英国雷神无人战斗机总体布局
BAE系统公司在研制方案中更注重细节设计,突出隐身性能。雷神验证机相比渡鸦采用三角形进气口,明显凸起的进气口显得有些突兀,是为了有效保证动力装置所需的空气流量。与众不同的是,该机采用了海狸尾排气装置,将发动机尾喷口完全包裹在机体内,达到同时降低雷达和红外信号的目的。这样,该机从前机身菱形段向后机身平直段自然平滑过渡,在保证气动性能的前提下,更好地满足了低可探测性的需求。雷神验证机将采用静态不稳定飞控系统。此前,BAE系统公司已经通过Raven和Hetty验证机成功解决了数字电传飞控系统面临的诸多关键问题,能够更好地实现大量操纵面的耦合控制,从而保证全尺寸验证机具有静态和非稳定飞行特性,能够在各种条件下自主可靠飞行。
雷神验证机的控制翼面设计细节,仅从粗略的想象是看不出来的,但翼面上纵横交错的“龟纹”似乎透露出BAE Systems将尝试采用一些更成熟的气动控制技术。在之前测试过的渡鸦验证机上,机翼后缘只有四个操纵面,但在机翼上下表面精心设计了可伸缩的“嵌入面”,可以根据控制指令实现微分,提供偏航力矩。同时,在飞机起降过程中,打开的起落架舱门可以起到垂尾的作用,满足了低速飞行时航向稳定性的要求。
在雷神验证机的假想图中,两侧机翼上方呈现出一对黑色圆孔,甚至还画出了明显的烟迹。因此,BAE系统有可能在全尺寸验证机上采用流体推力矢量(FTV)和循环控制(CC)等关键技术。这样,雷神验证机可以有效控制机身两侧的主流和次流,产生沿机身表面的矢量推力,从而获得俯仰和横滚控制力。同时,该机还可以利用机翼后缘吹来的高压空气实现襟翼升力的气动效果,从而在没有襟翼的情况下进一步增强隐身性能。在总体设计中,BAE系统公司一再强调,雷神无人战斗机将具备向另一个大陆投送武器的能力。这说明UCAV具有洲际航程和出色的续航力,不仅对总体尺寸提出了更高的要求,对动力装置的性能也有很多考虑。对此,作为参与该项目的研制承包商之一,罗尔斯·罗伊斯公司早在2002年初就开始为FOAS计划考虑无人机和UCAV的发动机,并提出了一个研制思路:如果能获得投资,将研制一种特殊的新型发动机,否则只能维持一种折中方案,即推进系统设计必须适合现有的EJ200或Adoul MK951发动机等最新型号。
事实上,早在2005年,BAE系统公司在UCAV方案设计初期就考虑采用EJ200涡扇发动机作为候选动力装置,其最大推力达到60kN,无需加力。但EJ200发动机作为欧洲战斗机台风的动力装置,主要突出热循环和工作参数上的空中优势性能,是否适合承担对地攻击任务的无人作战飞机,还需要更全面的研究。
BAE系统公司为此对EJ200发动机的有效性做了详细的分析,认为其结构尺寸有点过大,不适合验证机的整体配置,尤其是对气流的需求可能导致进气量增加。这样,验证机的整体尺寸必须增加10%以上或者必须改变几何构型,这可能导致雷达反射截面积增加20%,隐身性能大大降低。基于这一结论,BAE系统公司考虑选择更适合飞行验证的涡扇发动机,罗尔斯·罗伊斯公司建议采用Adoul系列的MK951发动机。5438年6月+2006年10月,达索公司正式订购了两台Adoul MK951发动机作为神经元验证机的动力装置。第一架于2007年夏天交付地面测试,第二架作为备份将于2065 438+10月底交付,为试飞做准备。
雷神验证机与神经元验证机相比,体积和重量相近,Adoul MK951发动机各项指标均可满足设计性能要求,这也符合验证方案中提出的尽可能使用商用产品的原则。因此,BAE系统公司决定使用该型发动机作为雷神验证机的动力装置。根据罗尔斯·罗伊斯公司的说法,该型发动机是Adoul MK871发动机的衍生产品。主要改进包括:新的风扇设计提供了更大的推力,涡轮部件采用了更好的材料来提高耐用性,不仅增加了8%的推力,还降低了寿命周期成本。同时发动机采用全权限数字发动机调节(FADEC),可提供防喘振、自动控制和恢复。从SUAVE的技术层面来说,雷神公司的核心任务之一就是评估UCAV的自主作战能力是否能满足预期的战场使用要求。正因如此,BAE系统公司正在借助系统智能化方面取得的进展,设计雷神验证机的自主控制系统,目的是提供高水平的自主性,有效提高作战效率。
这个系统可以自主控制滑行、起飞和沿搜索空域航行,同时可以及时应对任何威胁或其他突发情况。然后,它会确定搜索区域周围的最佳路线,锁定目标,然后使用传感器系统传输一系列图像和观察结果并反馈给操作员,以确定这是预期攻击的目标。最后,飞机一旦获得授权,就会自主攻击目标,然后返回基地,降落,沿预定路线滑行。
英国国防部在UCAV仍然倾向于保持人在回路中的控制模式,以确保操作员有权做出关键任务决策,如确认敌方目标和发动武器攻击。操作员可以从地面站进行控制,或者从双座战斗机的后座发出指令。因此,从2006年开始,英国国防部根据SUAVE计划实施了“自主指挥与控制”项目,验证了在地面和空中一架喷气式战斗机上控制多架UCAV的可行性,但这项技术需要进一步成熟后才能投入使用。基于长期积累的经验,BAE Systems将在雷神验证机的机载任务系统中采用先进且高度灵活的开放式系统结构。在验证阶段,飞机将配备传统的光电和雷达传感器作为基本的机载探测设备,长期可能采用BAE系统公司正在研制的共形雷达。这样,雷神验证机既能满足当前纵深攻击的任务理念,又能根据需要执行远程侦察和监视任务。毫无疑问,作为专门用于验证低空突防任务的攻击平台,验证机将采用两个内置武器舱的设计,以便能够携带对地攻击武器,保持较强的生存能力。
BAE系统公司仅表示将安排雷神验证机模拟武器交付试验,尚未计划实施武器交付试验。因此,未来的UCAV将携带何种具体类型的武器还是一个未知数。不过,根据相关报道,英国工业界正在对定向能弹头进行一系列引爆试验。国防部已经决定在2011之前引进定向能武器系统,初步计划将这种弹头装备暴风前驱导弹。据此推测,英属UCAV可能使用高功率激光或微波武器作为攻击武器的选择方案。据报道,BAE系统公司还考虑在雷神项目中应用图像采集和开发(ICE)系统,承担空中监视和侦察任务。ICE系统由两个广角摄像头组成,炮塔内可以安装一个窄角摄像头,两者都具有红外成像能力。ICE系统具有机载存储和运行能力,可用于飞行后分析,也可通过一条低频段数据链将压缩图像中继到地面,或通过卫星实现洲际传输。ICE系统可以与验证机的控制系统有机集成,提供更大的自主性和灵活性,可以产生完整准确的平面场景。该系统成功实现了Hetty无人机的自主目标搜索。