及時的前線補(bǔ)給在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中占有很重要的地位,美國空軍的重型運(yùn)輸機(jī)(C-17、C-5),中型戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)(C-130),前線運(yùn)輸直升機(jī)搭配的空中運(yùn)輸概念在過去甚至是未來10年內(nèi)都將是軍用運(yùn)輸補(bǔ)給的首選模式。目前軍用運(yùn)輸領(lǐng)域迫切地希望能有一些新技術(shù)的產(chǎn)生來克服這種運(yùn)輸模式的一些弊端(起降場要求較高,中短途運(yùn)輸成本過高,生產(chǎn)和改裝成本過高)。中長運(yùn)輸方面,美國的科技公司希望結(jié)合新技術(shù)的浮空器設(shè)計(jì)(例如P-791氣墊飛艇)能夠減低運(yùn)輸成本并且能夠適應(yīng)更多的地勤條件;類似前線支援的短距離運(yùn)輸任務(wù)目前主要有相應(yīng)的運(yùn)輸直升機(jī)負(fù)責(zé),但是新舊型號都無法達(dá)到一種革新的效果,要么模塊化設(shè)計(jì)率低下,要么成本昂貴。隨著無人機(jī)技術(shù)的進(jìn)步以及設(shè)計(jì)手段的提高,具備模塊化任務(wù)能力,且環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)的飛行器研究工作逐漸成為新飛行系統(tǒng)的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。
有記錄的最早的任務(wù)模塊化可重構(gòu)無人機(jī)的概念設(shè)計(jì)出現(xiàn)在1995年莫斯科航展上的一塊名為突破的概念無人機(jī),該型無人機(jī)由大名鼎鼎的雅克列夫設(shè)計(jì)局設(shè)計(jì)。無人機(jī)將機(jī)身、機(jī)翼、動力艙、任務(wù)艙等進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì),可依據(jù)任務(wù)類型更換機(jī)翼部件,動力艙和任務(wù)艙。從公開的圖片中可以看出設(shè)計(jì)方希望這款無人機(jī)能夠通過主機(jī)身搭配不同的機(jī)翼、動力艙來完成偵查,預(yù)警和打擊等不同的任務(wù)。
突破無人機(jī)
2009年DARPA(美國國防先進(jìn)項(xiàng)目研究局)提出了新的運(yùn)輸部隊(duì)概念—The Transformer。這種概念實(shí)際上就是可以垂直起降的飛行汽車,主要用于應(yīng)對堵車、復(fù)雜地形、地面武器威脅等。DARPA甚至給出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)指標(biāo),如具備垂直起降功能,機(jī)艙尺寸和普通悍馬軍車相似,能提供450公斤左右的有效載荷(約為4名士兵及其裝備的重量),不帶副油箱的航程約為460公里。虎視眈眈該項(xiàng)目的大部分軍火商人們也給出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)作品,大部分作品是結(jié)合共軸旋翼直升機(jī)和汽車的設(shè)計(jì)思路。然而這種設(shè)計(jì)思路遭到了美國軍事評論界的廣泛質(zhì)疑,批評的焦點(diǎn)主要集中在這類飛行器的實(shí)用性并不突出,這種飛行系統(tǒng)運(yùn)輸能力有限而且不能應(yīng)對諸如地面低成本防空武器的威脅。DARPA在進(jìn)行了一系列的調(diào)查和研究后提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施,和之前的概念機(jī)型相比增加了無人化和模塊化的設(shè)計(jì)思想。新的飛行系統(tǒng)要求將任務(wù)進(jìn)行艙式模塊化,通過更改主要的任務(wù)艙來實(shí)現(xiàn)不同的任務(wù),同時飛行系統(tǒng)和任務(wù)系統(tǒng)要相互分析各為一個單一的系統(tǒng),飛行系統(tǒng)為無人系統(tǒng),操控人員只需要預(yù)裝在智能設(shè)備上的控制終端就可以控制飛行。2012年洛馬和派塞克航空被選定為新運(yùn)輸飛行系統(tǒng)的研究部門,之后The Transformer轉(zhuǎn)變?yōu)锳erial Reconfigurable Embedded System(ARES)計(jì)劃。
ARES計(jì)劃是目前為止最為系統(tǒng)的一個研究計(jì)劃。2013年新的飛行系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)定型后,DARPA正式授予了上述兩個公司制造驗(yàn)證機(jī)型的合同。2014年1月該型飛行系統(tǒng)進(jìn)入生產(chǎn)階段,具體的分工為:洛馬公司負(fù)責(zé)飛行控制軟件的開發(fā),派塞克航空負(fù)責(zé)飛機(jī)主體及各分系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造。隨著原型機(jī)生產(chǎn)的穩(wěn)步進(jìn)行,其相關(guān)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)也逐漸進(jìn)入公眾的視野。
新的ARES系統(tǒng)采用兩個渦軸發(fā)動機(jī)分別驅(qū)動兩個旋轉(zhuǎn)涵道螺旋槳為動力源,涵道槳的直徑約為2.3米,兩個常速螺旋槳通過調(diào)整螺距和涵道下方的尾翼控制飛行系統(tǒng)的姿態(tài)。設(shè)計(jì)方期望兩個可旋轉(zhuǎn)的涵道槳可以實(shí)現(xiàn)類似于魚鷹飛機(jī)那樣的垂直起降和高速飛行,因此涵道槳外側(cè)增加了兩個隨著涵道槳一起轉(zhuǎn)動的機(jī)翼。同時雙涵道的設(shè)計(jì)能夠?qū)⑵鸾祱龅氐某叽鐪p小到相同載荷直升機(jī)的一半從而提高飛行系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)能力??偟膩砜丛撓到y(tǒng)就像一塊帶著兩個涵道槳的平直機(jī)翼。飛行系統(tǒng)包含動力和控制系統(tǒng)的機(jī)身艙的長寬約在3米左右,完全展開后飛行系統(tǒng)的總寬約為13米。預(yù)期的巡航速度在240km/h-280km/h,而最大速度預(yù)期在370km/h大于相同載荷下的直升機(jī)。設(shè)計(jì)部門并沒有透露改型飛行器的載重能力,不過從公布的視頻資料中可以預(yù)估載重能力應(yīng)該為一輛悍馬吉普車的重量(2-3噸)。ARES系統(tǒng)最大的亮點(diǎn)在于它的任務(wù)模塊化設(shè)計(jì)并且和飛行系統(tǒng)分開,相關(guān)部門給出了實(shí)現(xiàn)不同任務(wù)的飛行模式,例如實(shí)現(xiàn)前線支援的貨運(yùn)吊艙模式,幫助軍車通過難以通行的障礙的輔助飛行模式,以及攜帶偵查監(jiān)視等信息獲取任務(wù)吊艙進(jìn)行相關(guān)飛行的模式,用戶甚至可以自行設(shè)計(jì)任務(wù)吊艙以適應(yīng)更多的環(huán)境和任務(wù)(例如海軍艦載反潛吊艙)。ARES的操控借口也可以方便的整合到單兵智能設(shè)備中,洛馬公司甚至打算將飛行的操作黑盒化,呈現(xiàn)在士兵面前的是一個純?nèi)蝿?wù)型的控制界面,士兵只需提交相應(yīng)的任務(wù)給飛行系統(tǒng),飛行系統(tǒng)會自動規(guī)劃起飛,航行和降落。如果3架原型機(jī)試飛結(jié)果能夠驗(yàn)證這種布局的機(jī)動能力以及飛控系統(tǒng)的可靠性,那么這種飛行系統(tǒng)必將帶來短途航空運(yùn)輸?shù)囊粋€革新。
ARES
ARES機(jī)身布置圖
貨運(yùn)模式
越障模式
信息獲取模式
起降環(huán)境對比
1956年4月16日,馬爾科姆.麥克萊恩的第一艘集裝箱船隊(duì)“理想6號”駛出港口。集裝箱的使用改變的不僅僅是貨物運(yùn)輸?shù)某杀荆钦麄€社會的運(yùn)輸模式,是從港口,輪船,起重機(jī)到儲存設(shè)施等任何一個運(yùn)輸環(huán)節(jié)的改變。它帶來來了工業(yè)生產(chǎn)的一次小革命,推動了生產(chǎn)全球化的進(jìn)程。40多年后的今天如果ARES飛行系統(tǒng)能夠成功,并借助于網(wǎng)絡(luò)化的社會的力量,它在軍民兩個領(lǐng)域的巨大潛力同樣具有改變整個工業(yè)布局和人類日常生活的力量。
前線支援運(yùn)輸
艦載ARES
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