这款无人机将于2024年为海军战斗机加油

MQ-25A“黄貂鱼”将从航空母舰起降,对海军的未来愿景至关重要。
A F/A-18 Super Hornet is refueled the traditional way: by an aircraft with humans on board.
Duncan Bevan / 美国空军

当海军的“超级大黄蜂”战斗机从航空母舰起飞时,它们有时会伴随着携带额外五个油箱的同伴。任务进行到几百英里后,这些战斗机加油机将为同伴的油箱加满油,提高它们的航程,然后再返航。这是一项复杂而艰巨的工作,并且会给它们的机身带来压力。但到2024年,海军计划用一架名为MQ-25A“黄貂鱼”的先进、自主无人机来完成这项工作,它将作为加油机从航母上运行,让战斗机专注于战斗。

在跑道上,MQ-25A“黄貂鱼”看起来像半架飞机。它光滑的灰色机身,狭窄的机翼和紧凑的机身,使其外观介于科幻飞船和去掉驾驶舱的现实特技飞机之间。这款由波音公司制造的“黄貂鱼”是一种完全无人驾驶的飞行器,用于自主为其他战斗机进行空中加油。它对美国海军未来战争机器人愿景至关重要,并将很快在加州海峡群岛附近执行常规任务。

3月16日,海军发布了其无人作战框架,概述了海军机器人技术的现状及其未来发展的意图。同一周,海军发布了关于将“黄貂鱼”基地设在加州文图拉县海军基地的环境影响评估。海军的未来将充满机器人,而“黄貂鱼”将对实现这一愿景至关重要。

海军预计“黄貂鱼”将于2024年作为正常运作的一部分投入使用,尽管海军对早期里程碑的披露较少。届时,它将标志着一项为期18年的漫长旅程的顶峰,尽管如此,这项雄心勃勃的成就相比于21世纪中期对超级强大的飞行机器人提出的宏大设想已经有所缩减。

“黄貂鱼”的故事不仅是MQ-25A的故事,也是其前身广泛的作战无人机愿景的故事,以及很可能在其成功基础上发展的未来机器人战斗机的故事。

A Navy drone on the runway.
MQ-25A。波音公司

“‘黄貂鱼’象征着这种努力,旨在拓展无人飞行器在战场上的能力和作用,”米切尔航空研究所(Mitchell Institute for Aerospace Studies)分析师兼独立顾问丹·盖廷格(Dan Gettinger)说。“我们曾提出过无人机用于为步兵提供补给[和]运送货物——这并不新鲜——但在无人机历史上,承担空中加油机任务是相当新颖的。”

目前,“黄貂鱼”必须证明它能够出色地完成三项艰巨的任务,并能反复完成。每艘航空母舰都是一个小跑道,从如此短的跑道上起飞通常需要弹射器的辅助,弹射器能将飞机以额外的动量发射升空。在航母上着陆更难,因为跑道不仅短,而且还在水上移动。

人类飞行员在模拟器中进行训练,然后在海上反复训练,掌握白天着陆,然后转向夜间着陆。而“黄貂鱼”必须完全自主地完成这一切,依靠算法和传感器来取代人类的经验和知识。

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在空中,“黄貂鱼”的主要任务是上述的空中加油。这包括飞行500英里,将一个类似输油管的东西插入受油飞机的专用加油接口,保持稳定飞行直到战斗机的油箱加满,然后重复这个过程,直到加油机耗尽其为此目的携带的15,000磅燃油。(有时,它还包括在战斗机从任务返回时与其会合,并为其加满油,使其有足够的燃油返航。)

当两架空中飞行器上都有人类飞行员时,就像现在一样,如果万不得已,他们至少可以通过无线电进行沟通,确保一切都对齐。而“黄貂鱼”自主飞行时,必须依靠其编程以及有限的机载人类响应方式来处理任何颠簸。

“MQ-25将使我们能够将空中联队(air wing)的作战半径扩展到可能比我们通常去的地方远300或400英里,”海军中将迈克·肖梅克(Mike Shoemaker)在2017年9月告诉美国海军研究所杂志《论坛报》(Proceedings)。“我们将能够做到这一点,并在那个距离上维持相当数量的飞机。” 

一架“超级大黄蜂”在需要返航加油前约能飞行450英里。虽然目前使用“大黄蜂”为其他“大黄蜂”加油的策略很有效,但每次加油都需要人类飞行员,这使得有用的战斗机无法参与远程攻击。这也增加了作为加油机的“超级大黄蜂”的磨损,缩短了机队的整体预期寿命。将这项任务交给无人机,可以腾出“超级大黄蜂”和人类飞行员来执行更远距离的任务。

“黄貂鱼”所做的是战争中根本上不引人注目的支援工作。在舰队中拥有它们能让战斗机更强大,意味着战斗机起飞的航母能够远离危险,或者能够派遣战斗机去攻击更远、更难击中的敌人。“黄貂鱼”促进了空中战争,即使其主要运作模式将是在跑道和炸弹命中点之间的空中加油站。

这只是一个可以追溯到21世纪初的计划的一个适度开端。2006年,海军正在探索飞行机器人到底能做什么。2000年10月的一份国防预算曾要求到2010年“作战纵深打击部队飞机机队中三分之一的飞机”实现无人化。对海军而言,这意味着要开发一种隐身、自主、基于航母的无人作战飞机——海军型(UCAV-N)。

国会研究服务处(Congressional Research Service)在2006年10月的一份报告概述了这一愿景。UCAV-N的第一个任务是侦察,第二个任务是压制敌方防空系统和进行打击行动。(压制可以通过干扰器或电子战来实现,干扰传感器;第二部分是指使用炸弹、导弹和子弹。)

海军的作战无人机开发始于2003年的DARPA,随后研究于2005年移交给空军和海军联合办公室,直到2006年该项目完全归海军所有。该项目催生了X-47B,这是一种楔形自主无人机,于2011年首次飞行。

X-47B作为一项实验性技术演示机,能够从航空母舰上起降,尽管它并不总是能准确着陆。在后来的飞行中,它展示了与战斗机编队飞行的能力,并且作为一种“压轴戏”,它还成功地进行了空中加油

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在X-47B之后,人们预计海军将继续开发这种无人机,使其成为一架功能齐全的作战飞机,能够遵循人类发出的指令寻找敌人并投掷炸弹。然而,海军缩减了其无人机的视野范围,将其从直接作战角色中移出。

部分原因是预算略有紧张,海军希望将其无人机从作战角色转移到情报、监视和侦察领域。这项工作推动了空军的无人机项目,“捕食者”最初是无武装的侦察机,后来增加了武器,并催生了从一开始就武装的“死神”系列侦察机。

盖廷格说:“从一开始的设想就是,‘黄貂鱼’未来或许能够承担X-47B设想的任务,但直到上周,海军才有很多关于将其任务范围扩展到加油机角色之外的消息。”

正如海军部长雷·马布斯(Ray Mabus)在2014年所概述的那样,“最终目标是开发一种能够在受限环境中进行精确打击的自主飞机,并期望它能发展和扩展其任务,使其能够执行远程情报、监视和侦察、电子战、加油和海上域感知任务。”

这仍然可能是最终目标,但“黄貂鱼”将首先通过学会如何成为一名可靠的加油机来实现这一目标,然后通过在已经成功的加油机平台增加侦察能力来实现。海军于2016年开始将其大型航母无人机定位为加油机,尽管国会反对,国会希望将精力集中在攻击机上。

转向加油机也意味着建造X-47B的诺斯罗普·格鲁曼公司(Northrop Grumman)退出了合同竞标,合同最终由波音公司赢得。

在关于海军新无人作战框架的国会听证会上,海军中将詹姆斯·基尔比(James Kilby)提出了“黄貂鱼”有能力将其机身用于中度加油以外的任务和有效载荷的可能性。

基尔比说:“让我们转向[情报、监视和侦察],也许是电子攻击、打击,然后随着任务复杂性的增长,还会增加其他任务。”“但我认为MQ-25对我们来说非常有前景。”

电子战,广义上是指干扰或破坏电子系统而不通过爆炸性破坏的干扰器和其他武器。“黄貂鱼”可以成为航母将武器投射到远距离目标上的另一种方式,无论是坦克、雷达站还是被标记为敌人的目标。

如果海军要实现基尔比在同一次听证会上承诺的“空中联队中高达40%的飞机是无人化的”,那么让“黄貂鱼”或基于其成功而开发的无人机执行这些任务将至关重要。

在所有这些事情发生之前,“黄貂鱼”机队需要安顿下来,入住其新家——位于太平洋海岸文图拉县、马里布以西的海军基地莫古角(Point Mugu)。

 

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Kelsey D. Atherton

科技领域特约撰稿人

Kelsey D. Atherton 是一名军事技术记者,自 2013 年起为《大众科学》供稿。他报道无人机器人和其他无人机、通信系统、核企业以及用于规划、发动和缓解战争的技术。


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