美海軍艦載無人加油機競標方案分析

2018年3月，波音公司公布美國海軍航母艦載無人加油機MQ-25A競標方案原型機的測試照片，隨後，洛馬公司首次公布完整版競標方案的概念設計圖片和視頻。鑒於諾格公司已於2017年10月正式宣布退出項目競標，至此，參與MQ-25A競標的三家公司均已公布完整競標方案，其中波音公司已擁有原型機。美國海軍計劃於2018年9月選定最終方案，加速MQ-25A無人加油機採辦進程。

一、項目概況

（一）項目願景

2016年2月，美國國防部正式將海軍「艦載無人空中監視與打擊」（UCLASS）項目調整為「艦載無人空中加油系統」（CBARS）項目，放棄研發隱身無人作戰飛機，轉為發展可在航母上起降，主要為有人艦載機空中加油的MQ-25A無人機。具體要求包括：可負載15000磅燃油從航母甲板起飛，在距航母500海里位置為有人戰鬥機加油，使戰鬥機有效打擊範圍增加400海里。美國海軍初步計劃採購72架MQ-25A。

此前，美國海軍聯合工業界於2000年起，先後通過「海軍型無人作戰飛機」（UCAV-N）、「聯合無人作戰系統」（J-UCAS）、「無人作戰飛機系統驗證」（UCAS-D）、「艦載無人空中監視與打擊」等項目發展航母艦載無人作戰飛機，項目需求歷經多次調整。

（二）項目重要進展

2016年7月，美國海軍正式將首款航母艦載固定翼無人機命名為MQ-25A「黃貂魚」多用途無人機。

2016年9月，美國海軍授出MQ-25A項目風險降低合同，首次指定諾格、波音、洛馬、通用原子四家公司為無人加油機項目競標商。

2017年4月，美國海軍聯合空軍、工業部門完成MQ-25A無人機的MD-5型無人艦載航空任務控制系統（UMCS）模擬操作測試，成功進行了指揮控制、通信測試、語音中繼、有效載荷數據傳輸、動態任務重規劃等測試。

2017年6月，美國海軍選定「艾森豪威爾」號（CVN-69）和「布希」號（CVN-77）最先搭載MQ-25A無人加油機，兩艘航母將為搭載MQ-25A裝配控制站和相關數據鏈。

2017年7月，美國海軍發布MQ-25A項目預招標書，明確提出了艦機適配性和海上空中加油能力兩項關鍵性能參數，指導4家企業快速開展MQ-25A無人機原型機研發工作；10月，項目終版招標書。

2018年2月，美國海軍在2019財年為MQ-25A項目申請7.19億美元經費預算，遠高於先前計劃的4.8億美元。

二、競標方案詳情

（一）諾格公司方案

1、無人加油機階段方案

諾格公司分別於2016年9月、2017年4月獲得美國海軍的風險降低合同，推進MQ-25A的研發工作。

2017年8月，美國《航空周刊》記者在美國空軍加利福尼亞州棕櫚灘第42廠拍攝到諾格公司X-47B無人機，猜測其可能採用X-47B無人機參與MQ-25A項目競標。

照片中，X-47B左機翼安裝類似科巴姆34英寸系列空中加油吊艙，該系列吊艙可在飛行速度370-600千米/小時範圍內進行加油操作，空中加油傳輸速度為1514升/分鐘；X-47B右機翼下方的燃油箱類似F/A-18E/F所使用的容量為1249升的FPU-8型或1817升的FPU-11型燃油箱；X-47B發動機進氣口中心位置上方疑似是光電/紅外感測器。2017年10月，諾格公司正式退出項目競標。

圖1諾格公司MQ-25A無人機競標方案（2017年8月）

2、無人作戰飛機階段方案

無人作戰飛機階段，諾格公司分別推出X-47A、X-47B方案參與競標。

X-47A採用低可探測性的大後掠角飛翼設計方案，鑽石型機體，機翼前緣後掠角55°，後緣前掠35°；採用1台推力約14.19kN的JT15D-5C無加力渦扇發動機，發動機進氣口位於機身背部，為背負式S型進氣道，採用狹縫式進口，內通道扁平狹長且劇烈彎曲，實現對進氣口端面的全遮擋，尾噴口安裝在機體後緣上表面；起落架為可收放前三點式起落架。

X-47B採用無尾飛翼構型，機翼前緣交接於機頭處，機翼後緣呈鋸齒形；機身機翼大量採用石墨/碳纖維複合材料，表面有吸波塗層；發動機尾噴口置於機體後緣上表面；機身共有6個操縱面，包括2個升降副翼和4個擾流板。

圖2諾格公司X-47A（左圖）、X-47B（右圖）無人機

3、方案演變

無人作戰飛機階段，X-47A是為驗證海軍無人作戰飛機的可行性而研發，但不具備著艦尾鉤、增強型前起落架、摺疊機翼等特徵，僅完成系列陸上飛行測試，只能被定性為概念驗證機；X-47B是為競標海軍與空軍的聯合作戰無人機，沿襲了X-47A的飛翼布局，但機體後緣改為鋸齒形，增設內埋武器彈艙和著艦尾鉤，增強機身結構強度尤其是前起落架，改用摺疊機翼，其後期開展的航母上起降、與有人機協同飛行、受油等測試表徵X-47B為一型面向實戰應用的平台。

無人加油機階段，為加快MQ-25A項目推進速度，諾格公司繼續採用X-47B無人機參與競標，僅加掛加油吊艙，未調整其他設計方案。

（二）通用原子公司方案

1、無人加油機階段方案

2017年10月，通用原子公司首次正式對外公布「海上復仇者」（Sea Avenger）方案，參與MQ-25A項目競標。「海上復仇者」沿用「復仇者」的常規布局，具有寬體機身、流線形後掠翼和常規V形尾翼設計；裝配PW815渦輪發動機，巡航速度647千米/小時，最大速度740千米/小時，巡航高度可達10千米；採用標準的道格拉斯D-704夥伴加油吊艙執行加油任務；裝備MQ-1或MQ-9無人機的光電/紅外感測器；採用與S-3反潛機相似的嵌入機身式起落架。

圖3通用原子公司MQ-25A無人機競標方案（2017年10月）

圖4通用原子公司MQ-25A無人機競標方案（通用原子公司官網背景圖片）

2、無人作戰飛機階段方案

無人作戰飛機階段，通用原子公司採用「海上復仇者」方案參與競標。

項目期間，「海上復仇者」無人機伺服系統、飛控系統、部分載荷等沿用「復仇者」無人機設計，機翼可摺疊，增強起落架結構強度，發動機採用普惠公司21.3kN的渦扇發動機，根據2014年4月展示的圖片，方案突出特點包括：至少4個武器掛點和1個小型的武器艙；可通過機翼掛載儲油箱扮演空中加油機角色。

圖5通用原子公司「海上復仇者」無人機（2014年）

3、方案演變

無人作戰飛機階段，針對海軍對監視、打擊無人機的需求，通用原子公司基於「復仇者」無人機推出「海上復仇者」方案。該機沿襲「復仇者」的總體設計方案，突出特點兼具監視、打擊、加油的任務能力。

無人加油機階段，通用原子公司繼續研發「海上復仇者」無人機，針對新需求，換裝大功率渦扇發動機，機翼末端增設翼端小翼，兩項改進旨在增升減阻，提升負載能力。機頭下增設光電/紅外感測器，此外，根據公司近期圖片，「海上復仇者」無人機的機腹由半圓型改為平面構型，以增加機體內部有效載荷空間。

（三）波音公司方案

1、無人加油機階段方案

2017年12月，波音公司公布MQ-25A競標原型機照片，2018年3月，對外公布原型機測試照片。原型機機身隆起呈半球狀以容納加油艙，機身底部安裝有前三角式可收放起落架，機身內部設有起落架艙，背部設有內埋式進氣道。該無人機可彈射起飛和阻攔著艦，可停放於航母甲板，或摺疊機翼後儲存於機庫。

圖6波音公司MQ-25A無人機競標方案（2017年12月）

圖7波音公司MQ-25A無人機競標方案（2018年3月）

2、無人作戰飛機階段方案

無人作戰飛機階段，波音公司分別推出X-45A/B/C/N、「鬼怪鰩魚」方案參與競標，其中，X-45B、X-45N兩型無人機均因項目調整而終止研發，並無原型機。

X-45A機身整體呈蝙蝠式構型，機頭呈三角形尖銳前突，機翼後掠，採用無尾設計，突出隱身性；裝配二元矢量噴管，除提供可調推力外，還可控制無人機方向；X-45A設有兩個內埋武器彈倉，一個攜帶試驗設備，另一個則可掛載一枚重450kg的「聯合直接攻擊彈藥」或6枚113kg炸彈。

圖8波音公司X-45A無人機

X-45C、「鬼怪鰩魚」的設計方案基本相同，採用飛翼布局，機翼前緣採用了大後掠角，後緣分別設計了副翼和襟翼；機翼兩側分別設計了1個擾流板，從而增強無人機俯仰滾轉效率，改善機動性能；採用內埋式進氣道，機身背部正上方設有近似半圓形的進氣口；機體內部設有2個內埋武器彈艙。

圖9波音公司X-45C（左圖）、「鬼怪鰩魚」（右圖）無人機

3、方案演變

無人作戰飛機階段，波音公司在DARPA、空軍資助下研發了2架X-45A，驗證無人機在新型指揮控制體系下執行攻擊任務的可行性；為競標海軍與空軍的聯合作戰無人機，波音公司推出增強型X-45B，但在進入原型機設計階段前，空軍變更需求，改為研發燃油負載能力更大的X-45C，與X-45A相比，X-45C改變整體氣動布局設計，機身外形呈三角形，類似B-2轟炸機，機身中部隆起，增加了有效載荷空間，其燃油負載能力基本滿足海軍對MQ-25A載油量的要求；此後，為競標海軍監視與打擊無人機，推出X-45C的升級版「鬼怪鰩魚」，整體氣動布局未見明顯變化。X-45C、「鬼怪鰩魚」的翼展約15米，遠超F/A-18E/F的13.62米，F-35C的13.1米，但從原型機照片看，X-45C、「鬼怪鰩魚」機翼不可摺疊，且並未增強前起落架結構強度。

無人加油機階段，波音MQ-25A方案棄用此前競標方案，尤其是放棄了其擅長的飛翼布局設計，改用常規氣動布局。結合諾格公司退出項目競標事件，推測美國海軍希望MQ-25A採用有尾翼的常規氣動布局，以確保機動性能。

（四）洛馬公司方案

1、無人加油機階段方案

2017年，臭鼬工廠負責人表示，海軍MQ-25要求的長航程加油任務並不適合採用飛翼布局，但考慮到後續任務包線的拓展，洛馬堅持採用無尾飛翼布局提高隱身性能。

2018年3月，洛馬公司公布MQ-25A的概念設計圖片和視頻。從公布的資料看，無人機採用飛翼布局，整體構成呈三角形，機身中部發動機兩側各裝配1個擾流板，機翼後緣裝配襟翼和副翼；機腹中線左側和右側掛點加掛了D-704加油吊艙，採用軟管式加油技術為其他艦載機加油，兩個掛點也可掛載武器彈藥；機鼻處、前起落架艙室兩側蓋板均配置廣角光電/紅外感測器，支撐無人機艦面調運、起降和執行情報監視偵察任務；採用F/A-18戰鬥攻擊機的F404發動機，發動機進氣口位於機身背部；採用F-35C戰鬥機的起落架，起落架與尾鉤在收起狀態均內埋於機身。

圖10洛馬公司MQ-25A無人機競標方案（2018年3月）

2、無人作戰飛機階段方案

無人作戰飛機階段，洛馬公司推出「海上幽靈」方案參與競標。

「海上幽靈」集成了F-35戰鬥機、RQ-170「哨兵」無人機的部分先進技術，2014年開始設計，採用飛翼構型，機翼大後掠角，機身採用隱身材料製造。關鍵特點包括借鑒F-35戰鬥機、RQ-170無人機成熟技術，尤其是軟硬體、隱身材料等，以降低研發風險；可執行24/7持久ISR任務；全頻譜環境作戰；隱身性能突出；開放式架構，以降低集成時間和成本，方便後續軟硬體升級；單名操作員可操控無人機。

圖11洛馬公司「海上幽靈」無人機概念圖

3、方案演變

無人作戰飛機階段，為競標海軍監視與打擊無人機，洛馬公司推出「海上幽靈」方案，方案整體突出隱身性能，任務包線聚焦精確打擊和ISR，是一型集眾多成熟技術、綜合性能突出的無人機，但未推出原型機。

無人加油機階段，經過大量的常規布局與飛翼布局方案對比，以及對無人作戰飛機階段方案分析後，洛馬公司認為，「海上幽靈」方案的配置存在較高的技術風險，但飛翼布局是該公司的技術優勢，同時可滿足無人機未來任務增量需求。為此，棄用原方案而重新設計了MQ-25A，繼續採用飛翼布局，同時最大限度的利用現有成熟技術和配置現役裝備的相關係統，在翼下增設兩個燃油箱/武器掛點。

三、競標方案對比分析

（一）負載能力

根據要求，MQ-25A將負載15000磅燃油，一是在距離航母500海里位置為其他戰鬥機加油，擴展任務範圍，二是為等待著艦且燃油即將耗盡的戰鬥機加油，確保安全著艦。目前，通用原子、洛馬公司競標方案採用外掛加油吊艙形式，而波音公司競標方案則採用燃油箱內置。

通用原子公司方面，其「復仇者」無人機通過換裝大功率渦輪發動機、增加機翼結構強度等措施，載油量已達到3.6噸，翼下掛載武器約3噸。「海上復仇者」無人機在翼下不外掛武器前提下，可通過在翼下掛載燃油吊艙增載入油量，基本可滿足海軍對MQ-25A約7噸載油量的要求。此外，因採用翼下掛載燃油吊艙的形式，可同時為多架戰鬥機加油。

洛馬公司方面，飛翼氣動布局取消了平尾和垂尾，簡化了機體結構和減輕了無人機重量，機翼與機身融合，較常規布局方案的型阻減小50%以上，同時可增大升力，在負載、續航時間和航程方面具備優勢。

波音公司方面，其競標方案機體狹長，內部設置燃油箱，該種布局具備良好的靜穩定性，配合常規氣動布局方案，在執行加油任務時無需考慮配平重量問題。

（二）生存能力

根據要求，MQ-25A無人機的首要功能定位是空中加油，生存能力並不是其關鍵性能。但考慮到MQ-25A無人機可能存在後續任務增量，競標企業均將隱身或機動性納入設計。

隱身性能方面，通用原子、波音公司採用帶V型雙垂尾的常規氣動布局方案，洛馬公司採用飛翼布局方案，儘管三家公司競標方案均具備隱身特徵，但後者優於前者。在常規氣動布局方案設計中，平尾上的升降舵和垂尾上的方向舵是飛機進行俯仰滾轉控制最有效的手段，但平尾和垂尾犧牲了飛機的隱身性和升阻比，且增加了飛機重量。通用原子、波音公司MQ-25A方案採用V型雙垂尾布局，該垂尾兼顧平尾作用，通過合理配置可減小雷達散射截面積，此外，波音公司原型機採用與機身平齊的背負式進氣道、扁平外形、二維矢量噴管、後掠機翼、內埋式起落架等設計，均表明波音公司在MQ-25A設計中融入隱身元素；洛馬公司採用無尾飛翼布局，機翼前緣後掠角接近45°，機身扁平，除加油吊艙外，起落架等均內埋於機身，隱身性能突出。

機動性能方面，通用原子、波音公司的常規氣動布局方案優於洛馬公司的飛翼布局方案。首先，飛翼布局方案展弦比大、機身短，其升降舵力臂較常規布局飛機短，故操縱效能偏低；其次，由於飛翼布局方案取消了平尾和垂尾，這要求無人機必須藉助多種舵面或矢量發動機等共同作用實現力矩平衡，增加了無人機操縱難度和飛行控制率的複雜程度。

（三）打擊能力

根據要求，MQ-25A無人機將暫不發展打擊能力，但未來增加該項能力的可能性較大。一方面，MQ-25A項目由「艦載無人空中監視與打擊」項目調整而來，海軍持續發展15年的艦載無人作戰飛機轉為無人加油機，目的是滿足近期能力缺口，但遠期仍可能繼續此前工作；另一方面，美國國會、眾議院軍事委員會等均堅持MQ-25A應具備精確打擊能力。

目前，波音和洛馬公司競標方案暫時不具備打擊能力，通用原子公司「海上復仇者」方案基於「復仇者」無人機推出，「復仇者」設有外部武器掛點和大型武器內埋彈艙，具備在中高烈度對抗環境中執行打擊任務的能力，因此，推測「海上復仇者」發展打擊能力更具有優勢。

事實上，美軍無人機武器化已比較成熟。例如，MQ-1「捕食者」無人機最初並不具備打擊能力，「911事件」後，美國國防部迫切需要MQ-1在發現目標後遂行打擊，避免恐怖分子逃脫。為此，MQ-1採用DARPA於1994年發展的無人機打擊技術，實現在中低空發射AGM-114導彈。

（四）技術成熟度

通用原子公司方面，於2011年組建「海上復仇者」無人機研發團隊，基於「復仇者」無人機推出海軍「艦載無人空中監視與打擊」、「艦載無人空中加油系統」項目競標方案，有效降低了新裝備研發風險；不斷推進艦載無人機改造進程，包括加強機體結構強度以滿足彈射起飛要求，換裝重油發動機以降低艦上保障難度等；換裝大功率發動機等以提升負載能力；當前階段引入波音、普惠、聯合技術、BAE系統等公司聯合研發MQ-25A。

波音公司方面，儘管棄用先前競標方案，但已率先推出MQ-25A競標原型機，並開展發動機地面測試、模擬著艦測試等，推測其競標方案的技術成熟度已達到5級以上。

洛馬公司方面，MQ-25A採用了70多項美軍技術成果，裝配了F/A-18戰鬥攻擊機的發動機和F-35C戰鬥機的起落架，系列舉措降低了研發風險和後勤保障難度。目前，洛馬公司已在航母上藉助其他機型驗證了無人機艦面調運技術。

（藍海星： 孫明月）

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