K-MAX无人直升机首次亮相阿富汗战场
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作者: 温杰
2011年12月17日，美国海军陆战队在阿富汗战场上利用K-MAX无人驾驶直升机将一定数量的战场急救用品和武器弹药运送到前线阵地，从而在世界上首次完成了无人直升机货运任务。目前，两架K-MAX无人直升机正在阿富汗接受为期6个月的实战测试，将把作战补给从后方基地运往偏远的前线阵地。此举可以有效增强后勤补给行动的安全性，显著缓解战区对于有人驾驶直升机的使用需求。
作为此次任务的主角，K-MAX无人直升机借助无人驾驶技术的飞速发展，从以前活跃在民用领域的有人驾驶“空中卡车”(Aerial Truck)到今天承担起战场补给任务的无人驾驶直升机，实现了自身角色的华丽转身。这种转变绝非一蹴而就，而是历经了十多年的潜心磨炼。
作战需求日益迫切
从传统的军事后勤保障方式来看，世界上大多数军队将食品和弹药等补给运送到驻扎在偏远地点的作战部队时，主要通过军用卡车长途跋涉运送到驻扎地点。但是，这种方式对于驻扎在阿富汗的美军来说却是一件伤透脑筋的事情。阿富汗境内高山林立、地形崎岖，依靠汽车和直升机等常规运送弹药和食品等给养的方式面临运输成本高昂、连续补给困难等问题，特别是数量庞大的简易爆炸装置(IED)令美军士兵头疼不已。据统计，美国军方大约60％的作战人员伤亡来自于IED，它已经成为军队、安全部队和平民的“头号杀手”。
另一方面，阿富汗的连年战火已经让有限的基础设施消失殆尽，现有的道路令人难以接受，而且也不总是通往美军希望到达的地方。正是考虑到路况复杂和危机四伏，美军认为在阿富汗境内的道路运输并不是一种可行的选择，因此才有了“运送作战补给的时候，一头驴可以媲美十辆卡车”的说法。
阿富汗是一个内陆国家，境内没有港口和铁路，也没有可以通航的河流，空中运输成为惟一可以考虑的选择，但是对于运输机空投和直升机吊运等常规空中补给任务来说却存在许多困难。
在一些偏远地区，美国军方采用的制导降落伞，能够沿着无线电信号飘向预定地点，但是在崇山峻岭中，狂风持续不断，风向也飘忽不定，非常容易影响降落伞准确地落到预定地点。货运直升机可以在腹部安装载荷吊索，将各种补给吊运到前方基地，但是它非常容易受到攻击，即便是小型地面火力也能随时让机上人员陷入生命危险中。因此，如何顺利地向前线阵地提供军用补给就成为驻阿美军必须解决的一个问题。
正是在这样一种背景下，美国海军陆战队把注意力转向了为数不多的几个尚未引入无人机系统的空中任务领域，率先决定选择一种无人驾驶垂直起降平台，大力推动无人货运直升机的快速发展。2009年4月17日，美国海军陆战队作战实验室(MCWL)发布了一份招标要求，明确规定参与飞行演示的无人直升机能在24小时内将4535～9707千克的货物运送到140千米距离外的前线阵地。同时，这种无人机还必须具备的能力包括：满载货物情况下飞行高度达到4572米，可以在无地效情况下悬停在3658米高度。
针对海军陆战队的作战需求，多家承包商对这个新兴任务领域产生了浓厚兴趣，并陆续提出了多个投标方案，准备随时向海军陆战队提供原型机进行飞行测试。这些潜在竞争平台主要包括洛克希德・马丁(简称洛马)／卡曼公司的K-MAX、波音公司的A160T“蜂鸟”和诺斯罗普・格鲁门公司(简称诺格公司)的RQ-8B“火力侦察兵”等无人直升机。
两种平台参与竞争
近年来，随着自动起降技术、精确导航技术、感知与规避等技术的发展，无人直升机已经具备了从起飞到着陆的全自主飞行能力，在承担货物运输任务方面已经绰绰有余。因此，美国海军在收到各家承包商提交的方案后，立即进行了详细评估，通过全面分析和对比不同方案的综合性能，淘汰了“火力侦察兵”，初步确定了A160T和K-MAX进入下一阶段的自主运送补给测试计划。
当时，MQ-8B“火力侦察兵”作为已经获准初始低速率生产的无人直升机，在时间进度和研制成本方面占据一定竞争优势。诺格公司考虑为其配备机身吊挂部件，可以投放货运吊舱。但是，该机的主要任务是执行侦察、监视和目标捕获任务，在尺寸和体积方面存在先天不足，限制了载荷能力，在错综复杂的前线战场上显得力不从心。后来，诺格公司与贝尔直升机公司联手，以“贝尔”407直升机为平台，研制了一架Fire-X验证机，尽管错过了此次竞标，但有可能后来居上。
波音公司研制的A160T无人直升机曾经针对美国特种作战司令部的作战需求，在试飞中携带了454千克的外部载荷，初步表明了潜在运输能力，可以承担起战场补给和伤员撤离任务。针对测试飞行要求，波音公司专门为A160T无人机发展了吊挂载荷装置，并在2010年1月完成了首次试飞。研制人员通过分析认为，通过折衷续航时间，可以有效增加载荷重量。计算表明，该机如果减少一些内部燃油量，可以空运1134千克载荷。
与全新研制的A160T无人直升机相比，K-MAX无人直升机衍生自卡曼公司生产的有人驾驶直升机。K-MAX直升机独树一帜地采用了双旋翼并列布局，专门用于执行外部吊挂任务。该机在1991年12月23日首飞，并于1994年开始批量生产，凭借着高可靠性和低使用成本，目前已经在伐木、灭火和建筑等领域扮演了重要角色。初步测试表明，K-MAX无人直升机在海平面条件下，能够吊运多达2724千克货物，在4572米高度下，其运输能力为1816千克。
其实，K-MAX直升机凭借着出色的吊运能力，早在10多年前就引起了美国军方的高度关注。1999年6月，美国海军陆战队作战实验室授予卡曼公司一项价值420万美元的合同，要求将一架K-MAX直升机改装为无人驾驶原型机。作为“广域无人驾驶响应性再补给作业”(BURRO)技术验证项目的一个组成部分，这架原型机用于验证无人驾驶垂直起降平台可以实现战场后勤补给的作战概念，并按照合同要求完成了累计12飞行小时的试验。而美国陆军与卡曼公司在2006年4月28日联合实施了K-MAX直升机的自主飞行，这次空中不加油飞行的续航时间达到12小时17分钟。借助于军方技术验证项目的大力推动，K-MAX直升机充分表现出了作为一种无人货运系统的潜能。
正县看剥了潜存的市场需求，洛马公司与卡曼公司在2007年3月签署了合作协议，决定以K-MAX直升机为基础，联手发展一种无人驾驶直升机。洛马公司负责研究自主军事作战需要的无人机系统先进飞行控制技术，并将提供特种任务航电系统、传感器和武器方案。同时，洛马公司作为主承包商，积极向美国军方推介K-MAX无人直升机的概念，期望尽快打开市场。
2008年4月和11月，美国陆军和海军陆战队在先后观看了K-MAX无人直升
机的飞行演示后，对其能否取代有人驾驶直升机实施空中补给的可行性得出了截然不同的看法。前者保持怀疑态度，而后者却抱有较为乐观的态度，立即决定着手评估各种垂直起降平台的性能，大力推动无人货运直升机的快速发展，以解燃眉之急。
飞行测试有条不紊
2009年9月，美国海军陆战队分别授予洛马公司／卡曼公司团队(简称洛马团队)和波音公司一项合同，用于验证无人直升机在极端环境及高原环境下向部队运送货物的能力。对于即将开始的飞行测试，卡曼公司总裁兼首席执行官尼尔・克泰特信誓旦旦地表示，K-MAX直升机是唯一有资格在阿富汗执行补给任务和运送士兵的无人直升机。紧接着，两个团队开始紧锣密鼓地着手各项准备工作，力争在最后的飞行测试阶段一争高下。
2010年初，美国海军陆战队启动了无人货运直升机的飞行测试。为了让两种平台更加身临其境地参与对比试飞，海军陆战队专门将测试地点选在了位于犹他州的美国陆军达格威(Dugway)试验场，这里的地形、气候和海拔高度都与阿富汗类似，可以更加逼真地模拟未来作战环境。达格威试验场的主基地的海拔高度为1356米，前方基地位于海拔2135米的山脉中。
按照要求，无人直升机的飞行方式包括全自主飞行和在前方基地实施遥控飞行；可以根据需要，分别采用视线数据链和卫星数据链。测试飞行的任务剖面如下：在主基地装载货物，爬升至3660米高度并悬停60秒，然后飞至前方基地投放货物，再重新爬升到4570米高度。验证飞行的要求是能在昼夜6小时内向140千米外的基地运送1134千克的物资，
首先出场的是K-MAX无人直升机。1月下旬，洛马团队在为期4天的测试飞行中，演示了包括遥控操作、自主操作和视距外作业的6次补给飞行。此时，A160T无人直升机才首次实施了外部吊挂载荷试飞。时隔一个多个月后，A160T无人直升机才开始了飞行测试，在两天时间里先后实施了6次飞行。从飞行吊运测试来看，两种无人直升机都满足或超过了基本要求，但在任务效能方面还是存在一些差异。
与A160T无人直升机相比，K-MAX在设计上主要针对运输任务，具有非常坚固的结构，不仅在吊运货物重量方面占据一定优势，还能更好地适应阿富汗的作战环境。该机在5小时内完成了两次运输飞行，每次飞行载货量为680千克。同样，A160T无人直升机也在5小时内完成了两次运输飞行，但每次载货量为567千克。同时，K-MAX还验证了在单次运输飞行中分段投放不同载荷的能力。K-MAX在一具4吊钩的旋转货盘上装载了1565千克货物，先在前3个预定地点自主投放货物，最后在第4个地点采用人工投放货物，显示出更强的灵活性。受气候影响，该机未能在达格威试验场完成悬停演示，但此前在亚利桑那州尤马试验场的演练飞行中，曾经挂载675千克货物在4575米高度完成了悬停。
实战部署接受考验
在顺利完成了飞行测试后，洛马公司和卡曼公司于2010年10月21日正式向美国海军航空系统司令部提交了K-MAX无人直升机投标方案。洛马公司强调，K-MAX无人直升机可以减少运行和后勤保障费用，是无人货运的最佳解决方案。与地面运输车辆和传统有人驾驶直升机相比，K-MAX无人直升机更节省燃油和人力，也可以降低执行任务时的风险。
当年12月，美国海军先后授予洛马公司团队和波音公司价值4580万美元和2920万美元的合同，要求两个团队分别向海军陆战队交付两架无人直升机和三套远程遥控地面站，用于快速反应评估(QRA)，验证两套系统在作战环境下的货运能力。值得一提的是，分属于美国陆军和特种作战司令部的两架A160T无人直升机在此前曾经先后因故障坠毁，无疑对海军陆战队在快速反应评估后的决策产生了一定负面影响。
2011年8月，快速反应评估在尤马试验场正式开始。在5天时间里，K-MAX无人直升机的表现更为出色，每天运送的货物总量超过了2720千克的测试要求，使总运货量达到15150千克，超出标准1542千克。此外，海军航空系统司令部还测试了K-MAX无人直升机在尘土飞扬的飞行条件下投放货物的能力。9月底，作战测试和评估司令部提交了正式的评估报告，确认K-MAX无人货运直升机的货运能力完全满足评估要求。最终，K-MAX击败了A160T，赢得了飞赴阿富汗进行实战评估的机会。
10月底，美国海军陆战队将两架K-MAX无人直升机派往阿富汗，由洛马公司团队的维护人员负责技术保障。经过初始作战测试，该机在12月15日和16日分别进行了两次常规飞行，并未携带货物。然后，该机在12月17日首次执行了货运任务，将弹药和给养空运到前线阵地。据驻扎阿富汗的国际安全援助部队联合司令部介绍，K-MAX无人直升机在顺利完成首次飞行任务后，已经具备了完全作战能力，可以持续承担补给任务。
与此同时，K-MAX无人直升机凭借着技术创新来挽救生命的设计理念，在2011年岁末获得了白金创新奖，并入选美国《时代》周刊评选出的2011年度50项最佳发明。
可以预见，K-MAX无人直升机在阿富汗开始作战部署后，将显著增强美国海军陆战队向前线作战人员运送武器和给养的能力，有效地避免了在此受到路边炸弹的袭击，使后勤运输变得更加安全和顺畅，这无疑将会拯救不少作战人员的生命。然而，K-MAX无人直升机在运送给养的过程中，也有可能遭遇到地面火力的攻击，能否经得住考验，还需要时间给出答案。
责任编辑：兆然
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