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美海军陆战队发展无人运输系统降低后勤补给风险

译自:美国《海上力量》杂志2010年8月刊
作者:奥托•克莱舍
编译:知远/战舰


[知远导读]
为了减轻陆战队员的后勤负担,提高后勤补给线的生存力,美国海军陆战队正在实施两项无人或者遥控系统的研发计划。一项计划名为“地面无人支援替代”,改装一种通用越野车辆,验证型车辆正在夏威夷进行测试。另一项计划意在发展向前沿部署部队输送补给的无人直升机,目前,K-MAX和波音公司的团队已经获得了发展合同,进行相关的研制工作。文章编译如下:

美国海军陆战队正在实施两项验证计划,让无人系统或者遥控系统(目前主要用于侦察和一些武装任务)充分发挥潜力,执行重要的战斗后勤任务,保护部队和士兵的安全。
这两项验证计划,一项是一种地面车辆,一项是一种旋转翼无人航空系统。海军陆战队实施这两项计划的目标在于减轻陆战队员在战斗中的负重,降低他们遭受简易爆炸装置杀伤的风险,减少补给链上的卡车中埋伏的可能性。
地面车辆计划由弗吉尼亚州匡提科的海军陆战队战斗实验室负责,称为“地面无人支援替代(GUSS Ground Unmanned Support Surrogate)”计划。根据计划,一种商用型6×6通用越野车辆将接受改装,获得自动或者遥控操作能力。验证车辆目前正在夏威夷的野外试验场进行测试。
航空计划也是由海军陆战队战斗实验室负责,寻求发展一种可以在地面和空中运输十分危险的区域向前沿部署部队运送补给的无人直升机。海军航空系统司令部已经向工业界发布了一份建议征求书,希望可以让新系统在下一年和海军陆战队员一起部署到阿富汗战场。
这两项计划都源自美国驻阿富汗海军陆战队的紧急需求声明(UNS  Universal Needs Statements)。阿富汗战场简易爆炸装置的大量使用和频繁的塔利班攻击,使得由卡车进行的再补给和直接战斗行动一样危险。
海军陆战队战斗实验室一位项目军官阿道扬•弗朗兹(Adorjan Ferenczy)上校表示,“地面无人支援替代”原型车辆目前正在进行测试,以确定其在执行四种不同任务时的表现。
“地面无人支援替代”车辆可以为一个执行步行巡逻任务的步兵排携载1800磅的重装备和补给,从而可以大大减少地面部队的行动负荷。这种车辆还有一个蓄电池充电器,减少了车载无线电设备和其它电子装备需要的另外的电力来源的负担。
弗朗兹透露,一个步兵排可能将配置4台车辆,每个班1台。


图1,这是“地面无人支援替代”车辆,一种由6×6通用越野车辆改装而成可以自动行进或者摇控行动的车辆,可以为步行巡逻中的一个步兵排运送重装备和补给,可以提供能源或者执行侦察任务。

作为一种机械化“骡子(pack mule)”,“地面无人支援替代”车辆可以根据植入其制导系统的计划好的路线来自动化行动,或者以一种“跟随”模式行进:由1名陆战队员操作一台便携式装置,“地面无人支援替代”车辆随着该装置行进。
海军陆战队战斗实验室首席机器人工程师布伦特•阿扎尔利(Brent Azzarelli)透露,第二种模式中,“地面无人支援替代”车辆距离陆战队员操作手将有一段距离,通过一种以光学探测和测距传感器(Light De tection And Ranging sensor)为基础的障碍物规避系统来选择最佳行进路线。
为了减少有人驾驶补给车辆面临的威胁,“地面无人支援替代”车辆将可以通过自动导航,从补给站点向孤立的小规模部队行进,实施再补给。
和现有相对较小的无人地面车辆相比,“地面无人支援替代”车辆可以以更长的续航力执行侦察任务。这种车辆不仅可以依据计划好的路线自动执行补给任务,也可以自动执行侦察任务。这种车辆可以由1名海军陆战队遥控,通过彩色光电摄像机传送的图像来监控车辆的行进。
“跟随”模式中使用的装置被称为“路视(Waysight)”,“地面无人支援替代”车辆引导系统由TORC技术公司和弗吉尼亚理工学院(Virginia Polytechnic Institute )和州立大学(弗吉尼亚技术)联合研制,这两家公司都位于弗吉尼亚州的布莱克斯堡。“路视”可以用来为导航系统编程,也可以用来遥控车辆。
弗朗兹表示,“地面无人支援替代”车辆还可以用来撤退2名受伤的陆战队员。当然,那种情况下车辆可以由人来驾驶。
“地面无人支援替代”车辆项目由海军陆战队战斗实验室、弗吉尼亚技术公司、TORC技术公司以及海军水面战中心联合负责,发展了不到2年的时间。该项目以一种成熟的“北极星(Polaris)”六轮全地形车辆为基础进行改装,改装了计算机、导航和通信系统、光电摄像机和蓄电池充电器。
目前已经有4台该型车辆被运到了夏威夷用于7月份多国环太平洋演习中的“有限目标试验4”(LOE Limited Objective Experiment 4)。海军陆战队战斗实验室后勤战斗单元方面的主管帕特里克•雷诺(Patrick Reynolds)少校表示,“有限目标试验4”是“增强型连队作战(the Enhanced Company Operations)”作战概念验证最后的试验,主要是检验分散的小型部队在战场上的表现。
阿扎尔利表示,目前海军陆战队对像“地面无人支援替代”这样的车辆还没有正式的需求,但是对紧急需求声明中的需求却很迫切。他还表示,海军陆战队战斗实验室希望其工作可以影响到海军陆战队内部的需求。
货物无人航空系统计划源自1998年的多军种联合项目。海军陆战队2008年8月在阿富汗提出了“让卡车离开公路”的口号,使海军陆战队的重点放到了对紧急需求声明中的迫切需求上。
经过初步验证之后,海军陆战队2009年4月和K-MAX公司以及波音公司签署了进一步发展合同,金额分别为86万和50万美元。诺思罗普•格鲁曼公司的MQ-8B“火力侦察兵”旋转翼无人机也参与了初期的试验,并已经作为海军一种先进的情报、监视与侦察平台来发展。

图2. 卡曼航空公司和洛克希德•马丁公司组成的联合团队研发的无人直升机在美国陆军位于尤他州的达格韦(Dugway)试验场进行试验,主要检验其自动化和摇控飞行的能力。

K-MAX团队将卡曼航空公司的有人驾驶K-MAX “布罗(Burro)”通用直升机和洛克希德•马丁公司发展的任务交战和控制系统相结合,产生了一种“非强制有人驾驶(optionally manned)”的飞机,可以自动化飞行、远程控制或者飞行员驾驶飞行。
波音公司的方案使用的是A160T“蜂鸟(Humingbird)”无人直升机。该公司发展一种革命性的无人直升机已经有10年的时间,这是其中由涡轮机提供动力的一种型号。
今年1月份,这两种系统都在美国陆军位于尤他州达格韦试验场进行了一系列试验,主要检验其自动化和遥控飞行能力。这两种系统必须要展示其在12000英尺高空吊挂1500磅负载,在6个小时内飞行两个150海里的往返航程运输3000磅物资的能力,而且还要具备在飞行过程中接收和执行新的任务计划的能力。

图3.波音公司的A160T “蜂鸟”无人直升机使用了“转速优化旋翼(optimum speed rotor)”技术,可以为了不同的飞行高度和巡航速度来改变旋翼的旋转速率。

设计团队表示,有人驾驶的K-MAX无人机,拥有不同寻常的交叉式双旋翼,广泛应用于搬运和工业部门。该型机可以在海面上吊运6000磅的物资,可以在15000英尺的高空吊运4300磅的物资。
根据其方案和耗费情况,K-MAX团队后来展示了该型机通过降落伞方式来自动运输补给的能力。该型机使用从一个吊货索环附件上拆下来的军用低空货物装卸滑槽在离地面300到400英尺的上空实施了11次精确的货物空投。通过一种四吊钩的“旋转木马(carousel)”式适配器,它在一次任务中实施了四次独立的空投。
波音公司的A160T从一开始就是作为无人机系统设计的,使用了一种独特的“转速优化旋翼”技术,可以改变旋翼的旋转速度以适应不同高度和巡航速度的需要。根据波音公司的说法,这使得流线型外观的飞机可以比现有的直升机飞得更高更远,盘旋更长时间,而且行动起来更安静。
2002年,弗兰蒂尔系统公司(Frontier Systems Inc.)发展了一种使用活塞式发动机的飞机。波音公司自己拥有的喷气式动力型号的飞机于2007年6月首飞。试验型飞机已经不间断飞行了18个小时以上。波音公司承诺这种飞机可以飞行2500海里,续航时间在24小时以上,并可携载300磅重的传感器负荷。它的飞行高度还可以达到30000英尺,比现有的任何直升机飞得都高。
在货物无人机试验中,A160T飞机可以运送1吨以上的物资。
美国特种作战司令部已经签署合同,采购20架A160T无人机,主要用于情报、监视与侦察任务。
海军航空系统司令部货物无人机一体化产品团队(Cargo UAS Integrated Product Team)负责人艾里克•普拉特森表示,海军航空系统司令部将为海军陆战队采购飞机,5月10日已经发布了一份需求方案说明书,其选择并不局限于K-MAX或者A160T,如果有其它更合适的飞机,也可以列入考虑之内。
海军航空系统司令部在需求方案说明书中表示,它希望获得使用悬吊式装置、最低装载量在750磅的“政府拥有、合同管理(GOCO Government Owned, Contractor Operated)”的货物无人航空系统。将来的这样一套系统将包括2架或3架飞机以及相关的地面支援装备。
需求方案说明书指出,赢得合同的承包商将为部署执行货物运输的陆战队无人航空器中队提供操作和维护服务。
普拉特森表示,合同有望于需求方案说明书发布之后6个月内签署,系统的部署有望于之后9个月内实现。
需求方案说明书写到:“无人航空系统必须已经经过完整的系统层级的飞行验证,可以按照即时部署的需求向已部署作战部队提供支援。”
诺思罗普•格鲁曼公司正在与贝尔直升机公司合作研制一款动力更强劲的无人航空系统,但是需求方案说明书列出的需求和时限可能使该公司的方案不能入围参与竞标。
诺思罗普•格鲁曼公司的方案被称为“火力-X(Fire-X)”,主要是将贝尔407有人驾驶直升机通过加装为“火力侦察兵”研制的无人操作和控制系统,改装成一种无人机。
诺思罗普•格鲁曼公司圣迭戈航空航天系统部负责海上无人系统的业务发展主管约翰•凡布列邦特表示,“火力-X”无人机的能力是其它候选系统所没有的,比如说装载内置负荷的能力以及吊装运载货物的能力。
凡布列邦特指出,这将意味着敏感的货物可以通过内置运载来进行保护。“火力-X”无人机可以做多次悬停,而不是一次悬停即投放完整的吊挂载荷。“火力-X”无人机在安装外置挂箱之后,就可以在得到较好防护的条件下撤退伤员。
凡布列邦特表示,该团队计划于今年年底飞行“火力-X”无人机。
他说:“这种飞机对海军或者海军陆战队来说是否足够好还有待观察。”
凡布列邦特并没有说明,如果“火力-X”无人机不能获得海军陆战队货物无人机合同,该公司是否会提供“火力侦察兵”无人机作为一种选择方案。
在美国陆军实施的试验中,“火力侦察兵”无人机已经展示了其自动运输货物的能力,能够吊挂运载800磅以上的物资。(全文完)


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