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标题: 舰载无人机和无人机航母的问题 [打印本页]
作者: 晨枫    时间: 2023-4-13 19:00
标题: 舰载无人机和无人机航母的问题
在空军和陆军那边，无人机成为改变战场的现象级飞行装备，但在海上，无人机似乎发展乏力。岸基的不算，那在本质上与空军和陆军的陆基没有差别，只是任务系统面对海上。; }+ b/ t; ~. @( s8 I, B; ^! }
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海军对无人机的需求与空军和陆军一样迫切，但无人机与航母的适配是一个问题。
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无人机是统称，实际上可大体划分为多旋翼、大翼展、常规高性能和特种构型四大类。
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大疆是多旋翼的典型，可垂直起落，对起降场要求最低，但速度慢，续航时间较低，对海军来说，只适合在离舰不远的地方使用。用于反潜、扫雷还行，用于诱骗来袭导弹或者电子战也行，海空巡逻和预警、海上攻击、空中拦截这些就不行了。1 S+ _: j; L# |7 T0 J4 T
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彩虹和翼龙是大翼展的典型，需要跑道起落，速度比大疆快，但依然较慢。最大的强项是超长的续航时间，这对海上巡逻很重要。大翼展也适合高空飞行，对预警有利。海上攻击、空中拦截可以由舰载导弹填补空缺，海上C4ISR则是打击链的眼睛和耳朵，耳清目明才能拳拳到肉。问题是大翼展在航母上起落不便，E-2D、空警-600采用独特的气动外形，最大的原因就是缩短翼展，便于航母上起落。
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常规高性能以X-47B和MQ-25为代表，飞行性能与对应气动布局的常规固定翼飞机相当，但重量大，系统复杂，成本高，只有大甲板航母才可能运作。这是有人舰载机的有力补充，但还谈不上开拓了海上无人机的新维度。常规高性能舰载无人机在航空技术上没有跨不过去的坎，问题主要出在自主作战控制。多旋翼和大翼展无人机一般不用于直接的高对抗性作战，所以这方面问题较小。: G% l9 j' t# [+ N& {9 H7 _
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特种构型就一言难尽了，典型的有美国TERN坐地起落式无人机。坐地起落是50年代曾经流行的垂直起落方式，在起飞状态时，飞机机尾朝地，机头朝天，发动机推力全部用于产生直接升力，起飞后转入平飞。着陆时，首先转入机头朝天、机尾朝地的姿态，然后在发动机推力的控制下垂直降落。这样的构型不再有升力发动机和巡航发动机的问题，在理论上有很大的优越性。% T; [8 j4 c( g2 e! i$ F4 |

: G' C9 U4 ], ~$ N* w. X但在实用中发现，飞行员在起飞、着陆状态脸冲天，后脑勺冲地，很难看清地面参照，很难控制飞行姿态。不过这个问题在无人机时代不存在，地面遥控起飞、着陆更是简单直接。问题是在垂直停放状态下，重心很高，受到甲板颠簸的影响很大。另外就是在垂直状态下受到侧风的影响很大。这些因素限制了海上使用。& I/ r+ w: v+ Z$ Y% K$ l4 q

- }  T* V, M2 `* E5 p在可预见的将来，大翼展无人机是海军与空军和陆军达到最大限度技术共用的有效途径，也解决了可持续海上远程态势感知的传统难题。但要解决大翼展无人机的起飞、着陆问题。
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大翼展飞机的升阻比高，起飞和着陆速度低，是有利于上舰的。问题是，大翼展的扫过宽度也大，需要很宽大的甲板才能起飞和着陆。RQ-4“全球鹰“的翼展达到35米，MQ-9“死神”也达到20.2米。相比之下，E-2D“鹰眼”为24.6米，基本上是有人舰载机里最大的。更加常见的舰载机翼展一般在13-15米级，如X-47B为15米，F-35C为13.1米，F-18E为13.5米。
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航母的宽度要大得多。“福特”号的甲板宽达77米，小型航母如意大利的“加富尔”号也要39米。问题是，航母有很高的出动率要求，甲板不仅是起飞着陆的地方，也是停机和装弹、加油的地方，不能为了起飞着陆而清空甲板。航母也有很高的安全性要求，甲板上堆满易燃易爆品，出事故就是大事故。翼展不容许触及舰岛和停放的飞机，还要保持安全距离。为了飞行安全，一侧机翼在舷外悬空也不可行，那样机轮的滑行线离舷侧太近，不安全。1 L2 a0 D& o9 Z$ n- _1 S4 [: X5 t

1 I0 K. k% ]3 T2 E( B这意味着大甲板航母运作大翼展无人机都费劲，小型无人机航母更加勉为其难。但除了大翼展的问题，无人机相对轻巧，起飞、着陆速度低，原本是利用小型航母的好机会。这个矛盾怎么解决？' o- D; D, W6 z3 W" u) m" s

) `3 j* C7 l# k) o* I可能需要回到二战前全平甲板航母的老路了。
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+ L! J0 c- C0 z1 M2 s( r9 G) R. b# {最早的航母是全平甲板的。在传统船型基础上，甲板全平，没有突出的舰岛。这不是什么富有远见的天才设计，只是解决飞机上舰的过渡之举。
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无舰岛的全平甲板便于飞机起飞、着陆，也仅此而已。很快，人们在实践中发现，需要一个舰岛。不仅航海指挥需要一个居高临下的指挥所，航空指挥更加需要。这是控制舰载机放飞、回收的神经中枢，也是甲板上飞机和装弹、加油的调度中心。左置舰岛和右置舰岛没有好坏之分，只是习惯而已。前置、中置、后置舰岛则是各种设计要求的权衡。3 x3 g, u% z5 A; a1 g
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这也是直通甲板的时代，还没有斜甲板。起飞、着舰和停放都在同一个直通甲板上。在极端情况下，后甲板停满飞机，前甲板放飞；或者前甲板停放刚回收的飞机，后甲板着陆。前者的问题只是起飞跑道缩短，后者的危险性则显而易见，所以二战后航母都采用斜甲板，起飞和着舰分开了，起飞还得到弹射助力。还增加了额外的停机区。代价是舷侧外飘加大。为了恢复横摇稳定性，吨位不断加大。
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+ `/ V7 k& b( x# u2 l但大翼展对甲板宽度提出“不现实”的要求，用全平直通甲板反而是有用的“返璞归真”。无人机的自主着陆问题相对容易解决，自主起飞更容易解决。用于海上C4ISR的话，重点在可持续的循环出动，但出动率要求并不高。这大大缓解了甲板调度的难度，甚至容许为起飞和着舰的无人机清空甲板，其余飞机在折叠机翼后用升降机在甲板下机库和甲板之间转移，以便回收作业和待命起飞。
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甲板全平化后，航空和航海指挥可通过可升降的现代光电桅杆来解决。比如说，在起飞作业时，升起舰尾桅杆，放倒舰首桅杆；在着舰作业时反过来，升起舰首桅杆，放倒舰尾桅杆。# \8 ^3 V' M  h4 r% R

% u! j6 u! O" a这样不断升起和放倒桅杆有点麻烦，但考虑到循环出动率相对较低，影响是可以接受的。在着舰失败的情况下，可能出现着舰飞机冲出甲板的情况。如果翼尖不超出舷侧，除了飞机损失，航母本身没有问题。翼尖超出舷侧的话，可能扫到舰首桅杆。这可以通过桅杆底座向外延伸的设计，加大舰首桅杆与舷侧的距离，避免碰撞的可能。一般来说，舰载机的翼展不大可能大大超过甲板宽度。在极端情况下，还是发生碰撞，撞坏的舰首桅杆也可以迅速得到修复，恢复战斗力。在任何情况下，不会发生人员伤亡。也可以舰首、舰尾桅杆都安装在向外延伸的平台上，不在升降。由于重量较轻，对横摇稳定性的影响不大。- P3 J* ]) m7 o% C

' J; }& w# S5 Z  o在理论上，大甲板航母的舰岛也可用光电桅杆替代，解放出来的甲板面积极大便利甲板调度，增加甲板停机数量，提高周转率和出动率。但大甲板航母的出动率要求高得多，在可预见的将来，常规舰岛可望进一步缩小，但还不能被光电桅杆所取代。1 ~4 w- Q2 c. _/ X
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这样的全平甲板无人机航母可以吨位较小。055级宽度为23米，052D为19米，但这些是按照较大的长宽比和较高的航速设计的。适当增加吨位，降低长宽比，增加外飘，可以舒适地部署大翼展无人机。比如“加富尔”号约3万吨，甲板宽度达到41米，2万吨的“出云”号也达到38米。如果全平的话，部署RQ-4一级的重型无人机都达到宽度要求。在这样的情况下，增加电弹、电拦就有意义了，可以成为很棒的无人机航母，可持续地控制大片海洋。3 |3 H4 g1 R- N/ e6 Y$ F) g& T/ I
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这样的重型长航时无人机还可以携带重型弹药，在低烈度战场上保持有效的对海和对陆攻击能力。陆军的MALE无人机已经普遍具有察打一体的能力，但这些都是小型弹药，打击坦克、工事没有问题，打击舰船就力不从心了。由海向陆的打击也需要足够的威力，只有重型无人机和重型弹药才行。1 \$ ]( w6 y, S( d9 m- c2 q- _7 F. `
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海上广域侦察和监视也需要重型长航时无人机，MQ-9一级还是嫌小，不能携带足够大的雷达天线，无法提供足够的雷达功率。“全球鹰”一级就很舒适了。
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重型长航时无人机与无人机母舰是很有用的组合，与055、052D在一起，可以形成有力的战斗群。重型无人机负责广域侦察、监视和目标引导，还可以兼任低烈度战斗的火力，在通信卫星故障或者战损的情况下，还可提供中继通信能力。055、052D则提供远程高端打击火力。6 [6 K# `# P( j" f! G
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这样的战斗群不仅可以独立作战，也可以作为航母战斗群的延伸，极大地扩大海洋控制范围。更重要的是，这样的战斗群适合高烈度到低烈度的全频谱海上战争，而没有“高端低用”或者“不堪重用”的问题。
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在船型上，“加富尔”号还是从两攻发展来的，航速只有16节。“出云”号是按照直升机航母设计的，船型瘦长，外飘很大，航速达到30节。尽管大翼展无人机的起飞、着陆速度较低，固定翼飞机从航母上起降就没有嫌航母航速太高的，较高的航速进一步简化起落。一般来说，高速才是无人机航母应有的船型，也便于与055、052D配合作战。在理论上，有可能从055的基本舰体开始，适当加大吨位，加大外飘，改为全平直通甲板。1 o# t; ~6 G" C1 U- g0 c& p/ A

; M8 t9 d+ U5 H5 |. ?但从两攻发展也有好处，坞舱可用于搭载无人艇和潜航器，这是海上战争与无人机相媲美的新维度。从艉门泛水进出大大简化了收放作业。这自然可从071或者075开始，坏处是航速必将受到严重影响。肥大的船体有利于布设坞舱，但不利于提高航速。如前所述，无人机航母的航速对无人机起降的贡献较小，但对跟上舰队的影响较大。! ?# l; N+ A8 i, v" w4 _

1 a( ?; i4 D9 v& B( _走高速、专用路线，还是走多用途路线，就要看海军思想和整体战术设定了。理想情况下，当然是通吃。
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4 ], |) y( y8 G4 ]4 J' I: S舰载无人机是大有潜力的领域，无人机航母可能决定性地改变海战，值得认真考虑。
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作者: 鳕鱼邪恶    时间: 2023-4-13 23:15
无人机脆弱的机翼，撞上桅竿舰岛啥的，破坏力有限吧？包一层钢板估计就没啥问题了。
作者: 赫然    时间: 2023-4-14 05:08
哈哈哈。。。。好！) |$ e" R4 Q' x* J; K5 }9 ^3 _
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比我设想的全面！！！现在，坐等TG吃螃蟹，实现啦！！！
作者: 无言    时间: 2023-4-15 06:37
变后掠翼或折叠机翼空中展开可不可行?
作者: 赫然    时间: 2023-4-15 11:46
无言 发表于 2023-4-14 17:37
$ p# |) S' r; u( X变后掠翼或折叠机翼空中展开可不可行?

3 G5 e* z3 N9 I+ o! |这些都行。
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" l) I. C" @8 K4 J: }不过，关键在降落。降落的时候，不能收机翼，这样速度太高了。
作者: 晨枫    时间: 2023-4-15 16:21
无言 发表于 2023-4-14 16:37
# Z! `' d" s+ }变后掠翼或折叠机翼空中展开可不可行?

5 s$ k8 p. V, _1 o# O可行但没用。最需要展开机翼恰好是在舰上滑跑起飞或者着陆的时候，不是在空中。
作者: 常挨揍    时间: 2023-4-16 12:57
赫然 发表于 2023-4-14 05:081 c; _# @+ u$ Z
哈哈哈。。。。好！
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* m- t0 z! c8 q, h比我设想的全面！！！现在，坐等TG吃螃蟹，实现啦！！！ ...
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作者: 阿迪    时间: 2023-4-16 21:23
全通甲板无人机航母能不能和补给船的功能接合起来？作为舰队的全程补给站兼顾大型无人机的收放。
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