英國“雷神”無人戰鬥機

雷神（Taranis）英文原意是凱爾特人神話的雷神，是英國國防部研發中的最新無人戰鬥機（UCAV）的代號。英國“雷神”無人戰鬥機是一款三角翼高科技戰機，於2010年推出技術驗證機，此機具備隱身功能與自動防衛能力，可做跨越洲際飛行。

基本介紹

• 中文名：英國“雷神”無人戰鬥機
• 意義：凱爾特人神話的雷神
• 研發：英國國防部
• 推出：2010年

研製背景

預先研究

雷神計畫是英國國防部長期以來潛心發展英國空中攻擊力量的一個必然結果。早在20世紀80年代末，英國國防部就著眼於未來替換狂風攻擊機的潛在需求，與BAE系統公司聯合啟動了一項未來攻擊機（FOA）計畫，目的在於研製一種具備縱深攻擊能力的多用途戰鬥機。然而，經過幾年分析和研究，英國國防部根據重

新制訂的“戰略防務評估”報告，在1997年將這項計畫重新調整為未來空中攻擊系統（FOAS）計畫，以便適應剛剛出台的遠征戰略，滿足英國空軍的未來作戰需求。

“雷神”無人戰鬥機驗證機

在FOAS計畫中，英國國防部首次提出了無人戰鬥機的發展遠景，在裝備發展方面重點關注各種用途無人機所需的關鍵技術，並參照美國發展無人戰鬥機的模式，鼓勵BAE系統公司著手從事與之相關的預先研究。BAE系統公司在20世紀90年代初開始了無人機技術的初步研究，為此專門建立了一個先期技術驗證中心（ATDC），陸續提出了多種具有低可探測性的無人機方案。在此基礎上，BAE系統公司按照FOAS計畫的要求，對一系列先進布局概念進行了預先研究，力圖尋求到將低可觀測性和高敏捷性集於一身的一種可行方案，並大力探索自主飛行技術。2000年後，BAE系統公司在國防部的支持下，先後從事了歐夜鷹和變色龍項目，在隱身技術領域取得了較大的進展，並提出了模組化設計理念。

秘密計畫

20世紀初，隨著BAE系統公司在一些核心技術方面取得較大突破，英國國防部著手制訂了一項極其保密的研製計畫，力求滿足英國空軍對於縱深打擊和高空監視的未來作戰需求。直到2005年5月，英國國防部才首次公開了這項稱為戰略無人機試驗（SUAVE）計畫，並正式宣布了終止FOAS計畫的決定。

在FOAS項目的基礎上，SUAVE計畫的主要目標集中在關鍵技術的風險降低工作，為英國國防部在未來無人機（UAV/UCAV/URAV）發展戰略上提供決策依據。這項計畫涉及的研究領域包括自主式指揮控制、超續航動力裝置、自主式空中加油系統和定向能武器載荷等方面，分別由英國的各家公司負責。

雷神計畫

2006年初，BAE系統公司公開了有關無人機技術驗證的一些基本情況。據介紹，BAE系統公司先利用“翱翔”縮比模型驗證了翼身融合體布局的可行性，接著利用茶隼無人機進一步研究相關的隱身技術，最後將其綜合體現在渡鴉驗證機上。渡鴉驗證機首次採用了模組化設計，可以非常容易地實現一機兩型，分別用於執行攻擊和偵察任務。於是，BAE系統公司在多年探索的基礎上，正式提出了無人戰鬥機設計方案和研製計畫，等待英國國防部的正式批准。

渡鴉驗證機

2006年12月7日，英國國防部在對這個全尺寸驗證機的總體方案進行了全面細緻的評審後，將一項價值1.24億英鎊的契約正式授予BAE系統公司領導的研製團隊。為了凸顯這項計畫的地位和作用，英國國防部借用了凱爾特神話中的雷神一詞，將這項計畫命名為雷神（Taranis）計畫，期望未來發展出一種堪比火神轟炸機的全新無人攻擊平台。由此，英國UCAV驗證機計畫正式啟動，將在4年時間裡製造和試飛一種無人駕駛平台，重點評估有關自主作戰能力所要求的關鍵技術。為英國空軍未來進攻性力量的組成提供決策依據。

總體布局

飛翼布局

BAE系統公司已經對外公開了雷神驗證機的總體設計方案。該機採用了大後掠前緣的翼身融合體布局，機身和機翼的後緣分別對應平行於前緣，可以有效地提供升力，實現更大的續航能力，從而確保具有跨大洲攻擊的威力。它的總體尺寸與BAE系統公司生產的鷹高級教練機相當，翼展超過9m，機長大約11m，起飛質量超過8000kg。

“雷神”無人戰鬥機電腦模擬圖

BAE系統公司在研製方案中更加注重細節設計，重點突出了隱身性能。與渡鴉相比，雷神驗證機沿用了三角形進氣口，明顯隆起的進氣道似乎有些突兀，目的是有效地保證動力裝置所需的空氣流量。有所不同的是，該機採用了海狸尾式的排氣裝置，將發動機的尾噴管完全包裹在機體內，達到同時減小雷達與紅外信號的目的。這樣，該機從前機身的菱形截面自然流暢地過渡到後機身的扁平截面，在確保氣動性能的前提下，更好地滿足了低可探測性的需要。

控制技術

雷神驗證機將採用靜不穩定的飛行控制系統。此前，BAE系統公司通過渡鴉與赫提驗證機，已經出色地解決了數字式電傳飛控系統面臨的諸多關鍵問題，能夠較好地實現大量控制面的耦合控制，從而確保全尺寸驗證機具有靜不穩定的飛行特性，可以在各種條件下可靠地自主飛行。

“雷神”無人戰鬥機飛行想像圖

僅從粗略的想像圖中還無法看出雷神驗證機操縱翼面的設計細節，但機翼表面縱橫交錯的“龜紋”似乎透露出BAE系統公司將嘗試採用一些較為成熟的氣動控制技術。在此前已經試飛的渡鴉驗證機上，機翼後緣只有4個操縱面，但在機翼的上、下表面精心設計了可以收放的“嵌入面”，能根據控制指令實現差動，提供偏航力矩。同時，該機在起飛和降落過程中，打開的起落架艙門可以起到垂尾的功能，滿足低速飛行時航向穩定性的要求。

在雷神驗證機的想像圖中，兩側機翼上方分別呈現出一對黑色圓孔，甚至還繪出了明顯的煙跡。由此推測，BAE系統公司有可能在全尺寸驗證機上採用流體推力矢量（FTV）和環量控制（CC）等關鍵技術。這樣，雷神驗證機可以有效控制機體兩側的主流和次流，沿著機體表面產生矢量推力，從而獲得俯仰和滾轉控制力。同時，該機還可以利用從機翼後緣吹出的高壓空氣，達到襟翼增升的氣動效應，從而可以無需襟翼，進一步增強隱身性能。

正式生產

2007年11月20日，BAE系統公司在蘭開夏郡的工廠內舉行了機體加工啟動儀式，標誌著雷神驗證機正式進入製造階段。接著，該公司在下屬的特種工程複合材料工廠內，開始利用先進的纖維鋪設技術來製造這個發動機進氣道的後部管道。該機於2010年7月12日進行了公開展示。

動力裝置

詳細論證

在總體設計中，BAE系統公司一再強調雷神無人戰鬥機將具有向另一個大陸投放武器的能力。這表明，UCAV具有洲際間航程和出色的續航能力，這不僅對外形尺寸提出了較高要求，同時在動力裝置的性能有諸多考慮。對此，作為參與項目發展的承包商之一，羅羅公司早在2002年初就針對FOAS計畫，開始考慮UAV和UCAV的發動機，並提出了一個發展思路：如果能夠獲得投資就研製一種專用的新型發動機，否則只能保持一個折衷，這樣推進系統設計就必須適合於現有的EJ200或阿杜爾MK951發動機等最新型號。

其實早在2005年，BAE系統公司在UCAV方案設計階段的初期，曾經考慮過採用EJ200渦扇發動機作為候選動力裝置，其不加力狀態下的最大推力就達到60kN。然而，作為颱風戰鬥機的動力裝置，EJ200發動機在熱力循環和工作參數上主要突出空中優勢性能，能否適合於承擔對地攻擊任務的無人戰鬥機還需要進行更加全面的研究。

為此，BAE系統公司對EJ200發動機的有效性實施了細緻分析後認為，它的結構尺寸有些過大，並不適合於驗證機的總體構型，特別對於空氣流量的需求有可能導致進氣口增大。這樣，驗證機就必須增大總體尺寸10%以上或者改變幾何構型，這有可能會導致雷達反射截面積增大20%，大大降低隱身性能。

選擇型號

基於這樣一個結論，BAE系統公司考慮選擇一種更加適合驗證飛行所需的渦扇發動機，羅羅公司建議採用阿杜爾系列發動機中的MK951型。2006年10月，達索公司正式訂購了兩台阿杜爾MK951發動機作為神經元驗證機的動力裝置，首台在2007年夏天交付用於地面試驗，作為備份的第二台將在2010年底交付，為飛行試驗做準備。

阿杜爾系列發動機

與神經元驗證機相比，雷神驗證機在尺寸和重量均較為接近，阿杜爾MK951發動機的各項指標可以滿足設計性能的需要，而且這也符合驗證計畫中所提出的儘可能採用商用產品的原則。於是，BAE系統公司決定將這一型號發動機作為雷神驗證機的動力裝置。據羅羅公司介紹，該型發動機是阿杜爾MK871發動機的衍生型，主要改進之處包括：新型風扇設計提供更大的推力，渦輪部件採用了更好的材料以提高耐久性，不僅推力增加了8%，還降低了壽命周期成本。同時，該發動機採用了全許可權數字式發動機調節（FADEC），可以提供喘振預防、自動控制和恢復。

發展方案

在雷神驗證計畫的基礎上，羅羅公司通過廣泛研究，認為推進系統在發展未來投入戰場的UCAV時，必須充分滿足多個方面的要求，這不僅涉及到任務續航能力、有限周期內的推力性能和電子系統功率，而且還關係到飛行器的紅外信號控制和雷達反射截面積。因此，最佳解決方案是研製一種高溫發動機，這將對UCAV的總體結構和性能產生一個關鍵性影響。為此，羅羅公司正在向英國國防部大力呼籲，希望為雷神計畫增加額外的投資，目的在於推動有關的高溫發動機核心技術的研究，從而完善UCAV綜合動力系統的方案。因此，阿杜爾MK951發動機仍然是一個過渡方案，一旦雷神計畫取得了預期進展，英國國防部勢必將會撥出專款用於高溫發動機的研製，推動UCAV的發展。

機載系統

自主控制

從SUAVE計畫的技術層面來看，雷神計畫的一個核心任務是評估UCAV自主作戰能力是否能夠達到預期的戰場使用要求。為此，BAE系統公司正在藉助於在系統智慧型方面所取得的進展，設計出雷神驗證機的自主控制系統，目的是提供高級別的自主性，有效地改進作戰效能。

“雷神”無人戰鬥機飛行想像圖2

這種系統能夠自主控制無人機的滑行、起飛並沿著搜尋空域航行，同時可以及時地對任何威脅或其它意外情況做出反應。接著，它將圍繞搜尋區域確定最佳的航線，鎖定目標，然後利用感測器系統來傳輸一系列圖像和觀察，反饋給操作員，以確定這是預計攻擊的目標。最後，一旦該機獲得授權，它將自主地攻擊目標，然後沿著預定航線返回基地、著陸和滑行。

英國國防部仍然傾向於在UCAV中保留人在迴路的控制方式，從而保證操縱人員掌握有確認敵方目標和投放武器攻擊等關鍵任務決策方面的許可權。操縱人員可以在地面站內進行控制，也能在雙座戰鬥機的后座上發出指令。為此，英國國防部自2006年以來，已經按照SUAVE計畫實施了“自主式指揮控制”項目，先後在地面和空中驗證了在一架噴氣式戰鬥機上控制多架UCAV的基本概念是可行的，但這種技術在投入使用之前還需要進一步成熟。

攻擊武器

基於長期積累的經驗，BAE系統公司將在雷神驗證機的機載任務系統中採用一種先進的和高度靈活的開放式系統結構。在驗證階段，該機將配置傳統的光電和雷達感測器作為基本的機載探測設備，遠期有可能採用BAE系統公司正在研製的保形雷達。這樣，雷神驗證機不僅可以滿足當前以縱深打擊為主的任務構想，同時還能根據需要執行遠程偵察和監視任務。毫無疑問，作為專門用於驗證低空突防任務的攻擊平台，該驗證機將會設計兩個內置武器艙，以便能夠攜帶對地攻擊武器，並保持較強的生存能力。

BAE系統公司只表示將安排雷神驗證機模擬武器投放的試驗，尚未計畫實施武器投放的試驗。因此，未來的UCAV將攜帶何種具體型號的武器還不得而知。但從有關報導來看，英國工業界正在對定向能戰鬥部實施一系列引爆試驗，國防部已經確定在2011年前引入定向能武器系統，初步計畫將這種戰鬥部配備在風暴前兆飛彈上。據此推測，英國UCAV有可能將高功率雷射或微波武器作為一種攻擊武器選擇方案。

偵察設備

據透露，BAE系統公司還考慮在雷神計畫中套用圖像採集和開發（ICE）系統，承擔空中監視和偵察任務。ICE系統由兩台廣角照相機組成，並且可以選擇在轉塔內安裝一種窄視角照相機，兩種照相機都具有紅外成像能力。ICE系統具有機載存儲和操作能力，可以用於飛行後分析，同時也能通過一個低波段數據鏈向地面中繼壓縮圖像，或者通過衛星實現洲際間傳輸。ICE系統可與驗證機控制系統的有機綜合，提供了更大的自主性和靈活性，可以產生一幅完整精確的平面景像。這種系統已經在赫提無人機上成功地實現了自主目標搜尋。

後續發展

BAE公司項目與保障運營部項目主管Nigel Whitehead認為，英國可能要到2018至2020年左右才能裝備生產型的UCAS。英國國際安全戰略大臣Gerald Howarth認為“雷神”項目是國防部與國防工業基礎之間的新基石，有效提升了兩者之間的關係。Whitehead認為“雷神”項目是“保持英國軍機工業能力的關鍵”，並且該項目已經很好地展示了英國的科技水平。他表示，“‘雷神’為下一代作戰能力的形成拉開了序幕。如果不行動，英國航宇工業的未來將黯淡無光。”羅羅公司也對該驗證機的成功表達了信心。

截至2010年，BAE已經在無人機相關技術的研發上投入了1億多英鎊。公司此前研製並飛行過的無人機驗證機包括“渡鴉”、“Corax”以及“螳螂”。“螳螂”最近剛在Woomera成功完成了飛行測試，並且將會在范堡羅航展上展出一個全尺寸模型。

首飛

據英國《每日郵報》2013年1月26日報導，英國國防部一名訊息人士透露，英國最新無人駕駛戰鬥機“雷神”（Taranis）即將於幾周后在澳大利亞迎來其首次試飛。屆時，英國國防部官員將對其進行全程密切監控。

雷神

這名訊息人士稱，備受期待的“雷神”首飛被推遲到2013年、且試飛地點被改在澳大利亞的原因，一是技術問題，二是由於英國航空安全法對無人機在英國國內飛行進行了限制。

據介紹，這架革命性超級無人戰機不僅有著超音速的飛行速度，還能夠憑藉單翼隱身設計躲避敵軍雷達，並且自行選擇攻擊對象。

英國軍方官員認為，這種突破性技術打造出的新一代無人戰機戰鬥力強大，能夠在裝有致命性武器的情況下，從英國機場出發，飛抵世界各地執行任務。上周，英國首相戴維·卡梅倫表示，非洲反恐行動將要持續幾十年。他的這番話讓外界推測，“雷神”可能會被派往非洲反恐戰場。

英國軍方5日宣布，英國設計和製造的最先進無人機“雷神”成功完成首次試飛。軍方僅僅釋放“雷神”成功試飛的訊息，沒有提供其他細節。法新社報導，試飛地點可能是澳大利亞的沙漠地帶，試飛時間為去年8月。