作者:兰顺正
首发自:《中国航天报》
在之前,有报道称美陆军在欧文堡国家训练中心进行的首次装甲部队“接触转型”2.0作战演练期间,测试了TCOM公司的“猎鹰”系留式无人机系统。
“无限续航”的无人机
现今无人机已被广泛应用到各个领域,不过无人机大都采用机载可充电锂电池,续航时间有限。但是在某些领域,比如现场监控、现场指挥等领域,要求无人机能够长时间留空作业。因此,通过导线由地面电源供电的无人机,也就是系留无人机便应运而生。
系留无人机由地面高压直流稳压系统、放线器、同步绕线轮、系留电缆、空中稳压模块和备用电池组成,高压直流稳压系统和同步绕线轮安装在放线器上,系留电缆与稳压模块和备用电池连接。
系留无人机核心优势是近无限续航(依赖地面电源)、稳定悬停(抗风能力强)、载荷冗余(系缆供电无需顾虑电池容量),完美弥补了常规无人机“续航短、载荷有限”的短板。而且常规的无人机是无线连接,偶尔会因飞行中断或数据链丢失而“炸机”,空中系留无人机由于地面站和飞机之间是有线的通信线路,所以通信不会被干扰和获取,系留线缆除供电功能外,同时集成了光纤,可高速传输高清视频等数据。同时系留无人机在受系缆限制的有限区域内运行,所以操作相对简单。因此系留无人机在军民领域都有着广泛的应用前景。
照亮灾区的“指路明灯”
在民用领域,系留无人机常被用于应急照明,传统的应急照明方式大多都是使用升降杆式的探照灯进行照明,以施工工地,铁路应急救援、抢险救灾现场等场地使用较多,而在使用过程中往往因为灯杆高度过低或亮度不够等情况,使得光源无法整个覆盖需要照明的区域。通过使用系留无人机进行应急照明作业,可有效解决照明范围覆盖不全以及照明光源亮度强度不够的问题,且系留无人机方便携带机身足够轻巧,搭配便携式背包可单人背负展开。
而面对发生严重自然灾害后灾区出现的大面积通信中断,应急通信车服务范围较小,信号稳定性较弱,而且有可能因为道路塌方、拥堵,而无法抵达受灾核心区域。与之相比作为应急通信基站的系留无人机,具有快速部署、轻便灵活、起降环境要求低等特点,能实现几十公里范围内快速、可靠、廉价的宽带通信,优势非常明显。
现代战争中的“电子风筝”
在军用领域,系留无人机首先可以作为空中哨兵进行24小时不间断侦察预警。传统无人机续航时间有限,往往难以实现全时段覆盖,而系留无人机通过地面发电机或市电供电,可连续驻空数天甚至数周,成为不知疲倦的 “空中哨兵”。在前沿阵地,它可在100-500米高度悬停,搭载高清可见光相机、红外热像仪和激光测距模块,实时监控敌方人员、装甲部队的移动轨迹,为己方提供早期预警。如在2017年,美国DARPA在西北风号海岸巡逻舰上验证了TALONS系留式无人机,该无人机通过复合材料绳索与舰艇相连,可以像风筝一样被舰员放飞到百米高空,利用无人机上的各种传感器实施较大范围的侦察。而在边境管控中,系留无人机能长时间监视漫长边境线,配合地面巡逻队构建“空地联动”防御网。
同时,系留无人机可以作为通信枢纽以破解战场“信息孤岛”的难题。现代战争高度依赖数据链,但山地、峡谷等复杂地形易造成通信遮挡,卫星通信延迟高、易受干扰。而系留无人机作为“空中基站”,可在300-800米高度悬停,搭载超短波电台或战术5G基站,连接前沿士兵、装甲车辆与后方指挥所。在城市巷战中,系留无人机能跨越高楼遮挡,短时间内搭建临时通信网络。这种“有线+空中”的通信模式,突破了地形限制,能够充当战术组网的关键节点。
另外,随着无人机在战场的大规模应用,反无人机成为了各国军队的重中之重,而系留无人机的持续供电能力使其可搭载大功率电子战载荷,成为低空领域的“电子屏障”。针对敌方消费级或小型战术无人机,它能发射定向干扰信号,切断其通信与导航链路,迫使其返航或坠毁。多架系留无人机还可组成电子防护网,有效应对“蜂群无人机”攻击。与车载电子战系统相比,系留无人机在空中部署无地形遮挡,干扰范围更大,且能长时间持续压制,无需担心能源耗尽,充当保护指挥所、雷达站等核心目标的“低空卫士”。
根据报道,在此次的测试中,美方“猎鹰”无人机额外配备了“猛犸象+”多功能电子战吊舱,进一步提升了复杂电磁环境下的作战效能。该型无人机具有以下特点:一是具备超长航时能力,通过系留供电可实现约120米高度下持续飞行30个昼夜;二是采用模块化设计,可灵活配置光电/红外传感器、雷达及通信中继等多种任务载荷;三是适应复杂环境,能在强降雨及海上条件下稳定运行;四是配备专用电子战系统,具有信号侦测、定向定位及电子干扰等多重功能。目前,“猎鹰”无人机被整合至装甲机动作战体系中,以提供持续空中监视、数据收集和通信中继支持。
不过应该看到的是,系留无人机虽优势突出,但也存在机动能力差、系缆易受攻击等局限。系留无人机未来将向小型化、轻量化发展,适配单兵班组携带,实现快速拆解部署;通过材料创新,采用更轻便的碳纤维线缆,提升抗拉强度与负载能力。同时,智能化协同会成为重要方向,系留无人机将与无人车、无人艇等机动平台组网,充当这些平台的高空“电子桅杆”,形成更为有效的作战体系。