諾斯羅普·格魯門的LEMV方案

    【賽斯維傳感器網(wǎng)】從人類航空初期就出現(xiàn)的經(jīng)過幾起幾落的飛艇，現(xiàn)在以它無與倫比的續(xù)航能力和任務(wù)載荷能力，已經(jīng)開拓出適用于現(xiàn)代戰(zhàn)爭的新天地，諾斯羅普·格魯門公司的混合飛艇設(shè)計(jì)獲得了美國陸軍的“長航時(shí)多情報(bào)飛行器”飛艇合同。

    美國軍方正在考慮各種長航時(shí)高空無人監(jiān)視平臺(tái)，一種是攜帶較小任務(wù)載荷的太陽能無人機(jī)，能進(jìn)入平流層飛行數(shù)周，并有可能甚至幾個(gè)月和幾年，如奎奈蒂克公司正準(zhǔn)備利用太陽能的“西風(fēng)”無人機(jī)，攜帶2.7千克通信任務(wù)載荷，在18000米高度上飛行兩個(gè)星期；另一種是能攜帶較重任務(wù)載荷的氫燃料高空無人機(jī)，如航空環(huán)境公司的“全球觀測者”已經(jīng)接近飛行，其目標(biāo)是能攜帶120千克的任務(wù)載荷在18000米上空飛行7天，波音公司計(jì)劃在2011年1月飛行的“鬼怪眼” 氫燃料無人驗(yàn)證機(jī)，能攜帶450千克任務(wù)載荷可飛行10天，攜帶900千克的任務(wù)載荷，可飛行7天，但是它們的續(xù)航力和任務(wù)載荷能力，都遠(yuǎn)比不上飛艇。

    LEMV飛艇

    2009年美國陸軍空間和導(dǎo)彈防御司令部提出要發(fā)展一種在2012年初能部署在阿富汗的“長航時(shí)多情報(bào)飛行器”（LEMV）計(jì)劃，要求這種飛艇能使用6800~9000千克的燃料在監(jiān)視任務(wù)中飛行3~4周，每個(gè)飛艇的價(jià)格只是20000~25000美元，而完成同樣的任務(wù)相當(dāng)于需要12架MQ – 9“收割者”級(jí)的固定翼無人機(jī)及其操作人員。

    LEMV的任務(wù)就是對(duì)大面積區(qū)域保持連續(xù)的監(jiān)測，將相關(guān)的視頻、雷達(dá)和信號(hào)情報(bào)數(shù)據(jù)傳送到地面的旅一級(jí)的戰(zhàn)斗部隊(duì)，由于軍方也表示混合飛艇運(yùn)送大量貨物的較大興趣，所以還要求飛行器還能夠經(jīng)過很小的修改后，在攜帶傳感器和長航時(shí)油箱載荷的同時(shí)，還能運(yùn)送20噸貨物。

    2003年美國陸軍空間和導(dǎo)彈防御司令部就選擇洛克希德·馬丁公司作為研制高空飛艇的承包商，但是最近諾斯羅普·格魯門公司卻戰(zhàn)勝了強(qiáng)勁對(duì)手，贏得了美國陸軍的LEMV合同，合同價(jià)值為5.17億美元，公司將向美國陸軍提供3艘混合動(dòng)力無人駕駛飛艇作為一種通訊和監(jiān)視平臺(tái)，用以作為一種廉價(jià)的高空監(jiān)視系統(tǒng)，首架飛艇被命名為HAV304。

    混合飛艇

    用傳統(tǒng)的輕于空氣的飛艇很難實(shí)現(xiàn)長航時(shí)的目標(biāo)，諾斯羅普·格魯門公司的混合飛艇，是一種重于空氣的飛行器設(shè)計(jì)，它集成了浮力、空氣動(dòng)力學(xué)和推力矢量與一體，升力的60％是空氣靜壓，來自氦氣的浮力，其余40％是從空氣動(dòng)力，來自小機(jī)翼和飛行器的氣動(dòng)外形，相比洛克希德·馬丁公司用3個(gè)氣囊組成的外形，諾斯羅普·格魯門公司用一個(gè)氣囊的外形更為簡單，飛艇飛行中用的動(dòng)力則來自安裝在飛艇兩側(cè)的前后的4個(gè)涵道推進(jìn)器，因而飛艇的速度和航向比傳統(tǒng)飛艇飛行器更容易操作， 此外，因?yàn)榛旌巷w艇要比空氣重，所以在起飛和降落過程中也要使用4個(gè)涵道推進(jìn)器的矢量推力。

    LEMV將是混合飛艇技術(shù)的第一個(gè)全尺寸的應(yīng)用，它能夠攜帶1600千克的傳感器，在6000米高空作為“不眨眼的眼睛”，至少監(jiān)視21天。

    它的非剛性、壓力穩(wěn)定的氣囊將使用一種由沃里克·米爾斯公司生產(chǎn)的傳統(tǒng)材料，它已廣泛被用于氣球和飛艇的氣囊。飛行器下面的沿縱向前三分之二為剛性結(jié)構(gòu)，前面既可以選裝有人駕駛艙，也可以選裝航空電子設(shè)備和通信設(shè)備架，在尾端則是任務(wù)載荷系統(tǒng)和可拆卸油箱，中間將是一個(gè)中央工字梁，用以安裝傳感器。

    任務(wù)系統(tǒng)將會(huì)有一個(gè)靈活的、模塊化開放式結(jié)構(gòu)，使即使在野外傳感器也可以迅速地被更換，還有一個(gè)共同的接口適配器將允許不同的任務(wù)載荷插入飛艇的冷卻系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。目前公司已經(jīng)用1/6縮比長約90米的HAV3混合飛艇技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，開始進(jìn)行全尺寸飛行器控制律的試飛。

    諾斯羅普· 格魯門公司借助于它在開發(fā)無人機(jī)領(lǐng)域的專門技能，使飛艇能自主飛行，包括起飛和著陸，起飛跑道長度將小于300米（1000英尺），為使飛艇能使用簡陋的跑道，裝在氣囊下的著陸橇可以更換，動(dòng)力將來自4臺(tái) 蒂勒爾特公司（Thielert）的圣特爾（Centurion）渦輪柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，每一個(gè)驅(qū)動(dòng)一個(gè)涵道推進(jìn)器，在4臺(tái)推進(jìn)器最大功率16千瓦推動(dòng)下，飛艇最大的穿越速度為150千米/時(shí)，用于站位保持時(shí)飛行器可放緩至55千米/時(shí)，在回收時(shí)，飛艇將自主下降到一個(gè)系泊系統(tǒng)，用絞車絞下來。

    但是 4臺(tái) 發(fā)動(dòng)機(jī)不是所有時(shí)間內(nèi)的連續(xù)運(yùn)行，飛艇在站位飄浮時(shí)只需其中一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)就能足以滿足所有任務(wù)載荷的動(dòng)力。

    計(jì)劃安排

    由于美國陸軍要求諾斯羅普·格魯門公司在合同簽訂18個(gè)月以內(nèi)交付第一個(gè)飛行器HAV304，所以公司找了基于英國的混合航空飛行器公司（HAV），作為低風(fēng)險(xiǎn)設(shè)計(jì)合作伙伴，后者長期從事傳統(tǒng)的飛艇生產(chǎn)，同時(shí)也是開拓混合飛艇技術(shù)的先驅(qū)者之一，之前它曾研制了“天空飛艇”（Skyship）500和600商業(yè)飛艇和為美國海軍研制了“哨兵”1000（Sentinel 1000）空中早期預(yù)警飛艇的半尺寸驗(yàn)證機(jī)，但由于各種原因未能發(fā)展為產(chǎn)品，后來一種基于HAV3研制的被稱為“禿鷹”304（Condor 304）的可以選擇有人駕駛的混合飛艇，在英國公司已經(jīng)飛行了相當(dāng)一段時(shí)間。

    諾斯羅普·格魯門公司的氣囊和任務(wù)系統(tǒng)，將交付給在俄勒岡州的蒂拉穆克前海軍飛艇裝配基地，飛艇將在那里進(jìn)行裝配、充氣和飛行試驗(yàn)，首飛預(yù)計(jì)在合同簽訂約一年后的2011年年中進(jìn)行， LEMV HAV304最初將在艇上設(shè)置一個(gè)駕駛員，既為了安全，也為了避免FAA對(duì)在民用空域飛行的無人駕駛飛行器的限制，在合同商飛行試驗(yàn)后，飛艇將轉(zhuǎn)運(yùn)到亞利桑那州的尤馬試驗(yàn)場，由美國陸軍進(jìn)行作戰(zhàn)試飛。

    第一個(gè)LEMV HAV304飛艇，計(jì)劃在2011年年底運(yùn)送到阿富汗作準(zhǔn)備，將在2012年年初完成一個(gè)45~ 60天的作戰(zhàn)評(píng)估，之后，美國陸軍會(huì)再簽訂一個(gè)5年的合同，將飛艇留在戰(zhàn)區(qū)使用，同時(shí)如果需要和有資金，很可能采購另外兩個(gè)飛艇。

    由于交貨時(shí)間的限制，美國陸軍已經(jīng)為第一個(gè)HAV304飛艇購買了現(xiàn)成的商用貨架成品傳感器，但要求諾斯羅普·格魯門公司負(fù)責(zé)為第二架和第三架飛艇的任務(wù)載荷。

    對(duì)于HAV304的傳感器，將會(huì)包括全動(dòng)態(tài)視頻和諾斯羅普·格魯門公司的車輛及散兵探測雷達(dá)（Vader），這是一種主動(dòng)相控陣合成孔徑雷達(dá)/地面移動(dòng)目標(biāo)指示器，可以探測路邊炸彈和跟蹤車輛和人員。

    公司還將提供的信號(hào)情報(bào)任務(wù)載荷載荷，通信套件將具有提供窄帶和寬帶的能力，包括L - 3通信公司的“多用途戰(zhàn)術(shù)通用數(shù)據(jù)鏈”和羅克韋爾·柯林斯公司的“基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的戰(zhàn)術(shù)瞄準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)數(shù)據(jù)鏈” 。

    美國科學(xué)應(yīng)用國際公司（SAIC）與諾斯羅普·格魯門公司聯(lián)手提供用于傳感器數(shù)據(jù)處理、分析和分發(fā)的地面環(huán)境信息，將合成一個(gè)單一的圖片和信息直接提供給美國陸軍指揮人員。

    LEMV還將插進(jìn)到“分布式通用地面站”（DCGS）軟件系統(tǒng)，這是諾斯羅普·格魯門公司為美國陸軍研制的，為綜合個(gè)人信息和各個(gè)旅戰(zhàn)斗隊(duì)信息的分析系統(tǒng)，明年將投入戰(zhàn)區(qū)使用。

    雖然在阿富汗可以提供氣球用的氦氣，但飛艇在正常使用下將不會(huì)泄氣，氣囊不需要補(bǔ)充充氣，但由于LEMV是一個(gè)龐大的飛行較慢的飛行器，因此在敵對(duì)的空域中易受潛在地攻擊，而在飛艇上沒有任何自我保護(hù)系統(tǒng)，氣囊可能被打破，這就要求美國陸軍除了在安全區(qū)發(fā)射和回收飛艇外，還必須使飛艇處于物理安全高度上飛行執(zhí)行任務(wù)。

    諾斯羅普·格魯門公司對(duì)第二個(gè)和第三個(gè)飛艇的方案有許多潛在的改善計(jì)劃，包括使用功率更大的發(fā)動(dòng)機(jī)，公司也希望有一些改進(jìn)能用在第一個(gè)HAV304飛艇上，特別提高續(xù)航力和任務(wù)載荷，現(xiàn)在的1600千克任務(wù)載荷已經(jīng)可以裝很多東西，但通過改進(jìn)就可以使它增長一倍。

    此外，公司正在通過簡單的修改，使飛艇可以容納乘客或車輛、載運(yùn)燃料模塊和10~12米長的標(biāo)準(zhǔn)集裝箱等。