欧洲无人驾驶作战飞机(UCAV)研发系列报道之三:斯堪地那维亚之翼

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作为一个有着70多年历史的世界级知名企业，瑞典萨伯公司长期以来一直从事着固定翼飞机的研制和生产，以“鹰狮”为代表的各型作战飞机闻名遐迩，享誉世界。随着无人驾驶作战飞机(ucav)的蓬勃兴起，萨伯公司在上世纪90年代末期开始从事无人机关键技术的验证和发展，先后通过$HARC项目和FILUR计划陆续掌握了无人机自主飞行和隐身设计的核心技术，并在欧洲六国的“神经元”(Neuron)计划中扮演重要角色。其后，萨伯公司针对市场需要，将无人机方面的技术和经验应用到垂直起降平台领域，发展出Skeldar系列无人直升机，希望能够在国际市场上占据一席之地。

早期技术探索

20世纪90年代后期，瑞典萨伯公司的“未来项目和技术”部门开始涉足UCAV技术领域的研究。1998年，萨伯公司在“国家航空研究计划”(NFFP)框架内着手无人机的研制工作，目的是在低成本前提下，研究UCAV完成攻击任务所需的隐身构型。当年4月至7月，萨伯公司在方案设计阶段先后提出了9种不同的气动布局，分别代表了不同的结构理念。

这9种设计方案都采用了相同的扁平机身，主要区别在于机翼和尾翼的设计，它们分别是：(1)平直机翼+外倾双垂尾；(2)小后掠翼+外倾双垂尾：(3)三角翼+较小的外倾双垂尾；(4)前掠翼+平尾+推力矢量；(5)大后掠翼+无尾布局；(6)鸭翼+后掠翼；(7)菱形机翼+较小的外倾双垂尾；(8)带边条机翼+外倾双垂尾；(9)后掠翼+外倾双垂尾+平尾。

此后，经过近一年的不断优化和筛选，萨伯公司最终选择了一种采用机翼、平尾和双垂尾的常规布局，进行下一阶段的研制与发展工作，并将这种验证机命名为“瑞典尖端研究布局”(SHARC)。1999年3月，SHARC风洞模型开始在瑞典航空研究院的低速风洞中进行一系列吹风试验，同时还实施了内部武器舱挂装各型武器的测试。2000年9月，这个项目在T1500风洞内进行了试验，目的是确定飞行包线的范围。次年，萨伯公司正式开始研制一种缩比验证机。

SHARC验证机体现了较为保守的布局设计。它采用了类似冲浪板的机身，具有优异的升力效应，小后掠角机翼和全翼展襟副翼确保了良好的气动性能，同时采用了全动式水平尾翼和外倾式双垂尾，垂尾后缘有全展长方向舵。动力装置采用了荷兰AMT公司的“奥林匹斯”发动机，推力0.2千牛，安装在机体后部。SHARC验证机的起飞重量50公斤，机长2.5米，翼展2.1米，舱内容积较大，可装载大量传感器设备，也可装备武器系统，因此既可用于侦察和监视，也可作为UCAV。

2002年2月11日，SHARC验证机秘密进行了首次飞行，直到当年7月才正式公开。萨伯公司根据试验需要，先后制造了4架SHARC验证机，分别编号为BS001、BS002和BT001、BT002。两种型别的布局结构大体相同，主要区别在于：BS型采用了固定式起落架、埋入式进气道、一体式发动机舱和机头空速管，而BT型采用了可收放式起落架、轴向式进气道加雷达信号屏蔽装置和机身上部空速管。

萨伯公司在这些验证机内安装了新的航空电子设备，使其能够按预编程自主飞行，在网络中心传感器使用中扮演主要角色。在2003年年初的一次能力演示中，在瑞典北部上空飞行的一架SHARC验证机获得的视频图像，通过压缩和加密，经下行链路，从2000米高空下传到林彻平，在地面站内几乎可以看到实时图像。

2004年8月25日，萨伯公司在维德塞尔(Vidsel)试验基地首次实施了SHARC验证机的完全自主飞行试验。在没有飞行员协助的情况下，SHARC验证机完全按照预定程序进行了起飞，并利用无线电高度表和差分全球定位系统，成功地完成了自主飞行和准确着陆。这一重要里程碑的意义在于明显降低了UCAV研制风险，可以在黄昏和黑暗中实现着陆，为无人机的战术使用奠定了基础。由此，萨伯公司也成为能够实施无人机完全自主飞行的少数几家公司之一。

经过几年的潜心研究和广泛试验，萨伯公司已经基本掌握了隐身领域的各种技术和方法，涵盖了隐身分析和测量、材料研制和生产工艺等多个方面。2000年年底，萨伯公司与瑞典防务装备管理局(FMV)经过充分论证之后，发起了一项“创新的低可探测性无人驾驶飞行平台”(FILUR)计划，主要目标是验证低可探测性技术在战斗机上的重要作用，为未来航空系统和空中监视系统的隐身需求积累研究经验。

2001年，萨伯公司制定了项目设计要求，重点研究雷达和红外特征的低可探测性技术，并率先开始了飞行控制系统的研究。在2002年期间，研制项目组的规模进一步扩大，FMV和沃尔沃(Volvo)航空公司先后参与其中，实施了一项可行性研究，提出了一种隐身飞行器概念。到2005年年初，这个项目进入到第四阶段，开始评估FILUR验证机的航空电子设备和控制系统。

与SHARC验证机的设计完全不同，FILUR验证机在总体布局上更加强调外形隐身，并采用了吸波结构材料，以便可以在战术使用的各个阶段，保持一种非常低的雷达反射截面积。该验证机最初设想采用类似B-2轰炸机的飞翼布局，但由于在飞行控制研究方面缺少丰富的经验和有效的技术，最终还是在飞翼上加装了垂尾。这架验证机的翼展2.5米，机长2.2米，最大重量约55公斤，最大飞行速度超过250公里／时。

FILUR验证机采用翼身融合体设计，具有大后掠前缘，机身和机翼的后缘呈W形，分别对应平行于前缘。较长的机翼延伸段，可以有效地提供升力，有利于实现更大的续航能力。机翼后缘分别设计了襟翼和副翼，并在相邻的机身后部设计有机身襟翼。两个面积不大的垂尾安装在机身尾部的悬臂结构上，内倾遮蔽着尾喷口。

这架验证机采用上方埋入式进气道。粗略看来，机身前部正上方的进气口形状类似于菱形，然而，仔细分辨可以看出，真正的进气口截面为三角形。原因在于：进气口前部大面积采用了新型吸波材料，造成了视觉上的差异。此外，该机还设计有一个内部武器舱。

从结构设计上看，该验证机的机身上部为一块复合材料制造的整体蒙皮结构，直接固定在机身上。值得注意的是，进气口前部区域有两根会影响空气进入发动机流动的金属支架，似乎目的是支撑上部蒙皮，这也反映出验证机的因陋就简。