台军“腾云”无人机作战能力浅析

2021-05-26 09:31
无人机 2021年6期
关键词:改进型中继设备

78102部队

“腾云”无人机是台“中山科学研究院”研制的一种中空无人机,可挂载光电/红外任务载荷、电子侦察设备和攻击武器,拥有良好的侦察性能,具备遂行多种军事行动能力。本文主要从研制历程、基本性能、任务载荷和武器配置等方面介绍“腾云”无人机发展概况,并对其作战运用、能力短板、对我方可能产生的威胁展开分析。

近年来,台湾一直在推进无人机发展,一方面与美国加强军事合作,寻求美国技术支持并从美国采购装备,与美国达成购买MQ-9等先进无人机协议;另一方面,自主开发了“锐鸢”等无人机型号。但台湾无人机通信、导航、武器等技术尚不成熟,列装台空军的“锐鸢”无人机在实际作战中出现诸多问题,之后不得不移交海军管理。

无人作战样式正在深刻改变战争形态,为积极适应现代战争需要,台空军向“中山科学研究院”提出研制新型无人机的需求,经过“中山科学研究院”多年研发和改进,2020年10月,台新型“腾云”无人机在台东志航空军基地试飞成功,验证了无人机系统可靠性,标志该型无人机研发取得重大进展。可以预见,“腾云”无人机不久将量产并列装台军部队,我方将面临一种新威胁。

“腾云”无人机概况

研制历程

“腾云”无人机研发历程分为两个阶段。

第一阶段是以“长征”计划为代号启动项目研发,总投资约6.5亿元,共制造2架原型机,2015年原型机在台北首次公开展出,名称为“腾云”无人机,但由于原型机发动机及任务载荷设备等性能达不到台空军要求,台军一直要求工业部门升级其性能;

图1 “腾云”无人机在台北公开亮相。

第二阶段是“腾云”无人机的改进研发,根据台空军需求,“中山科学研究院”对“腾云”进行了大幅升级改进,一是将原型机转子发动机更换为霍尼韦尔公司TPE331型涡桨发动机,并对发动机进气道、机翼进行大量改进,增加了无人机翼展、机长尺寸;二是增加武器外挂载点,将原来救生吊舱外挂点改为70mm火箭弹和“天剑”-1型空空导弹两种武器的外挂点,使其具备对地攻击和近距空中支援能力;三是升级无人机系统性能并提升无人机智能化水平,使其具有远程导航、多机操控、空中通信中继、侦察数据实时传输、自主起降等功能。2019年8月,改进型“腾云”无人机在台北公开亮相;2020年10月,在台东志航空军基地试飞成功,目前台空军仅列装1架验证机;2021年1月,“腾云”在台东志航空军基地密集开展试飞,机库内停放了3架无人机。据台相关部门透露,无人机将于2024年列装台空军。

基本性能

图2 “腾云”无人机光电/红外吊舱(左)与电子侦察与干扰设备(右)。

改进型“腾云”无人机机长约11m,翼展约18m,更换发动机后,航程和任务载荷重量指标均有较大提高,最大巡航时间达14h,最大飞行高度4500m,航程达到3000km,可挂载光电/红外、通信中继、电子侦察与干扰等任务设备,遂行战术情报侦察、海岸目标监视、电子干扰与诱饵、空中自卫反击与地面目标打击等任务。

任务载荷配置

改进型“腾云”无人机可以挂载多种任务载荷,遂行多种作战任务,“中山科学研究院”甚至为其加装了电子侦察与干扰设备,进一步拓展了电子战能力。

(1)光电/红外侦察设备

“腾云”无人机机载光电/红外吊舱由台“中山科学研究院”研制,具有高稳定性目标侦察能力,能够获取地面目标高清影像,可见光影像分辨率达1920×1080,红外热成像分辨率可达640×512,在能见度良好的天气条件下,有效观测距离不小于8km,该机还集成了激光指示器,能够对地面目标进行定位。

(2)通信中继设备

“腾云”无人机搭载了通信中继设备,不但能为地面部队提供视距通信中继,解决无线电通信问题,还可以向地面部队实时传输目标侦察信息,实现空地联合作战。目前“腾云”无人机主要任务仍然是遂行侦察监视,通信中继是次要任务之一。

图3 改进型“腾云”无人机(左图下)与MQ-9 无人机(左图上)和原型机(右图左)对比图。

图4 “天剑”-1型空空导弹(左)与70mm火箭弹(右)。

(3)电子侦察与干扰设备

该型无人机搭载电子侦察与干扰设备,可探测、识别和干扰所有类型机载雷达、地面雷达、导弹探测和地面监视设备,在电子战中发挥作用。干扰设备工作方式为阻塞式干扰,有效干扰频率范围为2~6GHz、6~18GHz,接收灵敏度-40dBm,波束宽度60°,有效功率100W,工作环境温度为-40~60℃。

空对空及空对地打击武器

“腾云”无人机研制初期并没有考虑攻击性武器挂装,台军向“中山科学研究院”提出察打一体作战任务需求后,研究人员为“腾云”无人机配装了2种武器。

(1)70mm火箭弹

该火箭弹有效射程10km,执行对地攻击任务,由于其不具备精确制导能力,主要通过火箭弹触击目标后的机械爆炸引信即引爆弹头,产生高速破片达到杀伤目的,因此在作战中主要担负有生力量消灭、穿甲破甲、烟幕发生、照明与干扰等多种空对地任务。

(2)“天剑”-1型空空导弹

“天剑”-1型弹长2.84m、弹直径127mm、重量90kg、最大射程18km、有效射程10~15km、飞行速度2.5Ma,该型导弹采用了高灵敏度红外线寻的仪,具有全向性攻击目标,发射后不管等特点,在作战中主要拦截空中飞行器。此外,台“中山科学研究院”计划将美国“海尔法”空对地导弹整合到该无人机武器系统,但由于系统整合技术难度较大,目前这一计划尚未具体实施。

作战运用

战场侦察监视信息获取

“腾云”无人机挂载光电/红外吊舱和电子侦察设备,可对地面移动、固定目标进行侦察监视,在作战准备、实施阶段发挥不同作战效能。

(1)战场目标侦察监视

“腾云”无人机挂载光电/红外侦察设备可对地面重要目标实施侦察监视,获取目标性质、位置、分布等重要信息;电子侦察设备可以获取雷达位置、频率、工作方式等信息。

(2)战场态势感知

该型无人机可实时传输地面目标动态、数量等信息,再通过数据链路将获取的情报信息融入到指挥机构,生成战场态势。

(3)战场环境侦察

无人机在高空飞行时,能够以较大视角侦察大范围地理环境。在作战准备阶段,使用光电/红外设备掌握任务区重要地形、交通、通道、道路、河流等战场环境,为地面部队作战提供重要支撑。

目标毁伤效果评估

无人机在任务区上空飞行,为火力打击部队提供地面目标位置,引导地面火炮射击,待射击完成后对射击情况进行观察,并将观察结果实时传输给地面部队,帮助火力校正。在作战进程中,使用不同侦察模式可获得较为完整的毁伤效果评估,但以可见光模式观察打击情况时,炮击后的烟雾在一定程度上会遮挡无人机侦察,转换为红外模式可以穿透烟雾,观察弹着点情况,并对目标毁伤效果进行评估,指挥部再根据目标毁伤效果决定是否再次实施打击。

支援与打击

“腾云”无人机挂载对地和对空进攻性武器,可响应地面部队火力需求和进行空中防卫反击,同时机载通信中继设备,可与地面进行通联,接受地面部队的打击请求,支援地面部队作战。

(1)近距空中支援

在低强度作战行动中,无人机战场生存力较高,能够为地面部队提供近距支援,“腾云”无人机机载70mm火箭弹在空中发射,对地面目标实施打击,可造成一定程度损伤。

(2)空中自卫反击

“腾云”机载“天剑”-1型空空导弹集成了红外线寻的仪,具有发射后不管的特性,可对来袭飞行器造成一定威胁,尤其是直升机、无人机等目标更容易被击中,因此该型无人机还具有一定的自卫能力。

通信中继

在联合作战中,通信中继显得无比重要,地面部队需要与无人机保持联系,由无人机操控员在地面指挥,一方面,地面部队可以提出打击需求,请求无人机近距支援,另一方面,无人机将获取的情报信息,由机载中继电台实时传输给地面部队。

电子侦察与干扰

改进型“腾云”无人机搭载电子侦察与干扰设备,能够对地面及空中雷达进行侦察干扰,在台空军作战概念图中,“腾云”无人机与F-16战斗机协同作战,执行电子战任务的无人机在前方飞行,F-16战斗机在后飞行,利用无人机诱导地面雷达开机,然后无人机对地面雷达实施电子干扰。但从实战能力看,该型无人机电子干扰设备功率比较小,当距离较远时无法实施有效电子干扰,不得不由挂载电子战吊舱的F-16战斗机执行干扰任务,无人机以诱导雷达开机为主,干扰任务为辅。

“腾云”无人机能力短板

改进型“腾云”无人机较原型机性能有很大提升,但是全系统可靠性、侦察能力、抗干扰能力等方面存在一定短板,未来我方应充分利用这些缺点进行有效反制作战。

系统性能偏低

(1)发动机功率不足

“腾云”原型机采用转子发动机,在试飞当天就因发动机出现问题未能升空,改进型“腾云”无人机虽换装了TPE331型涡桨发动机,一定程度上解决了动力问题,但最大飞行高度也仅为4500m,无法满足高空侦察需求。作为一种新研制的无人机,其发动机性能还需不断完善。

(2)任务载荷能力有限

改进型“腾云”侦察能力、打击能力并未得到实质性提高。

(3)自动化水平低

“腾云”无人机智能化水平不高,原型机无法实现自主起降,仅依靠人员操控飞行,改进型“腾云”虽然增加了自主起飞功能,但自主飞行和自主降落还未取得有效进展。

(4)武器稳定性不高

“腾云”无人机虽然可搭载70mm火箭弹和“天剑”-1型空空导弹,但整合“天剑”-1型导弹时遇到技术瓶颈,从目前研发进度看,并未进行实弹打击测试,武器稳定性还不得而知。

(5)飞行控制系统有缺陷

台“中山科学研究院”无人机飞行控制技术相对薄弱,2021年2月18日,1架“腾云”无人机在台东志航基地起飞执行例行训练时,因无人机飞行控制系统出现异常,迫降于台东森林公园草地,导致无人机机体损毁,暴露出“腾云”无人机飞行控制系统缺陷。

侦察与干扰能力弱

“腾云”无人机在光电/红外侦察、电子侦察方面具有一定优点,但其任务载荷并不能满足多样化军事行动需求。

(1)侦察能力短板

“腾云”无人机搭载光电/红外吊舱,能够在良好天气条件下遂行目标侦察监视等任务,但是未装备合成孔径雷达,一旦出现云雾天气,不能全天候执行侦察任务,极大影响侦察任务效率。此外,公开的光电侦察性能表明,与MQ-9等先进无人机侦察能力还有较大差距。

(2)电子干扰能力有限

“腾云”无人机搭载的电子干扰设备功率仅为100W,对大多数雷达不一定有效果,如果要取得更好的干扰效果,必须近距离实施干扰,这样势必将无人机置于火力打击范围,降低无人机生存力。

远程作战能力有限

台军公开数据显示,“腾云”无人机最大航程达3000km,但未装备卫星通信设备,不能实现超视距指挥控制,只能利用视距数据链指挥控制无人机,即在数百千米内执行任务,使用半径大打折扣。另外,台湾并没有发射过通信卫星,无人机通信中继必须租用第三方卫星,如果仅以侦察为主要任务,数百千米的使用半径也能满足一定任务需求。

图5 “腾云”无人机与F-16战斗机协同作战概念图。

图6 霍尼韦尔公司TPE331型涡桨发动机。

图7 无人机地面控制站(左)与便携式控制设备(右)。

抗干扰能力差

改进型“腾云”无人机远程导航和抗干扰技术存在一定短板,该机无法提供精确导航信息,指挥控制链路备用措施也不多,易受网电攻击。

(1)数据链路备用措施少

美军MQ-9无人机不仅有C波段点对点视距传输,还有Ku波段卫星超视距通信中继,并且每个波段还有不同的备份频道和抗干扰手段,而“腾云”无人机仅安装了视距天线,不具备超视距通信能力,指挥控制链路备用手段不多,且自动返航技术有待提升,一旦其视距指挥控制链路被干扰,将无法有效控制无人机,造成无人机坠毁。

(2)导航系统抗干扰能力差

改进型“腾云”无人机不排除使用惯性/GPS组合导航系统,虽然这种系统具备一定抗干扰能力,但是“腾云”无人机使用的GPS并非军码,抗干扰性较弱,而惯性导航有误差累积的特性,长时间飞行后不能保证高精度导航数据,“腾云”无人机GPS设备一旦受到干扰,只能由惯性导航系统提供导航信息,将逐渐失去高精度导航信息,不得不中止任务提前返航。

威胁分析

“腾云”无人机目前尚未正式列装台空军,但是台空军已成立无人机侦察中队,未来无人机交付并形成作战能力后,将对我地面重要目标及防空系统带来一定威胁。

增加我应对成本

图8 “腾云”无人机正在起飞。

“腾云”无人机续航时间可达14h,一旦在我周边进行长时间侦察,不但会增加我战斗机应对难度和成本,还将牵制我方精力,对我方正常战备活动造成一定影响。

威胁我重要设施

“腾云”无人机未来形成作战能力后,将对我重要目标实施常态化侦察监视,尤其是我方在外岛航行的军舰、船舶,将直接暴露在“腾云”无人机侦察监视下,其机载武器将对我空中无人机、直升机,以及地面人员、装甲车辆、地面重要目标带来一定威胁。

获取我电子情报信息

“腾云”无人机搭载电子侦察设备,能够在数百千米外获取地面雷达信息,对我雷达目标产生一定威胁,而且其电子干扰设备能够发起电子战攻击,未来与F-16战斗机协同作战,将进一步增加我方处置难度和风险。

随着战争形态不断演变,无人化作战已经深入到战争各个层面,无人机在数次小规模冲突中扮演了重要角色,取得良好战绩。台军长期固守“以武谋独”的思想,必然不会放弃武器装备的发展,尤其是无人机等先进装备的研发,借此与我方对抗谋独。“腾云”无人机系台军斥巨资研发的首款大型无人机,虽然系统性能、任务载荷能力、作战能力等方面还有很大提升空间,但未来一旦形成作战能力,将直接威胁我防空系统安全,值得我方高度关注和警惕! ■

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