“塔拉里昂”无人机(TalarionMALE)无人驾驶飞行器(UAV)系统技术介绍

系统技术交流 2024-10-10 11:51:00

EADS Talarion 是一款中空长航时无人机 (MALE UAV),由 EADS 设计,旨在满足未来欧洲军事对空中侦察、军事情报和空中监视的需求。Talarion 是一种中空长航时 (MALE) 无人机 (UAV),由 EADS(由土耳其航空航天工业公司提供技术投入)设计,旨在满足未来欧洲军事对侦察、情报和监视的需求。[3] 欧洲宇航防务集团 (EADS) 已进行初步设计审查,正在等待订单。

内华达州克里奇空军基地的通用原子“MQ-1 Preadator 和 MQ-9 Reaper MALE 无人机(照片由美国空军参谋 Vernon Young Jr. 中士提供)

Talarion 无人机设计

Talarion 旨在定制认证新兴标准。与现有的无人机及其衍生产品相比,该飞机的独特设计将确保更广泛的政府安全操作。飞机的模块化设计使其能够在不同的配置下运行。

MALE 无人机开发

2007 年 12 月,欧洲宇航防务集团 (EADS) 获得了法国、德国和西班牙国防部授予的为期 15 个月的风险降低合同。合同为期两年,即到 2009 年。三国及其各自空军之间的密切讨论促成了先进的无人机 (A-UAV) 系统解决方案或 Talarion 无人机的开发。

“Talarion 的首飞计划于 2013 年进行。”

飞机开发的最终评估和预算规划于 2009 年 4 月开始。

Talarion 的模型在 2009 年 6 月的巴黎航展上展出。2011 年 12 月,欧洲宇航防务集团与阿莱尼亚航空公司签署了一份谅解备忘录,以开发下一代 Talarion 无人机系统。

Talarion 飞机导航

Talarion 可以从 GCS 手动控制,也可以通过使用自动启动和恢复 (ALR) 系统的自主模式进行控制。尽管 GCS 中存在通信错误,但无人机将安全着陆。

无人机传感器和雷达

Talarion 无人机将配备光电 (EO) 和红外 (IR) 传感器以及激光指示器。EO 传感器将光线转换为电子信号,用于捕获图像、实时数据和视频,而激光指示器则瞄准敌人的战场。

Talarion 是一种双引擎无人机,能够在超过 50,000 英尺的高度运行。它的内部有效载荷为 1,764 磅,外部有效载荷为 2,204 磅。翼展为 92 英尺。关键技术包括先进的层流翼段、低可观察材料和先进的结构健康监测系统。用于 Talarion 的技术正在地面设施、无人机“战斗实验室”和现有设计中进行测试,例如 Barracuda 和 SIDM(法国使用的 EADS Eagle,基于 IAI Heron TP)。

在传感器和通信方面,Talarion 将在前机身配备卫星通信天线,在后机身下方配备大型 EO/IR/激光炮塔,并配备模块化有效载荷舱。后者可以容纳武器载体模块、电子扫描雷达、增程油箱或其他传感器选项。

用于 Talarion 的 AURA 雷达

基于其在 DO-SAR、CAESAR、SOSTAR-X、BÜR 和 MEADS 等电子扫描天线 (e-scan) 雷达方面的经验,欧洲宇航防务集团正在开发一种先进的雷达,该雷达将成为 Talarion 的主要传感器之一。“对我们来说,Talarion是一个带翅膀的雷达,天空中的IP节点,”EADS防务与安全防务电子部门的雷达/IFF副总裁Martin Pirkl说。“先进的无人机需要一类新型的雷达,而这只鸟需要先进的眼睛。”该传感器被称为 AURA(高级无人机雷达架构),是与 Indra 和 Thales 合作开发的,目前处于降低风险阶段。AURA 是一种 360 度雷达,采用带有 500 到 1,000 个发射/接收模块的电子扫描阵列,具有旋转能力以补偿飞机的机动。它在测绘和点模式下提供合成孔径雷达功能,以及地面移动目标指示 (GMTI)。Spot SAR 和 GMTI 可以同时执行。AURA 能够在一小时内覆盖约 1,930 平方英里,远大于机械扫描天线所能达到的覆盖范围。

飞机的机身部分集成了合成孔径雷达 (SAR)、有源电子扫描阵列 (AESA) 雷达、信号情报 (SIGINT) 和电子支持措施 (ESM)。

SIGINT 用于搜索、分析和干扰所有通信信号。该飞机使用单个 GMTI 雷达执行地面和海上监视。

无人机飞机发动机

无人机由两个喷气发动机提供动力。双喷气发动机将为传感器和有效载荷通信子系统提供足够的能量,以完成飞机的任务。这些发动机还将在欧洲上空人口稠密的空中交通中保护无人机。

如果发动机发生故障,第二个发动机将帮助飞机完成任务或确保安全返回基地。

Talarion 无人机性能

Talarion 的最高飞行速度为 555 公里/小时。飞机的高度在 3,048 米到 15,240 米之间变化。飞机的最大续航时间为 20 小时。最大起飞重量为 7,000 公斤,最大有效载荷为 800 公斤。

Talarion 地面控制站

Talarion UAV 的 GCS 将由 EADS Defence and Security 制造。无人机检索和传输的数据将存储在 GCS 中。控制站将配备地面数据终端、远程视频终端和航线测试仪/装载机。GCS 中的空中数据计算机将显示无人机的位置。

FFS:天线罩的雷击保护

为了正常工作,包括雷达或卫星通信天线在内的所有天线都需要在金属飞机蒙皮外部进行电气操作。然而,天线具有不可接受的空气动力学形状,必须通过电磁透明结构来保护天线免受气流力的影响。电磁透明结构/天线罩由介电材料制成,不会提供与闪电或大气风暴条件相关的天线到外部电场的电磁屏蔽。天线金属结构是主要的电应力上升器,是雷击的首选目标。在设计天线罩时,主要考虑的是机械强度、热、重量和雷达传输特性,这些特性与高介电强度和雷击保护能力不完全兼容。此外,还必须设计一个防雷系统,以防止雷电刺穿天线罩结构并损坏天线接收器系统。但是,防雷系统不应对天线方向图产生重大影响。然而,通常不可能量化足够准确的所有雷击保护系数,以致于对雷击下天线罩性能的任何数值预测都充满信心。因此,再现双向领先发展的雷电阶段的高压测试至关重要。详细讨论了用于典型未来 MALE 无人机的通用卫星通信天线罩防雷设计所需的必要实验程序。

欧洲寻求设计和开发主权中空长航时 (MALE) 无人机 (UAV) 是一条铺就了道路,这些项目甚至都未能启动。Cassidian 于 2009 年宣布的第一个项目是 Talarion,由两个喷气发动机提供动力,构想在高达 50,000 英尺的高度飞行。但经过几年的研究并与 Alenia Aermacchi 和土耳其航空航天工业达成联合开发协议后,由于缺乏潜在客户,Cassidian 于 2012 年取消了该计划。

事实证明,Telemos MALE 无人机计划的经验非常相似。达索航空和 BAE 系统公司于 2011 年在勒布尔歇的巴黎航展上宣布,一年后被放弃。直到今天,欧洲设计和生产的 MALE 无人机系统仍然存在,这迫使需要发展其 MALE 无人机机队的国家(法国、德国、英国)或扩大下摆(就意大利而言)寻求替代方案。

在 MALE 2020 项目形成更具体的形式之前,通用原子航空系统公司的 MQ-9 收割者、以色列航空航天工业公司的 Heron TP 和比亚乔宇航公司的 P.1HH 锤头鲨是希望提高其 ISR 能力的欧洲国家的主要选择。除了 MALE 2020 项目外,还有 nEUROn 无人作战飞行器项目;法英合作;应该到 2025 年以交付战斗无人机结束。

P.1H 双髻鲨(照片由 Piaggio Aerospace 提供)

MALE 2020 是对不同欧盟 (EU) 国家共享的许多运营要求的回应;特别是德国、意大利和法国。德国的空中客车防务与航天公司、法国的达索航空和意大利的阿莱尼亚航空于 2013 年首次表示有兴趣开发欧盟设计的 MALE 无人机。去年 5 月,他们签署了一份三国利益宣言。

这三家公司;以及他们各自的国家;同意开始为期 24 个月的定义阶段,预计将持续到 2017 年,之后可能会进入完整的开发阶段。顾名思义,主权无人机系统应从 2020 年开始交付。

MALE 2020 项目的第一个考虑因素是欧洲国家声称的独立于非欧盟 MALE 无人机资产的雄心。其次;空客证实;该计划必须保证完全的运营主权,这一特点甚至会使那些目前未参与该计划的国家受益。第三,由于它是在欧洲开发的,MALE 2020 将为欧盟国家提供独立的情报收集管理。德国似乎对这个机会特别感兴趣,因为据报道,在去年 NSA 丑闻之后,柏林不愿意与美国分享安全信息。

无 ITAR 技术预计 MALE 2020 将具有许多特点:任务模块化;运营优势;以及卓越的 ISR 功能。任务模块化应增强 MALE 2020 的多功能性,提供使资产适应所需操作场景的机会。模块化代表了运营优势的核心,可以通过提供长距离操作和广域覆盖来运营短途过境航班和高速机动(包括快速高度变化)来实现。

尽管有关传感器、翼展和有效载荷的细节尚未披露,但该提案描绘了一种功能强大的资产,它应该为用户提供全面的 ISR 能力,用于大面积和战区活动。

根据三国提案,MALE 2020 应该回答一个重要的法律问题:在非隔离空域执行任务的机会。迄今为止,非欧盟生产的无人机不允许在隔离空域之外飞行;只有意大利例外。MALE 2020 预计将在非隔离空域内飞行。

最后但同样重要的是,由于 MALE 2020 将完全在欧盟境内生产,因此不太可能受到美国国际武器贸易条例 (ITAR) 的约束,该条例控制某些国防相关系统和服务的进出口。成本、政治意愿和技术问题MALE 2020 计划的定义阶段将于 2017 年结束。此阶段是系统开发的第一步,旨在降低风险;金融和工业;在正式生产开始之前。在持续阶段,必须解决客户在主权、竞争力、增长、遵守联合要求和认证方面的问题。

为了最大限度地降低风险并更好地了解该计划的预期结构和产出,采购机构、行业和客户国家/地区需要参与其中。在成本方面,据 Aviation Week 报道,MALE 2020 正在进行的定义阶段需要每个参与国投资约 2000 万欧元。如果各国重申继续实施该计划的意愿,那么将进入一个完整的开发阶段,直接以无人机的交付结束。开发阶段预计总成本约为 10 亿欧元。

然而,估计成本可能会因参与国家/地区的数量而异。由于采用了权衡取舍的过程,参与开发阶段的国家数量越多,成本就越低。定义阶段可能是 MALE 2020 计划最关键的阶段,因为不存在有凝聚力的欧洲国防政策,运营要求和资产能力通常受到国内考虑的影响。

各国之间关于 MALE 2020 的潜在争议可能在推进和军备等领域出现。推进将决定单个任务的最大航程和续航能力方面的关键能力。武器装备已经是一个有争议的问题,至少在 MQ-9 收割者方面是这样。意大利已获得武装其收割者的授权,但尚未实现,目前尚不清楚法国和德国是否会武装他们的武器。德国似乎已经提出了武装 MALE 2020 的提案,但必须提交议会批准。

IAI 的 Heron-TP 男性无人机系统 (版权所有:IAI)

工业和政治路径如果缺乏强有力的政治和经济承诺导致 Talarion 和 Telemos MALE 无人机项目步履蹒跚,那么 MALE 2020 为什么要成功呢?这一次,工业和政治目标似乎正在重新调整。问题是,这种情况会持续下去吗?当然,开发完全由欧盟生产的无人机可以代表进一步合作开发无 ITAR 技术的基础,以及通过维持就业和能力来促进欧盟经济增长的机会。

但推进该项目最令人信服的理由在于欧盟国家重新燃起的政治意愿,即从盟友那里获得技术和运营独立。例如,法国和德国希望在信息共享和执行自主无人机系统任务的能力方面重新从美国获得独立。

一架共享的、欧盟生产的 MALE 无人机可能代表国防领域进一步政治和战略一体化的第一步。然而,即使就参与国而言,迈向 MALE 2020 的工业和政治途径也仍然不确定:西班牙和波兰可能会参与开发阶段,而英国尚未表示有兴趣加入。4 月底,英国透露,通用原子公司的可认证捕食者 B (CPB) 已被选中以取代英国皇家空军目前的 MQ-9 收割者机队。CPB 仍在开发中。CPB 的选择重申了英国与美国在 MALE 无人机领域的联系。如果英国投票脱离欧盟,这将在未来特别有用,因为它将不依赖于欧洲工业项目。最后,如果欧盟国家真的愿意在情报收集方面获得行动独立性,那么 MALE 2020 项目可能代表着不容错过的“最后召唤”。

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