海洋无人机 -无人机航测测绘前景

作者：温哥华的鱼

6 p) d8 O( ?$ ^4 Z. \

经过十几年的发展，无人机早已从实验室走上了前线，在中东、中亚、高加索等地形崎岖、环境恶劣的战场大显身手，战场监视、跟踪定位、通信中继、精确打击，甚至具备了摧毁装甲目标的非对称实力。

珠海航展官方媒体就公布参展的彩虹-4中空长航时无人机在海外实战中已经执行过几千架次、超过数万小时的战斗飞行任务，发射机载武器上千发，命中率高达99%。

$ P& h- X/ O- Q4 A

( C, J" e$ ^5 X; B

不过地球终归是一颗蓝色星球，海洋占地球总面积的71%，海运贸易量占全球贸易总量的90%，海洋早已取代陆地成为全球经贸活动的关键区域。海洋资源、海洋权益、海洋领土正成为各个海洋国家竭力争夺的焦点，在这样的大环境下无人机走向深蓝也成了发展的必然趋势。

8 s' F z2 ]" G6 z# c5 R* z$ V

世界航运密度热图

9 }4 C/ ]9 ]- F7 R* C* s. Q% \7 l

国际上一些著名的无人机都已经推出了专用的海洋型号，例如“全球鹰”的海军版“特立顿”（参见霍尔木兹上空的鹰）、“捕食者”二代的海军版“海洋卫士”等。

美国通用原子公司著名的MQ-9A“捕食者”无人机如今已经发展到第二代MQ-9B，绰号“天空卫士”。它有一个非常突出的优点，在设计时就获得了FAA和EASA等欧美民航飞行规则认证，可以在民用空域作业，对空域狭小、航线密集的欧洲用户很有吸引力。

. i# i4 Y8 O5 a: q9 }& V2 J

& }% L0 C, ]; X+ O0 Q1 I. W/ W

在“天空卫士”的基础上通用原子又推出了海军版“海洋卫士”，它采用高度模块化设计，可以携带各种海洋传感器，包括自家的“山猫”合成孔径雷达、雷锡昂的SeaVue XMC海上监视雷达和多光谱瞄准系统、莱昂纳多的 Sage 750电子侦察吊舱等。

“海洋卫士”还可以安装专用反潜战套件，包括SDS声纳浮标发射系统和内置的SMCS声纳浮标管理控制系统，作战时在机翼下挂载2个声纳浮标发射吊舱和2枚轻型反潜鱼雷，或者4个声纳浮标发射吊舱。每个气动发射吊舱可以容纳10枚A型声纳浮标或者20枚G型声纳浮标，2017年通用原子用一架改装的MQ-9A成功测试了新系统。

当然四个挂架也可以挂载轻型反舰导弹执行反舰任务，目前通用原子还在为它开发扫雷能力，以继续扩大任务范围。

和传统的有人操作海上巡逻机相比较，“海洋卫士”每小时飞行费用节省了86%，续航时间为2.5倍，油耗降低90%，操作人员减少一半。虽然不能完全取代有人机，但是可以成为高费效比的补充资源，胜任反舰、反潜、人道主义援助、搜救、海上执法、海洋监测等多种任务。

我国的无人机事业正在呈现百花齐放、百家争鸣的兴旺景象，布展中的珠海航展上无人机占据了相当大的比例。本届航展尚未披露的是，我们也在大力发展无人机的海洋应用，例如彩虹无人机就已经为彩虹-4和彩虹-5开发了专门的海洋型号，令人瞩目的彩虹-6和融合了诸多黑科技的彩虹-10也具备丰富的海洋应用场景。

( w% S4 ?7 _2 d: {, L' D8 J7 ^

海洋型无人机并不是安装对海搜索传感器，挂载任务载荷就能胜任海上任务的，要在高盐雾腐蚀、高温湿热的海洋环境中使用，首先必须进行环境适应性改进，牵涉到机体和载荷的方方面面。例如机体结构必须采用耐腐蚀性好的复合材料、铝合金或者少量不锈钢，零部件和表面要喷涂抗腐蚀性底漆，机载设备选用钛合金材料或者进行钝化处理，所有设备密封必须达到IPX6以上水密等级，设备电路板喷涂“三防”漆，载荷设备也要进行相应的处理。所有这些措施都会增加重量、造价和维护难度，对飞行品质、后勤保障产生相当大的影响，必须做出专项改进。

q8 Y% X; I' p+ a

彩虹-4：海上广域监控

来看一下海外用户爱不释手的彩虹-4在海洋上有什么新本事。

: b) ~7 ~& i2 O; k8 m6 k6 S5 q- ]

民用方面，彩虹-4海洋型增加了AIS船舶自动识别系统，使用机头下方的光电探测系统扫描海面，自动识别大面积海区内的民用船只。当然换句话说也可以高效地把混杂在众多民船中的军用舰船区分出来，提高了海洋态势监控的准确性和完整性。

5 R8 M! f9 V; C9 o

军用方面，彩虹-4的模块化载荷可以安装多种特种设备，最重要的是量子磁探仪和合成孔径雷达。前者测量地磁场的局部异常变化，发现、跟踪、定位水下目标，作为有人操作反潜机的补充进行高效的长航时反潜作业。后者增加了逆合成孔径成像、对海广域搜索、对海运动目标检测等多种模式，可以在高海况下远距离对剧烈摇摆中的大中型舰船进行分类识别，高效获取大范围内运动或静止的水面目标。

过去只有P-3C、运-8X类的大型海上巡逻机才具备这些技术要求极高的海上侦搜能力（机组人员超过10名），如今彩虹-4以不到1.5吨的小身材就能部分实现，无人机的能力和潜力相当惊人。

3 M8 ^ E2 {) U

2015年彩虹-4海洋型就成功进行了海事应用演示，完成了空中海上监视、船舶监管、海上实时语音通报等科目的训练，这是我国大型中空长航时无人机的首次海事公务飞行，也是首次远海超视距飞行。正式服役后彩虹-4和国家海洋局北海分局等单位进行了深度合作，在渤海、南海和东南亚地区长期执行任务，积累了大量使用和维护经验。

4 @5 s5 q9 @* J: G* m/ S% v9 D! x

彩虹-5：海上多面手

$ l# e6 K0 H7 h E

彩虹-5比彩虹-4体型更大（翼展长3米），载荷能力更强（增加40%）。它的一大特点是采用了重油活塞发动机，油耗比同类型机的涡桨动力低，在最大起飞重量更轻的条件下实现了相同的最大载荷、更高的升限、更大的航程、远远超出的最大续航时间，只有最大飞行速度略低，对中高空长航时无人机系统来说效益非常显著。

2020年彩虹-5海洋应用版已经顺利通过功能验证飞行，它完全兼容彩虹-4的载荷设备，除此之外还可以搭载救生投放吊舱、通信语音接收载荷、高光谱成像仪、激光多普勒测风雷达、波浪仪等尺寸重量较大的载荷。执行海上搜救任务时它可以在目标区上空3千米高度持续搜索24小时，发现目标后最多投掷4具救生舱，作业效率大大超过传统的固定翼和直升机搜救机。执行海洋环境监测时可以高效探测原油泄漏或者隐蔽排污水域，或者对指定海区的风场和海浪情况探测建模，向海洋用户提供有力的水文气象保障。

/ Z$ A Q, ?! b+ g& ~

值得一提的是彩虹-5也具备出色的反潜能力，可以搭载下投式声纳浮标及声磁监测系统，更精准地探测、定位水下目标，召唤有人操作反潜机或者自身携带的反潜武器迅速发起火力打击。美国媒体宣称尚未服役的“海洋卫士”是世界上第一款可以投放声纳浮标的无人机，他们可能并不了解彩虹-5海洋型的研发进度，谁能成为第一款服役的反潜无人机还未可知呢。

* o& P4 k; Q6 F; u2 A! U

彩虹-6：陆海兼备、察打一体

彩虹-6在这次珠海航展一亮相就引起了极大关注，它是彩虹家族体型最大的高空高速无人机，翼展20.5米，全长15.8米，最大起飞重量7.8吨（是彩虹-5的2.4倍）。该机配备了两台小型涡扇发动机，采用背负式结构，安装有高效的分叉式翼梢小翼（令翼展比彩虹-5还短了0.5米），最大飞行速度800千米/时（是彩虹-5的2.75倍），最大航程1.2万千米，飞行性能在无人机中非常突出。彩虹-6续航时间长达20小时，执行远程监视任务时能够一次性快速覆盖广阔的海域。

: j T. c1 l6 K% Y0 |: z1 l

彩虹-6扁平厚实的巨大机体具备优秀的任务拓展性，可利用多联挂架携带数量可观的小型反舰导弹执行一体化对海侦察/打击任务。在民用领域，它既可以利用高航速搭载救助物资迅速出航，赢得海上搜救的黄金时间，也可以凭借大航程在岛礁相距较远、机场设施不足的南海等广阔海区执行常规海洋环境监测、海岸巡逻等任务。

彩虹-10：灵活部署的无人倾转旋翼机

# d$ g( S$ a# S. K$ [# t

& N7 l3 i9 k; ~ Q$ E

彩虹-10采用了无人机中相当罕见的倾转旋翼机构型，和美国的V-22“鱼鹰”类似，不过它的涡桨发动机短舱是随外翼段一起旋转的，从固定翼模态转换到垂直起降时稳定性更高。该型无人机翼展6.7米，最大平飞时速320公里，无地效悬停升限高度3000米，固定翼实用升限7000米。垂直起降时的最大起飞重量450公斤，携带50公斤任务载荷时滞空时间7小时。

, c8 p$ a# @! W8 }

在海洋上，彩虹-10可以从普通舰船的直升机甲板甚至是任意平坦开阔的舱面上进行起降，极大地拓展了无人机的适用环境。部署于海军舰艇时，它可以运输轻型重要物品或者配备雷达、光电设备展开海空监视，充当特种运输机和预警机；或者为海上执法船提供急需的态势感知能力，不依靠陆基飞机就能执行环境监测、稽查走私一类海空任务。在民用领域上，彩虹-10可以凭借垂直起降能力在海岸或者岛群中执行快递“最后一公里”的运输任务，向过去难以到达的地区提供空中运输补给。

/ m: C/ x g2 Q( \& d% r

海洋型无人机具备机动灵活、滞空时间长、监控范围大、环境适应性强的特点，既可执行周边海域及边境地区的全天时侦察监视、目标精确定位、边海防巡逻等任务，还可有效提升海上船舶污染的应急决策指挥能力、预警和处置能力、溢油应急效率等，可谓是海洋监控的一大利器。随着彩虹-6与彩虹-10的加入，彩虹无人机家族不断壮大起来，各个机型“各显神通”。在前景无限的海洋时代，彩虹无人机将翱翔于祖国的海洋上，发挥自己的专长和优势，为我国的海洋发展战略、海军从近海防御到远洋作战的转型提供坚强的支撑。

6 Z9 X- A3 i1 n, A5 w1 D

8 R- t4 S7 W% E8 C

温哥华的鱼授权转载

r( y. Q. C2 g, |6 \! S7 e 8 p! U9 `; V1 R) C2 q