隨著國外無人機在局部戰爭中的廣泛應用,我國也在加快無人機的使用和部署。美軍在《2020 年聯合設想》中提出了“主宰機動、精確交戰、全維防護、精確保障”四大作戰原則,這是美國歷史上第一次將保障方案與作戰方案并肩提出。因此,無人機系統的 保障方案是根據使用方案來確定的。
本文通過分析國外典型無人機的使用和保障情況,提出我國應重視和加強無人機保障體系的建設。
“捕食者”無人機系統保障系統
1套“捕食者”無人機系統包含4架飛機,1個地面控制站,1個Ku波段衛星通信終端以及1套保障設備。“捕食者”地面控制站系統主要由任務控制站、起降控制站和數據鏈地面數據終端組成。
“捕食者”有兩種運行模式:前沿集中式和遠距分離式。
前沿集中式:所有無人機系統都部署在前方主要運行基地,美國空軍早期和當前的陸軍采用這種方式。遠距分離式:負責起飛和著陸操作的地面站部署在前方,負責任務飛行控制的地面站則部署在美國本土。美國空軍目前采用這種方式。
2002年夏以前,協助執行伊拉克南部禁飛區行動中,“捕食者”全部部署在科威特。 2002年以后,美空軍通過試驗發現地面操作人員可以在本土完成對“捕食者”的遙控操作,這樣就形成了分離操作的模式。
美空軍中、遠程無人機采用兩級維修:基層級維修為無人機提供原位維修,主要借助BIT將故障隔離到LRU。在本維修級別不需對設備進行校驗和校準。基地級維修主要承擔:核查SRU/LRU故障,隔離并修理有問題零件,將修理好的單元送倉庫保管等。
由于“捕食者”無人機部署地點通常在偏遠地點,其保障要求是備齊所有基本物品,滿足30天使用。其常用到的一些檢測和保障設備包括地面檢測設備、托架、系留裝置、空調車、電源車、機翼對接用叉車、牽引車等。
“捕食者”的訓練和保障體系主要由任務機組人員訓練系統、戰斗人員訓練系統、由地面控制站發展成的訓練系統、地面控制站基礎設施訓練系統、室內訓練系統、技術數據服務系統、室外操作保障系統、飛行器維修測試站等模塊構成。
其中,“捕食者”任務機組訓練系統(PMATS)是世界上最先進的高保真模擬訓練系統之一。PMATS創造了一個全沉浸式的高保真環境,可支持 操作員資格的取得和任務預演訓練。PMATS系統還逐漸從支持訓練演變成支持真實的軍事任務,使無人機系統融入到有人機系統,實現一體化戰略。“捕食者” 中隊人員配置為65人,這是保證“捕食者”能夠執行任務的最少人員。
2009年由美國空軍牽頭發布了“無人機系統機場規劃與設計標準”的工程技術函(ETL),為美國國防部當時已部署的無人機系統的使用提供了機 場規劃和設計的指導和標準。根據無人機尺寸、轉彎半徑、重量和起飛著陸距離等相關特性,對跑道的長度、寬度及路面等級等提出相應的要求。“捕食者”、“收 割者”等無人機要求的機場為UFC3-260-01文件中的A類,適用于小、輕型飛機。“全球鷹”要求的機場為B類,主要用于大、重型飛機。ETL補充了 無人機理論跑道長度和寬度。ETL補充了無人機理論跑道長度和寬度,“收割者”和“捕食者”對跑道長度要求分別為2000米和1400米。
ETL對無人機機場的要求增加了必須布置在機場附近的無人機保障設備要求,比如地面控制站(GCS)、衛星通信鏈路、地面數據終端(GDT)和配套設備如加熱、通風、空調(HVAC)系統和發電機。
按照美國的現行制度,無人機機場的建設主要分為三個方面。首先,需獲取土地使用權和空域許可權;其次,按照機場類型,做出相應設計和規劃;最后,分別對跑道、滑行道、牽引滑行道、機庫前停機坪和其他路面進行設計和建設。
美國現在的無人機機場主要分為:一、無人機和有人機混用的機場;二、僅用于無人機的機場。對于無人機和有人機混用的機場,無人機的跑道須同有人機的跑道分開,并保持安全距離。僅有無人機跑道的機場,需要使用字母U在其跑道編號上方對其進行標識。
跑道的設計主要涉及兩個層面:第一個層面主要考慮跑道位置、空中導航障礙物和跑道方向;第二個層面主要是對跑道自身進行詳細設計。
對跑道自身進行詳細設計包括:跑道主面、跑道末端、保險道、滑行道、跑道側安全道、凈空區域,以及進場與離場面。
美國無人機的??吭O施主要有三種:停機棚、系留區、維修機庫和野外維護機庫。
主要包括無人機的操作、停放和存儲的庫房和場地,進入道、停機坪、連接滑行道、地面站停放點、機體包裝箱停放點、燃油加油車行駛通道等。
“捕食者”無人機拆卸后整個裝入包裝箱,再運往目的地。一套“捕食者”無人機系統由一架C-130貨機完成空運。一般一套為4架無人機,滿足3架連續覆蓋、第4架備份。準備時間不超過24小時,抵達部署地后達到可用狀態不超過24小時。
“全球鷹”無人機系統保障系統
“全球鷹”無人機系統包括用1架無人機、1套地面控制單元、1套綜合任務設備和1套綜保系統組成。地面控制單位由發射與回收裝置(LRE)和任務控制裝置(MCE)構成。綜保系統包括保障設備/工具、維護檢測設備、轉場運輸、訓練和培訓等。
美海軍計劃購買50~70架RQ-4N,將駐扎在全球5個基地。每個基地裝備5~6架無人機以確保在15000米以下空域的海上情況觀察。
雖然“全球鷹”在實戰中表現出色,但也暴露出不少問題:
通信帶寬問題,由于偵察數據量巨大,大約60%的美國軍用衛星通信由民用衛星提供,伊拉克戰爭期間甚至達到了84%。使用民用衛星傳輸,帶來抗干擾和圖像數據加密問題。
海量數據使用問題,如何快速地從大量無用的圖像信息中提取真正有用的情報,已經成為“全球鷹”系統急需解決的一個關鍵問題。
始終突出人的主導作用,根據戰場變化,由經驗豐富的控制人員決定其最佳飛行路徑,重新定位傳感器。
“全球鷹”開發了一種敏捷保障方案。該方案包括開發實時維修網絡,利用商務技術和供應商戰略伙伴關系實現關鍵供應品的反復供應,減少零備件庫存等要素。通過采用敏捷保障方案,“全球鷹”的壽命周期費用(LCC)減少了220 萬美元,無人機可用性提高了20%。
“全球鷹”常用到的一些檢測和保障設備如地面綜合檢測設備、托架、系留裝置、空調車、電源車、牽引車等。“全球鷹”主要以中隊建制進行配置,為 滿足24小時執行任務的要求,需要各類人員的基本數量為52人,若考慮裝備多架無人機、通信協調、SAR圖像處理和分發、EO/IR圖像處理和分發等人 員,則實際需要70人以上。
美國空軍根據“全球鷹”的尺寸、轉彎半徑、重量和起飛著陸距離等相關特性,對跑道提出相應要求。ETL里詳細規定了“全球鷹”RQ-4B停機坪 的牽引道寬度為50米,兩架無人機機翼之間的間隙為3.4米等。此外還對無人機的8個具體系留點(左右機翼各3個,機身2個)位置進行了詳細說明,并提供 了系留環的具體樣式。
用于停放和維護“全球鷹”的分別為永久性機庫和使用維護庫房。
“全球鷹”的綜合檢測主要是針對基層級飛行前準備和日常維護,采用地面便攜式設備。
當無人機執行飛行任務時,操作人員利用該綜合檢測設備對慣導進行導航初始化,并裝訂飛行參數,包括駛入滑跑起始點的軌跡參數、起飛機場參數、飛行航線、著陸機場參數等。
美空軍空戰司令部計劃建設“全球鷹”作戰中心,位于加州比利空軍基地。作戰中心每個房間配備一組飛行員和傳感器操作員,負責管理某個任務區飛行的“全球鷹”,并只向各自任務區的司令部匯報,通過縮小前線部署規模節省了使用維護資金。
“全球鷹”的地面站可分開部署在不同位置使用。如LRE 部署在作戰飛行地區,而MCE 則可留在司令部所在地或主作戰基地。“全球鷹”地面站可做到在接到轉移命令24小時內完成拆分,到達新駐地后24小時內完成重裝。
支持“全球鷹”30 天自主飛行作戰部署所需的全套人員設備用3 架C-141B或2架C-17或1架C-5B運輸機完成裝運。
國外典型無人機系統保障情況啟示
實戰中總結。國外無人機尤其美國無人機大量投入實戰使用,其保障方案與使用方式密切相關;具有跨區域部署、機動靈活的保障能力;重視模擬訓練功能、通信與信息安全能力、信息處理能力和指揮控制能力的建設。
注重效費比。提高經費利用效率和裝備的作戰效能是美國國防部各采辦項目辦公室追求的兩大目標。美國防部正在修改傳統的保障標準和規范,應用的重點之一就是采用PBL(基于性能的保障)方式。
通用化建設。為提高戰場適應能力,我國無人機的保障體系應具有通用化要求,既包括對已裝備和即將裝備的各型無人機的保障系統進行通用化要求,也包括對無人機和有人機保障系統的通用化要求。
靈活的編制。為適應無人機快速、靈活的作戰特點,建議我國無人機的使用部隊成立類似旅的編制,并擁有幾套無人機系統。為提高機動性,應該有獨立的保障車,并帶有電源、常用的搶救設備、牽引設備,這給無人機的使用帶來方便。
探索與發展。國外無人機的使用方法和保障模式也是在探索和發展中,其保障體系也沒有納入有人機保障體系,而是在現有有人機保障體系的基礎上進行補充。像自主式后勤保障、故障預測與健康管理等先進的保障系統理念與技術也是在F-35等四代機上才開始引進實施。
建立我國無人機系統保障體系,應充分借鑒國外典型無人機保障系統建設的經驗和教訓,并同時加快我軍對各型無人機的訓練和使用,積累我軍實際使用經驗,改進和完善我國現有軍機保障體系,逐步建立我軍無人機系統保障體系。