MQ-20“复仇者”无人机发展与运用

朱超磊

研制历程

“复仇者”无人机又称“捕食者”C，是由通用原子航空系统公司在“捕食者”B系列基础上的发展改型，最初通用原子计划只为“捕食者”B换装涡扇或涡喷发动机，但考虑到军方增长的性能需求，该机最终设计方案进行了较大改动。包括：对机身进行了加长，载荷能力显著提升；
增加了隐身涂层，采用背负式进气道，具备一定隐身能力；
响应海军需求，开发了舰载改型。主要研制历程如下：

2009年4月4日，“复仇者”原型机首飞。次年5月，通用原子航空系统公司为响应海军“无人舰载空中监视与打击系统”（UCLASS）需求，在“复仇者”原型机基础上开发了“海上复仇者”（Sea Avenger）舰载型。该型加装了拦阻钩、空气制动系统和扰流器，加强了机体和起落架结构，可承受拦阻着舰过载，机翼翼尖可折叠，节约了舰上空间。但随着需求和论证深入，美国海军将UCLASS计划调整为“航母舰载机空中加油系统”（CBARS），通用原子系统在后续与波音的竞争中失利，舰载型发展受阻。

2011年，“复仇者”无人机开始在阿富汗战场进行部队试验。2012年1月 12日，机身加长版的第2架“复仇者”原型机首飞，满足全部性能指标要求。2016年10月27日，增程型“复仇者”原型机首飞，其翼展加长至23m，燃油承载能力提升至4590kg，续航时间由15h延长至20h。

系统构成

“复仇者”无人机沿用了美军“捕食者”系列方案设计，整套系统由1～4架飞行器、一个地面控制站、一套卫星通信系统、一套地面支援保障设备以及 28人机组（6名无人机操作人员，12名传感器操作/分析人员、4名视频分发系统操作人员和6名维修人员）组成，整套系统可通过C-5或C-17运输机远距投送。

在机体平台方面，“复仇者”采用中单翼、V形尾翼布局，内翼后缘前掠，外翼等弦长，机翼整体后掠17°，动力装置为一台普拉特-惠特尼加拿大公司研制的PW545B涡扇发动机，推力21.35kN，采用背负式进气设计，安装S形进气道，机身设有内埋武器舱。战技指标方面，“复仇者”无人机机长13m，翼展20m，最大起飞重量8255kg，最大燃油重量3583kg，最大任务载荷2948kg（其中内埋1588kg），最大平飞速度740km/h，巡航速度647740km/h，实用升限15240km，最大续航时间20h。

在任务载荷方面，“复仇者”可携带“山猫”（Lynx）合成孔径雷达，有源相控阵（AESA）雷达和多种光电/红外（EO/IR）成像系统。“复仇者”外部共有6个挂点，可挂载AGM-114P“海尔法”导弹、GBU-39“小直径炸弹”（SDB）、GBU-12“宝路石”Ⅱ或GBU-38“杰达姆”、GBU-16“宝路石”Ⅱ或GBU-32和GBU-31“杰达姆”等多种空面武器。

在导航与控制方面，“复仇者”配备双余度飞控和三余度航电系统，可与通用原子航空系统公司开发的所有地面站兼容。该机具备完全自主起降和飞行能力，可通过地面控制站实时监控。“海上复仇者”能在美国海军通信系统辅助下完成舰上自主起降和自主空战加油。在发射回收方面，“复仇者”采用常规轮式起降，具备全自主起降能力，舰载改型具备全自主舰上起降能力。

作战试验

截至2017年，通用原子航空系统公司仅向美国空军售出一架“复仇者”无人机，另有7架授予了美国其他未公开机构，表明“复仇者”无人机始终未获军方青睐，其大中型无人机产品仍主要依赖于“捕食者”A和B系列。截至2020年，“复仇者”无人机累计飞行超过13000h，多数为试验飞行。“复仇者”依靠其大载荷、高航速、长航时等优势，已发展为重要的第五类无人机演示验证平台，支持了军方和该公司的多项重要技术验证活动。这五类试验描述如下。

（1）“拒止环境协同作战”试验

2020年12月，美国国防预先研究计划局使用通用原子航空系统公司的“复仇者”无人机测试了“拒止环境协同作战”（CODE）项目研发的自主引擎。该项目旨在开发先进的自主辅助决策算法和集群协同监控系统，提升美国无人机系统在拒止环境或复杂电磁环境下的高效协同交互能力，降低任务所需通信带宽与人类指挥人员决策认知负担。此次试验活动主要用于验证CODE项目中基于人工智能技术的空空目标识别和基于战术目标网络（TTNT）的通信组网能力。

期间，“拒止环境协同作战”软件独立对“复仇者”进行了长达2h的自主操控。一方面，验证了由通用原子航空系统公司开发的空对空目标搜索软件模块，实现了对空中6个威胁目标的实时搜索（包含一架实机和5架虚拟机）；
另一方面，验证了通用原子航空系统公司基于CODE系统架构开发的无人机地面和空中组网服务系统，其支持利用联合远距扩展应用协议（JREAP）在Link 16消息格式下将操作员指令信息分发给多架无人机，实现飞机、CODE軟件和自动驾驶仪的高效通信。

（2）“天空博格人”试验

2021年6月，美军“橙旗”21-2演习中，空军首次使用搭载“天空博格人”自主核心系统（ACS）的“复仇者”无人机完成了为期2h30min的飞行试验，验证了自主核心系统的多项关键性能。美军在此次活动中首次将“复仇者”无人机代号规定为“MQ-20”，此前其还有另一架“复仇者”试验型无人机被命名为“YQ-11”，推测这是美军对测试和试验类无人机的专有命名体系，与RQ-20“美洲狮”、RQ-11“渡鸦”等现役型号的命名方式并不冲突。

美军“新兴技术合成试验部队”（ET-CTF）负责此次测试活动的后勤和技术支持工作，完成了自主核心系统的多项自主和安全操作能力验证，这也是该部队首次使用该自主核心系统操作第5类无人机（美国国防部标准中的最高级别无人机系统，要求最大起飞重量超过600kg，实用升限超过5500m，最大飞行速度超过460km/h）。期间，MQ-20在指定高度稳定飞行后，操作员即将控制权转交自主核心系统，后者完成了包括导航信息反馈、地理栅栏响应、飞行包线适应、协同机动飞行等测试，地面控制站对试飞过程进行了全程监控。

2021年10月，通用原子航空系统公司在“橙旗”21-3演习中再次开展了“天空博格人”项目测试，重点验证了自主核心系统操控下，两架MQ-20无人机的自主编队飞行和机间通信能力。

（3）“有人无人协同编组”试验

2021年8月，通用原子航空系统公司完成了一次空中有人-无人协同（MUM-T）演示，测试使用了通用原子航空系统公司一架MQ-20无人机和一架改型的“空中王国”公务机，后者主要用于模拟四代、五代战斗机。此次测试活动主要用于验证在有人机上使用战术控制平板电脑，指控MQ-20无人机实施自主协同作战的能力，该平板上集成了“自主动力”公司开发的RCU-1000高级人机界面。

通用原子航空系统公司为MQ-20无人机集成了多项先进技术，以期为美国空军提供持久、经济的空基复杂态势感知和协同任务能力。此前，该公司曾使用MQ-20无人机集成和测试了长波红外被动传感器，验证运用第五类无人机为有人机提供空中移动目标指示（AMTI）的能力。

（4）“军团”吊舱试验

2021年7月，通用原子航空系统公司在南加州沙漠地区首次集成和测试了洛马公司开发的“军团”吊舱，以验证该系统的自主目标跟踪能力，支持美军联合全域作战中的有人无人协同编组（MUM-T）行动。期间，该吊舱的IRST21红外搜索和跟踪系统发现和识别了多个空中高速目标，并将信息传输至“复仇者”无人机的CODE自主引擎，由其完成自主决策，引导无人机后续的机动和交战行动，探索了下一代无人空空交战模式。此项工作发挥了开放式任务系统（OMS）优势，改装过程仅耗时三个月，进一步提升了跨平台的集成能力，降低了改装成本。

2022年1月，通用原子航空系统公司使用两架加装“军团”吊舱的“复仇者”无人机验证了空中威胁目标信息的收集、处理、传递、融合和共享能力。期间，由洛马公司提供的融合软件实时融合和处理了两架无人机机载吊舱的传感器数据，并将信息实时回传至地面站，首次实现了基于IRST系统的多无人机协同空中态势感知和共享，验证了“军团”吊舱作为有人无人协同作战关键节点的信息融合能力，进一步提升了联合作战行动中的态势感知水平。

（5）全自主飞行试验

2022年9月，通用原子航空系统公司1架MQ-20A无人机完成了全自主飞行试验，验证了基于强化学习（RL）的智能飞行员系统和开放式任务软件系统。该项试验活动是通用原子航空系统公司开展协作式真实、虚拟和构造（LVC）无人机蜂群测试的一部分，验证了该公司开发的新型的强化学习架构，并基于作战相关环境对强化学习智能体进行了深度开发和测试。该智能体为下一代军用平台在动态和不确定环境中实施决策提供了新型工具。

通用原子航空系统公司还测试了无人机自主的“追逐与规避行为”，期间，强化学习智能体对环境条件进行实时的感知和更新，并进行实时在线飞行路径规划。该智能体主要操控由洛马公司研制的“战术红外搜索与跟踪”（TacIRST）嵌入式传感器系统，其采用开放式结构，可根据作战需求集成系列功能，为自主无人机提供被动、远程的威胁检测。项目团队还通过CODE自主引擎和标准开放任务系统（OMS）协议实现了强化学习智能体与战术红外搜索和跟踪系统的高效通信，推动了自主技术在合作式协同作战飞机的快速研发和部署。

此外，通用动力任务系统公司为此次测试活动提供了數字骨干节点（DBN）系统，用于托管测试使用的开放式任务系统软件。数字骨干节点架构能够快速安全地集成符合官方标准的最新开放系统架构、高性能计算能力、先进冷却能力和具有多层级安全性的高速背板，可以快速、安全地支持合作式作战飞机的开发工作。

结束语

随着美军军事需求由反恐战争转向高强度、高烈度的大国对抗，传统的中空、低速、非隐身无人机已难以满足其全球跨域作战行动需求。“复仇者”无人机作为“捕食者”系列基础上不完全改型升级的产物，同样难以适应未来战争需求。通用原子航空系统公司及时认识到这一问题，转而将该机投入新技术演示验证活动，节约平台资源。同时，该公司近年先后公布“下一代多用途无人机”概念方案和“开局”系列合作式无人机设计方案，采用以旧带新、协同攻关的发展模式，争夺下一代无人机市场优势。

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