监视和侦察装备，今后可增至454千克。

▲洛·马公司的LEMV设计方案

▲“臭鼬”工程队提出的浮空侦察雷达方案

2010年7月8日，瑞士的“阳光动力”号（HB-SIA）太阳能动力无人机也首次完成了跨昼夜飞行。全部由碳纤维制成、翼展63.4米的HB-SIA装有12000块太阳能电池板。在26小时连续飞行中，该机先升至8500米高空充分充电，然后缓慢降至1500米高度过夜。(www.xing528.com)

2010年9月，波音公司的另一个技术方向——“太阳鹰”（Solar Eagle）太阳能/电力驱动高空长航时无人机也赢得DARPA“秃鹰II”计划的8900万美元合同。该项目的目标是利用功率5千瓦的发动机，携带454千克载荷，留空时间长达5年。

▲MAV6“蓝魔”飞艇

▲“女妖凝视”系统

在“太阳鹰”项目上与波音公司联手的是英国QinetiQ公司，他们其实早在2006年7月底就在美国成功试飞了世界第一种太阳能无人侦察机“西风”。该机翼展16米，重327千克，利用太阳能和40个锂电池，其中一架连续飞行时间提高了3倍，达到18小时，包括7小时夜间飞行，高度也达到10973米。另两架还成功试验了通信中继和光电/红外侦察装置。一架“西风”的成本只有100万欧元，目标是最长留空时间可达3个月，照片分辨率0.25米。

▲“火鸟”侦察机

▲“火鸟”侦察机

飞艇早已用于边境监视等领域，美国空军太空战中心（SWC）早在2004年就考虑在高度约20～100千米的近太空空间部署侦察平台，为战地指挥官提供自己能控制的持续远程侦察能力。当时设想采用气球携带至少22千克的传感器，在30000米高度，距布放地点320千米范围内活动。美国空军太空战斗实验室也考虑过类似平台，一个方案是“天站”（SkySite）自由漂浮气球网，另一个是由“V形船/上升者”气球族组成的近太空机动飞行器（NSMV），后者研制了长度从6米到53米的原型机，可携带45千克载荷，在36576米高度活动5天以上，飞行370千米。

2010年11月，美国陆军开始了投资5.17亿美元的LEMV（长航时多情报飞行器）计划。诺-格公司提供的方案长91米，以英国HAV公司开发的HAV304非刚性复合飞艇为基础，有60%的升力来自气体浮力，40%的升力来自气动外形。四台“百夫长”发动机，使它能达到巡航高度6096米，航程4023千米，最大速度148千米/小时。该方案可由一名飞行员驾驶，或由飞行员在地面遥控，也能在全球范围自主指挥控制。利用视频、地面移动目标指示雷达、电子侦察和无线电中继设备，LEMV能在指定位置或半径3.5千米的指定范围内持续侦察21天。最大有效载荷还可以从1134千克增至3175千克，电源可从16千瓦增至73千瓦，留空时间可增至一个月。

参加LEMV竞争的还有洛-马公司的HALE-D高空飞艇，直径21米，可携带22.7千克的侦察设备，在21000米高空停留两个星期，2011年夏开始试飞。

▲“海神”试验机为美国空军试验MP-RTIP雷达

▲“海神”试验机

▲“海神”试验机试飞

▲“海神”试飞

计划开始9个月后的2011年3月，美国空军与MAV6公司也签订了价值8620万美元的合同，将第2批次“蓝魔”飞艇部署到阿富汗，验证其能否代替固定翼飞机的监视任务。与LEMV不同，“蓝魔”采用传统飞艇设计，长113米，有效载荷舱长7米、宽3米、高2.1米，侦察设备将包括“女妖凝视”系统、自主实时地面全域监视成像系统、地面移动目标指示器和电子侦察设备。它将作为一个庞大的监视网络的母艇，与其它飞艇和MQ-9“死神”无人机共同连续监视广大区域。“女妖凝视”系统2011年初刚刚在MQ-9上试用，其10个照相机孔径相当于一双“不眨的眼睛”，能持续监视大片区域。

诺-格公司则充分利用了2007年全资收购的缩尺复合材料公司擅长低成本快速开发创新机型的优势，从2009年2月起秘密开发“火鸟”侦察机。“火鸟”长10.36米、重2267千克，采用经典的双尾撑布局，升限9144米，无人模式下续航力达40小时，但也可有人驾驶。借助模块化的内部机载设备舱，它可以同时携带高清全动摄像机、光电/红外传感器、电子侦察/测向设备和通信中继设备，还能在数天内更换新设备。

此前，缩尺复合材料公司还开发过“海神”长航时无人机，设想在约19812米高空进行长达15小时的电子侦察，3架飞机交替，就能替代卫星，全天监视一个地区。