【赛斯维传感器网】从人类航空初期就出现的经过几起几落的飞艇,现在以它无与伦比的续航能力和任务载荷能力,已经开拓出适用于现代战争的新天地,诺斯罗普·格鲁门公司的混合飞艇设计获得了美国陆军的“长航时多情报飞行器”飞艇合同。
美国军方正在考虑各种长航时高空无人监视平台,一种是携带较小任务载荷的太阳能无人机,能进入平流层飞行数周,并有可能甚至几个月和几年,如奎奈蒂克公司正准备利用太阳能的“西风”无人机,携带2.7千克通信任务载荷,在18000米高度上飞行两个星期;另一种是能携带较重任务载荷的氢燃料高空无人机,如航空环境公司的“全球观测者”已经接近飞行,其目标是能携带120千克的任务载荷在18000米上空飞行7天,波音公司计划在2011年1月飞行的“鬼怪眼” 氢燃料无人验证机,能携带450千克任务载荷可飞行10天,携带900千克的任务载荷,可飞行7天,但是它们的续航力和任务载荷能力,都远比不上飞艇。
LEMV飞艇
2009年美国陆军空间和导弹防御司令部提出要发展一种在2012年初能部署在阿富汗的“长航时多情报飞行器”(LEMV)计划,要求这种飞艇能使用6800~9000千克的燃料在监视任务中飞行3~4周,每个飞艇的价格只是20000~25000美元,而完成同样的任务相当于需要12架MQ – 9“收割者”级的固定翼无人机及其操作人员。
LEMV的任务就是对大面积区域保持连续的监测,将相关的视频、雷达和信号情报数据传送到地面的旅一级的战斗部队,由于军方也表示混合飞艇运送大量货物的较大兴趣,所以还要求飞行器还能够经过很小的修改后,在携带传感器和长航时油箱载荷的同时,还能运送20吨货物。
2003年美国陆军空间和导弹防御司令部就选择洛克希德·马丁公司作为研制高空飞艇的承包商,但是最近诺斯罗普·格鲁门公司却战胜了强劲对手,赢得了美国陆军的LEMV合同,合同价值为5.17亿美元,公司将向美国陆军提供3艘混合动力无人驾驶飞艇作为一种通讯和监视平台,用以作为一种廉价的高空监视系统,首架飞艇被命名为HAV304。
混合飞艇
用传统的轻于空气的飞艇很难实现长航时的目标,诺斯罗普·格鲁门公司的混合飞艇,是一种重于空气的飞行器设计,它集成了浮力、空气动力学和推力矢量与一体,升力的60%是空气静压,来自氦气的浮力,其余40%是从空气动力,来自小机翼和飞行器的气动外形,相比洛克希德·马丁公司用3个气囊组成的外形,诺斯罗普·格鲁门公司用一个气囊的外形更为简单,飞艇飞行中用的动力则来自安装在飞艇两侧的前后的4个涵道推进器,因而飞艇的速度和航向比传统飞艇飞行器更容易操作, 此外,因为混合飞艇要比空气重,所以在起飞和降落过程中也要使用4个涵道推进器的矢量推力。
LEMV将是混合飞艇技术的第一个全尺寸的应用,它能够携带1600千克的传感器,在6000米高空作为“不眨眼的眼睛”,至少监视21天。
它的非刚性、压力稳定的气囊将使用一种由沃里克·米尔斯公司生产的传统材料,它已广泛被用于气球和飞艇的气囊。飞行器下面的沿纵向前三分之二为刚性结构,前面既可以选装有人驾驶舱,也可以选装航空电子设备和通信设备架,在尾端则是任务载荷系统和可拆卸油箱,中间将是一个中央工字梁,用以安装传感器。
任务系统将会有一个灵活的、模块化开放式结构,使即使在野外传感器也可以迅速地被更换,还有一个共同的接口适配器将允许不同的任务载荷插入飞艇的冷却系统、电源系统和和网络系统。目前公司已经用1/6缩比长约90米的HAV3混合飞艇技术验证机,开始进行全尺寸飞行器控制律的试飞。
诺斯罗普· 格鲁门公司借助于它在开发无人机领域的专门技能,使飞艇能自主飞行,包括起飞和着陆,起飞跑道长度将小于300米(1000英尺),为使飞艇能使用简陋的跑道,装在气囊下的着陆橇可以更换,动力将来自4台 蒂勒尔特公司(Thielert)的圣特尔(Centurion)涡轮柴油发动机,每一个驱动一个涵道推进器,在4台推进器最大功率16千瓦推动下,飞艇最大的穿越速度为150千米/时,用于站位保持时飞行器可放缓至55千米/时,在回收时,飞艇将自主下降到一个系泊系统,用绞车绞下来。
但是 4台 发动机不是所有时间内的连续运行,飞艇在站位飘浮时只需其中一台发动机就能足以满足所有任务载荷的动力。
计划安排
由于美国陆军要求诺斯罗普·格鲁门公司在合同签订18个月以内交付第一个飞行器HAV304,所以公司找了基于英国的混合航空飞行器公司(HAV),作为低风险设计合作伙伴,后者长期从事传统的飞艇生产,同时也是开拓混合飞艇技术的先驱者之一,之前它曾研制了“天空飞艇”(Skyship)500和600商业飞艇和为美国海军研制了“哨兵”1000(Sentinel 1000)空中早期预警飞艇的半尺寸验证机,但由于各种原因未能发展为产品,后来一种基于HAV3研制的被称为“秃鹰”304(Condor 304)的可以选择有人驾驶的混合飞艇,在英国公司已经飞行了相当一段时间。
诺斯罗普·格鲁门公司的气囊和任务系统,将交付给在俄勒冈州的蒂拉穆克前海军飞艇装配基地,飞艇将在那里进行装配、充气和飞行试验,首飞预计在合同签订约一年后的2011年年中进行, LEMV HAV304最初将在艇上设置一个驾驶员,既为了安全,也为了避免FAA对在民用空域飞行的无人驾驶飞行器的限制,在合同商飞行试验后,飞艇将转运到亚利桑那州的尤马试验场,由美国陆军进行作战试飞。
第一个LEMV HAV304飞艇,计划在2011年年底运送到阿富汗作准备,将在2012年年初完成一个45~ 60天的作战评估,之后,美国陆军会再签订一个5年的合同,将飞艇留在战区使用,同时如果需要和有资金,很可能采购另外两个飞艇。
由于交货时间的限制,美国陆军已经为第一个HAV304飞艇购买了现成的商用货架成品传感器,但要求诺斯罗普·格鲁门公司负责为第二架和第三架飞艇的任务载荷。
对于HAV304的传感器,将会包括全动态视频和诺斯罗普·格鲁门公司的车辆及散兵探测雷达(Vader),这是一种主动相控阵合成孔径雷达/地面移动目标指示器,可以探测路边炸弹和跟踪车辆和人员。
公司还将提供的信号情报任务载荷载荷,通信套件将具有提供窄带和宽带的能力,包括L - 3通信公司的“多用途战术通用数据链”和罗克韦尔·柯林斯公司的“基于互联网协议的战术瞄准网络技术数据链” 。
美国科学应用国际公司(SAIC)与诺斯罗普·格鲁门公司联手提供用于传感器数据处理、分析和分发的地面环境信息,将合成一个单一的图片和信息直接提供给美国陆军指挥人员。
LEMV还将插进到“分布式通用地面站”(DCGS)软件系统,这是诺斯罗普·格鲁门公司为美国陆军研制的,为综合个人信息和各个旅战斗队信息的分析系统,明年将投入战区使用。
虽然在阿富汗可以提供气球用的氦气,但飞艇在正常使用下将不会泄气,气囊不需要补充充气,但由于LEMV是一个庞大的飞行较慢的飞行器,因此在敌对的空域中易受潜在地攻击,而在飞艇上没有任何自我保护系统,气囊可能被打破,这就要求美国陆军除了在安全区发射和回收飞艇外,还必须使飞艇处于物理安全高度上飞行执行任务。
诺斯罗普·格鲁门公司对第二个和第三个飞艇的方案有许多潜在的改善计划,包括使用功率更大的发动机,公司也希望有一些改进能用在第一个HAV304飞艇上,特别提高续航力和任务载荷,现在的1600千克任务载荷已经可以装很多东西,但通过改进就可以使它增长一倍。
此外,公司正在通过简单的修改,使飞艇可以容纳乘客或车辆、载运燃料模块和10~12米长的标准集装箱等。
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