神秘的MQ-25“黄貂鱼”

万磁王

作者：晨枫
来自空军之翼

　　美国海军的MQ-25“黄貂鱼”计划不算很高调，甚至有点装傻。明明具有基本的隐身构型，但明确指出隐身不作要求，甚至有不少破坏隐身的特征。从1999年开始，美国海军就在大力推动无人作战飞机的研发，但很抓眼球、代表未来的UCLASS计划突然下马，转入不起眼还有点怪异的无人加油机。这就是黄貂鱼，这条鱼有点小神秘。
　　无人机在越南战争期间曾经小火一段。那是因为防空导弹的威胁日增，深入敌后侦察被打下来的话，飞行员营救不好办。这不光是惜命和士气问题，也是政治问题。但这个时代的无人机还相对简单，近程的飞行路线还可以无线电遥控，远程的就只有预编程了，路线死板，无法应对突发情况。

越南战争时代，“火蜂”这样的无人机就得到大量使用，还在过境的时候被中国打下来几架

在反恐战争中，无人机真正大出风头了

万磁王

　　1982年的贝卡谷地空战中，以色列无人机大展神威，在打掉叙利亚防空导弹的战斗中立下奇功。这是无人机的第二春。但还是美国在海湾战争和反恐战争中广泛使用无人机，真正启动了无人机时代。尤其是携带“地狱火”空地导弹的“捕食者”无人机把侦察、监视、打击融为一体，引入了战争的新形式。无人作战飞机应运而生。但这还是无人作战飞机的石器时代，“捕食者”是由侦察型无人机临时客串才具有作战能力的。
　　对于“正规”的无人作战飞机，美国空军和美国海军有不同的想法。美国空军的思路是在平时和低烈度战争时期依然以有人作战飞机为主，无人作战飞机是作为高烈度战争时期的增援力量使用的，好比可反复使用的巡航导弹。美国海军则不同，是把无人作战飞机作为作为有人作战飞机的全时补充，全方位配合使用。这是由舰载航空兵的特殊性决定的。

美国空军对无人机的想法是作为战时增援和瞬时密集出动时的炮灰

美国海军则要求把无人机整合到日常运作中，诺斯罗普X-47为UCLASS计划铺路，但在铺最后一里路的时候，计划撤销了

X-47对舰上运作进行了深入的测试，取得大量富有价值的数据

　　舰载飞行员的训练要求比陆基飞行员高得多，不光门槛要求高，合格飞行员的熟练性训练要求也高。无人机则只有门槛要求，没有熟练性要求，可以极大地降低海军的训练负担。舰载飞行员由于事故或者战损而弹射逃生的话，搜救的时间要求也比陆基飞行员高很多。陆基飞行员在敌后被迫弹射的话，最大的问题在于逃避搜捕，其次是野兽攻击，再其次才是断水断粮的问题。
　　在不少情况下，适当的环境和野外生存技巧可以应付一段时间的饮水和食品问题。但在世界的大部分海洋里，冰冷的海水使得飞行员在海水里的生存时间很有限，这还不算鲨鱼攻击和断水断粮的问题，被敌人抢先打捞起来反而不是最大的问题。海上出击以长航时任务为主，面对优势火力而航母必须远离海岸的时候，超长航时任务也可能超过飞行员的生理极限。无人机没有这些问题，对海军航空兵的吸引力不言而喻。
　　无人机取消了一切飞行员生命支持要求，在系统可靠性和冗余度方面的要求也低于有人机，有利于降低起飞重量，或者在同样起飞重量情况下提高飞机的能力。
　　在空间紧张的航母上，无人机必须与有人机混合运作。在理想环境下，无人机的舰上运作应该与有人机无异，比如甲板调度中对指挥手势和信号的正确反应。远程出击时，遥控不可靠，航母上的人手和空间也有限，这一切都要求舰载无人机高度自主。

万磁王

　　多年来，美国海军大力推动无人机自主化，并取得了卓有成效的进展。2013年，美国海军正式启动无人舰载空中监视与打击（简称UCLASS）系统计划，这将成为舰载无人作战飞机，要求在2020年代上半叶投入使用。但各方对于UCLASS应该侧重侦察监视还是侧重打击不能统一，两者兼优则超出了可接受的风险和投资水平。2016年2月1日，美国海军宣布放弃UCLASS计划，改为舰载空中加油（简称CBARS）系统。有条件的话，可适当整合低端侦察、监视能力，但不要求隐身能力，也不要求打击能力。
　　UCLASS转向到CBARS既在意料之外，又在情理之中。随着诺斯罗普X-47B上舰试验的成功，一般飞行和舰上运作的技术问题已经没有不可克服的障碍，包括甲板调度、自主起飞和着舰、单独飞行和编队飞行。从F-18E伙伴加油系统在空中自主加油也不成问题。
　　但在任务端，问题还是很多。以侦察和监视为主的话，问题还不是太大，但美国海军不满足于单纯的侦察和监视。反舰和对地攻击的话，全自动的目标选择、攻击决策、交战规则、对威胁的自动甄别和反制，这些都是人工智能领域里积极研究的项目，但都没有达到实战水平。因此，UCLASS面临一个尴尬的问题：飞行技术方面已经就绪，但自主打击还远未就绪。

KA-6D曾经是舰载加油力量的主力

F-18E伙伴加油是现在的主力，但效率不高

万磁王

现在无人机之间自主互助加油都已经验证了

　　另一方面，在KA-6D退役后，美国海军已经没有了专用的舰载加油机。F-18E/F挂载伙伴加油系统可以兼任空中加油任务，但不仅占用舰载战斗机力量，而且空中加油效率不高，可输送燃油量不理想，尤其在远离航母的战场。用F  -18E/F作为伙伴加油还有消耗宝贵的战斗机结构和发动机寿命的问题。
　　理想的加油机应该留空时间长，耗油低，可输送的燃油量大，但对速度、机动性、电子系统、武器系统等没有要求。F-18E/F在本质上还是战斗机，设计基点与加油机要求背道而驰。航母上配备专用加油机的话，可以解放20-30%的舰载战斗机，并降低不必要的舰载战斗机寿命的消耗。
　　加油机需要完善的通信和数据链，便于与空中的战斗机联络、汇合，还可作为前沿空中网络化作战的空中节点。加油机天然具有超远航程和超长航时，再适当配备红外、光电和雷达系统，就可以构成中低威胁环境下海上侦察和监视的良好平台，有效加强航母战斗群对周边战场的态势感知，在生存力方面与P-3C、P-8A这样的海上巡逻机相当。
　　原来的战斗机全部作为战斗机使用，另外增加加油机，会导致航母上舰载机数量的增加，但这不是问题。冷战结束后，美国超级航母就不再按照最大容许数量搭载舰载机，而是按照最高效数量搭载。适当空出来的甲板和机库面积便于调度和维修，实际出动率影响不大，但整体运作效率提高，开支降低。舰上是有增加若干架无人加油机的空间的。为了维持搭载和运作效率，CBARS要求飞机的尺寸和重量在F-18E/F的水平。
　　还有一点不能忽视：高度自主的舰载无人机毕竟是一个跨度很大的新生事物。X-47B上舰测试成功是一回事，在作战条件下长期大量运作是另一回事。从对抗性要求较低但出动率要求较高的加油机入手，未必不是一个稳妥地开端。经验丰富、条件成熟的时候，可以从CBARS现有的低端侦察、监视、打击能力升级改型，或者研发全新的舰载无人作战飞机。
　　加油机的无人化不是必须。从已经退役的洛克希德S-3“北欧海盗”反潜机改装加油机在技术上毫无问题，在性能上也合适。不过S-3已经停产了，现有封存的S-3即使深度翻修也只能有限延寿，重开生产线的经济性更加糟糕。与E-2预警机相同平台的格鲁曼C-2“灰狗”运输机有一样的问题。贝尔V-22“鱼鹰”是另一个选择，但巨大旋翼的强烈气流不利于软式加油管和笼形接头在空中的稳定。
　　更重要的是，美国海军对加油机的隐身尽管不作要求，良好的隐身能力对未来加油机战场生存力或许是不可或缺的。加油机越靠前部署，增加作战飞机航程和延长留空时间的作用越显著，但自身面临的威胁也越大。美国空军已经在认真考虑加油机的生存力，近期以自卫电子战和红外、雷达干扰为主，远期要求隐身。美国海军不可能没有想法，只是从技术风险和近期威胁水平出发，还不宜过度强调隐身，以导致成本失控。不过在成本和风险相差不大的情况下，对具有隐身潜力的候选还是欢迎的。

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　　当然，加油机的天职是在远方指定空域大量输送燃油，这要求很高的气动效率，而不能单纯增加起飞重量。CBARS的最低要求是在离航母500海里（约926公里）的海空可以向受油机输送至少14000磅（约6250公斤）燃油。加油机还需要购置和运作成本低，出动率高。
　　比较特别的是，美国海军一上来就指定了CBARS的型号和名称：MQ-25“黄貂鱼”。通常的惯例是军方在选定方案后确认型号，而厂家指定名称。不过这已经不是第一次这样破例了，B-21“袭击者”也是在方案还在筛选的时候已经确定了型号与名称。这或许会成为未来的通常做法。

尽管有X-47的经验和有利占位，诺斯罗普退出竞标，很使人意外

万磁王

　　在UCLASS时代，诺斯罗普是呼声最高的候选，X-47B已经达到了相当高的技术成熟度。但在CBARS时代，诺斯罗普惊人地宣布退选，可能是X-47B那样的以隐身和打击为基点的设计的内在成本太高，飞机尺寸、基本飞行特性也与加油机不相容，无法与其他公司竞争，又不愿从头开始。CBARS现有波音、洛克希德和通用原子三家竞争。但这三家的设计迥然不同，代表了不同的技术路线和对舰载使用的思考。
　　通用原子的设计最传统。基本气动布局有点像诺思罗普“全球鹰”，但这其实是从MQ-1“捕食者”一路发展过来的。MQ-1也称“捕食者A”，采用位于机尾的推进式螺旋桨驱动，四缸活塞式发动机，具有很有特色的倒V形尾翼，兼有飞行控制和起飞着陆时防止机尾螺旋桨触地的功能；MQ-9为“捕食者B”，后来改称“收割者”，不仅增大了，还把下反的倒V形尾翼改成上反的V形尾翼，改善了横滚稳定性，依然为推进式螺旋桨驱动，用单独的下置尾鳍防止机尾螺旋桨触地，并改用功率更大的涡桨发动机；“捕食者C”进一步加大，也称“复仇者”，取消螺旋桨，改用涡扇发动机。“复仇者”还按照“海上复仇者”推出，投标UCLASS。通用原子的舰载加油机方案就是从“海上复仇者”大大加大发展而来的。

通用原子的设计最传统

发动机推力最大，气动设计有一些隐身考虑，但谈不上隐身飞机

万磁王

　　接近圆角矩形的机体截面增加了机内容积。前机体具有从“捕食者”一脉相承的“驼背”，内部容纳各种电子设备，下部设有传感器球罩。后机体的背部进气口受到V形尾翼的屏蔽，具有一定的隐身作用。从机头向机体两侧延伸的折边具有一定的隐身考虑，但总体隐身水平不高。这也是UCLASS时代通用原子的“海上复仇者”方案不被看好的原因。但在CBARS时代，隐身不作要求，“捕食者”系列传统的大展弦比的细长机翼就有优势了，升阻比高，适合超长航时、超远程飞行。“复仇者”已经演示了长达23.4小时的连续飞行。

折叠状态

　　作为CBARS，机翼和V形尾翼都可以折叠，减少占地。CBARS要求，在航母升降机上，每次可以运送两架。通用原子声称达到要求。但尾翼折叠的意义不明，这还增加重量和复杂性。
　　通用原子方案采用一台加拿大普拉特-惠特尼PW815高涵道比涡扇发动机，推力71kN。这是普拉特-惠特尼的最新技术，与空客A320NEO上使用的PW1000G系列齿轮驱动涡扇共用核心发动机，特别省油，已经用于“湾流G600”双发公务机。但PW815不是军用的，需要军用认证、达到军标后才能上舰使用，而且也与美国海军的现有体系不符。即使作为民用发动机，也太新，缺乏可靠性考验。这还是三家方案里推力最大的，不过这是由于气动效率低的缘故，只有用推力补尝，代价是系统总重量和耗油。
　　加油能力由左侧翼根下的美国海军标准加油吊舱提供，右侧翼根也有挂架，必要时可以加挂副油箱，增加载油量；或者传感器吊舱，增加海上侦察、监视能力。挂载武器只是需求问题，技术上没有问题。不过右侧加装第二个加油吊舱的意义不大，两个加油吊舱之间的间距不足，无法同时为两架飞机空中加油。这方面三家设计都是相同的。
　　MQ-1“捕食者”和MQ-9“收割者”都大获成功，通用原子也因此获得最广泛的无人机用户基础和最丰富的无人机使用经验。这方面波音和洛克希德望尘莫及。“捕食者”和“收割者”本来就是侦察为主，通用原子方案整合进低端侦察、监视能力一点压力都没有，必要的时候扩充到低端打击能力也是手到擒来。
　　但通用原子缺乏舰载飞机的经验，上舰是一个全新的挑战。通用原子设计了“福特”级的电磁弹射和先进回收系统，但这是航母端，与飞机端毕竟不同，而且MQ-25将首先与大量现有的“尼米兹”级整合。最大的问题可能在于尾钩。通用原子方案的机尾下部像军用运输机一样明显上飘，有利于增加起飞和着陆时的迎角。但出于结构设计原因，着陆尾钩的安装点离主起落架较近，尾钩接地点与主起落架的距离似乎不足，角度也太小，容易出现F-35C初期在舰上着陆时很顽固的尾钩挂不上拦阻索的问题。
　　这也将是通用原子历史上最大的飞机。不管是有人的还是无人的，通用原子从未设计、制造过大型飞机，传统强项在于小型无人机。通用原子的投标方案现在还只是纸面方案，没有具体的样机。
　　有意思的是，波音集团的波音自主系统公司是通用原子的合作伙伴，与自家的波音幽灵工厂方案竞争。通用原子对此很坦然，宣称相信波音内部的自律和隔离。自律和内部隔离对美国特大军工公司倒不是新鲜事，但与竞争对手睡到一张床上，还是很罕见。从波音来说，这可能反映了“围剿”洛克希德而志在必得的决心。

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　　洛克希德方案是无尾飞翼布局，而且比B-2轰炸机更加接近理想飞翼，后缘接近平直。就并不要求的隐身潜力而言，这肯定是最隐身的。诺思罗普或许是美国飞翼的开山祖师，但洛克希德对飞翼也不陌生，在伊朗败走麦城的RQ-170“哨兵”只是冰山一角。

洛克希德是无尾飞翼设计

巨大的升力使得升空轻而易举

较靠外的机翼折叠线意味着更多翼内空间可用于装载燃油

但较短的中轴意味着主起落架与尾钩之间的距离问题不好解决

万磁王

　　理想无尾飞翼设计的气动效率最高，所有结构统统用于产生升力，也没有垂尾的气动阻力。因此在同样结构重量下，机内载荷最大。这对提高可输送燃油量肯定是有好处的。接近平直的后缘大大增加了翼面积和结构容积，缩短翼展，只需要折叠外1/3翼段就可以满足舰上占地要求，而折叠段内是不能容纳翼内油箱的。这一切使得结构重量显著降低，只需要非加力版通用电气F404涡扇就够用了。较大的翼面积、较低的翼载使得尾流强度较低，有利于空中加油作业。巡航速度为M0.7，通用原子和波音方案应该也差不多。
　　F404是70年代的设计，但依然足够先进。不仅在经典型F-18战斗机上使用，也得到美国空军T-X教练机竞选中波音、洛克希德方案的采用，并不过时。美国海军有现成的备件和维修体系。更重要的是，洛克希德方案选用推力低得多的通用电气F404，反衬出飞翼特别高超的气动效率。F-18C/D用的F404-402的军用推力为41.8kN，洛克希德CBARS版增加到44.5kN。只要有需要，换用推力更大的F414在技术上没有困难，还可以显著提高起飞重量和飞行性能，为洛克希德方案提供了很大的发展余地。不过战斗机的低涵道比涡扇的耗油总是比源自民航要求的高涵道比涡扇高很多，这是吃亏的地方。但较小的直径对缺乏机体空间的飞翼来说，还是必要的。
　　飞翼的升阻比高，容易升空，这对上舰是双刃剑。高升阻比容易升空，这当然是好的。但高升阻比也容易飘飞，尤其在地效作用下“不肯”降下来，U-2侦察机就有这个问题，B-2也有这个问题。陆基飞机还好办一点，航母上就不大好办了。但诺斯罗普X-47B成功上舰，或许说明了问题并非不可克服。
　　不过飞翼有天然的纵向控制力矩短的问题，不仅给俯仰控制和稳定性带来困难，还给起落架和尾钩之间的距离带来很大的问题。主起落架的机轮滚过拦阻索后，拦阻索需要一定的时间才能弹回到足够高度并稳定下来，因此尾钩距离远更容易挂住。靠尾钩斜向延伸不是个办法，在放下状态越是接近垂直，尾钩越容易挂上，否则容易在尾钩触地但还没有挂上拦阻索的时候发生反弹。纵向总长较短的飞翼在这两方面都是天然缺陷。
　　诺斯罗普X-47B已经不是纯飞翼了，更像高度融合的翼身融合体（简称BWB）。与飞翼“只有机翼、没有机体”不同，BWB有扁平的机体和相对常规的机翼，只是在外观上不容易区分机体在哪里结束，机翼从哪里开始。BWB的机体也产生升力，但气动效率和升力机制与机翼有很大的不同。相对来说，X-47B的纵向总长显著大于洛克希德的CBARS方案，主起落架更加靠前，尾钩更加靠后。别忘了，诺斯罗普-格鲁曼中的格鲁曼就是舰载战斗机出身的。
　　洛克希德F-35C在尾钩问题上差点阴沟翻船，现在要看在CBARS上是重蹈覆辙还是奇迹重现了。说起来，洛克希德方案的起落架直接来自F-35C，最初来自F-18。不过F-35C的起落架从来不是问题。
　　洛克希德方案的加油吊舱也在左侧，右侧有第二挂架，也可用于挂载副油箱，或者传感器吊舱、外挂武器。这一点与通用原子方案是一样的。不一样的是两家对于甲板运作自主度的理解。通用原子方案强调高度自主，能自动服从甲板指挥员的手势和灯光信号。洛克希德方案则在机头安装了宽窄视场摄像头，宽视场用于一般观察和甲板上的态势感知，窄视场用于仔细观察甲板指挥员的手势、动作甚至表情，但甲板操作是由控制员遥控的。这反映了通用原子和洛克希德对现有自主技术的成熟度和甲板运作的复杂性的不同理解。
　　洛克希德声称其设计大大超过美国海军对于空中加油输送量的最低要求，可为F-35C增程152%，或者为F-18E/F增程145%。
　　洛克希德是世界最大的军用飞机公司，军机业务超过波音一倍多，通用原子或者任何其他公司就没法比了。实力雄厚当然是洛克希德的优势，加上F-35C的上舰经验（以及教训）和飞翼的气动效率，使得洛克希德方案具有不容忽视的竞争力。
　　但由臭鼬工厂负责是双刃剑。一方面臭鼬工厂的实力无可置疑，“国中之国”的特殊地位也避开了超大公司的官僚主义干扰；另一方面臭鼬工厂擅长高大上的设计，对于锱铢必较的勤务飞机反而陌生，有可能会“过度设计”。
　　更大的问题在于无尾飞翼。美国海军对于无尾飞机缺乏好感，在短命和受诅咒的50年代沃特F7U“短剑”之后，再也没有采用过无尾飞机。隐身的无尾飞翼A-12“复仇者”索性下马了。X-47B毕竟是技术研究机，洛克希德方案最终入选的话，这将是美国海军在F7U之后的第一架实用的无尾飞机，还是飞翼。

F7U的造型仿佛黄金时代科幻小说中的星际战斗机，然而使用它的经历却是美国海军的噩梦

　　洛克希德方案也只是在纸面上，没有实物。

万磁王

　　波音方案是唯一有实物的，也是最引起人们兴趣的。波音方案采用罗尔斯-罗伊斯AE3007N高涵道比涡扇，推力只有40kN，是三家中最低的。波音声称现有方案轻易超过美国海军的可输送燃油量要求，还有余量，反映了高超的气动效率。换句话说，波音设计以比洛克希德飞翼更低的起飞重量和推力要求达到了大体相同的可输送燃油要求，这是很高的气动设计功力。

这个地坑式进气口和菱形的机体很有意思

Tacit Blue是最早使用下沉式进气口的，但进气口的启动是大问题，需要前面有一架C-130用螺旋桨“鼓风”"