艦載無人直升機的先行者——美國DASH無人直升機簡史

近年來,美國海軍無人直升機如MQ-8等頻頻亮相。從中流砥柱的伯克級,到新銳的LCS上,都能見到無人直升機的身影。其實,早在50年前,美國海軍就發展了一款艦載無人直升機,但卻湮沒在了歷史的塵埃中。今天,我們就來探討一下這款曾經被美國海軍寄予厚望卻只是曇花一現的艦載無人直升機——DASH(Drone Anti-Submarine Helicopter)。

DASH的紀念章

DASH的發展是和美國海軍早期反潛體系的的構建緊密聯繫的。事實上,美國海軍早期的艦載直升機都擁有一個最重要的目標——反潛。二戰後,德國的潛艇技術被美蘇兩國瓜分。而蘇聯對潛艇技術的重視和戰後兩國緊張的關係讓美國不得不重視反潛體系的構建。在反潛武器方面,除了二戰中英國皇家海軍發明的「刺蝟炮」外,還湧現了Alfa炮, ASROC(Anti submarine Rocket,反潛火箭)等一批新武器。其中ASROC沿用到了今天。

加拿大皇家海軍「諾斯貝」號(HMCS North Bay)的水兵裝填「刺蝟炮」。

「班布里奇」號核動力驅逐領艦(DLNG 25)發射ASROC

既然武器升級了,聲吶系統自然也不能落後。戰後初期,美國使用的是以QDA和QGB為代表的探照燈式聲吶。1946年裝備了真正能夠搜索目標的QHB聲吶。此時,艦殼聲吶已經遇到了一個瓶頸,因為艦艇自雜訊高和發射換能器的深度不足導致了探測距離不足。提高探測距離的方法就是採用低頻發射。40年代末,第一款低頻主動聲吶SQS-4服役。雖然該聲吶的探測距離僅有5km左右,但為後來的SQS23/26等打下了基礎。1960年完成設計的SQS-26是美國戰後第一代主動聲吶的集大成者。利用海底反射與匯聚區最遠可探測到64km。

QGB聲吶系統組成圖。以這種聲吶為代表的所謂「探照燈」式聲吶,是早期主動聲吶的雛形。

SQS-4聲吶的控制台

美國海軍米切爾級驅逐艦「威利斯·李」(USS Willis A. Lee,DD-929)上安裝的SQS-26聲吶

然而,50年代末裝備的ASROC(採用Mk-44魚雷作為彈頭)雖然精度和距離都有不小的提升,還擁有了此前反潛武器都沒有的可調射程功能,但最大射程也僅有10km左右,顯然和即將裝備的SQS-26的探測距離有較大差距。USN面臨著艦載武器無法打擊到聲吶探測到的目標的窘境。針對這一問題,一方面,美國著手開發ASROC的增程型號,另一方面,美國開始研發能搭載在反潛護航驅逐艦(DDE)上的艦載直升機。

HSS-1「海蝙蝠」直升機

1955年,美國海軍第一代艦載直升機HSS-1「海蝙蝠」入役。「海蝙蝠」的入役一定程度上緩解了美國人的反潛壓力。然而,6噸級的體型讓它只能在反潛航空母艦(CVS)上使用,當時的護航驅逐艦都無法搭載這個級別的直升機。可有人駕駛直升機如果再進一步縮小的話,載荷能力會下降到美國海軍無法承受的地步。於是海軍將目光轉向了無人直升機。1957年3月,美國海軍在一架卡曼HTK-1超輕型直升機(總重僅1噸)上加裝了遙控設備,並成功進行了一次艦載遙控實驗。隨後,美國海軍便啟動了無人反潛直升機(Drone Anti-Submarine Helicopter,DASH)計劃。經過一輪競標後,Gyrodyne公司的YRON-1超輕型直升機中標成為DASH的平台,並被給予了DSN-1的編號。1960年7月DSN-1完成了首次艦載遙控實驗。

DASH最主要的作用就是擴展反潛武器的射程,海軍為其定下的指標是至少攜帶一枚MK-43輕型魚雷,擁有不低於150km/h的飛行速度,可以將魚雷運載到10km外聲吶標定的敵方潛艇位置的200米內。

掛載了一枚MK-43魚雷的DSN-1(即QH-50A)

QH-50C

DASH採用了UHF直通視線(LOS)信號遙控,載艦上專門設一名DASH操作官遙控其起降。而執行反潛任務時則移交給護航驅逐艦作戰信息中心(CIC)的操作員負責。CIC中的DASH操作員可以通過一部顯控台設定DASH的航向,航速與高度,並使用MK25炮控雷達跟蹤DASH。接下來CIC的水下射控系統操作員利用SQS-23聲吶持續標定敵方的位置,同時還有一部SPS-10雷達跟蹤整個任務過程。當聲吶標定位置和雷達上的DSAH位置重合時,CIC中的操作員便啟動控制器上的武器布放開關,讓DASH向目標方向投放魚雷。

美國海軍基林級驅逐艦「里奇」號(USS Rich,DD-820)和其搭載的DASH

早期的DASH(即DSN-1,2)因為載荷少(僅能裝載一枚MK-43)且對使用環境要求苛刻等問題,並沒有大批量生產裝備。真正批量生產的是換裝了更大功率的波音T50-BO-8A渦輪軸發動機(300匹軸馬力)的DSN-3。最大起飛重量達到了1.05噸。可以同時攜帶2枚MK44魚雷,最大任務半徑提高了到28海里。

截至1966年1月生產結束時,Gyrodyne公司一共生產了378架DSN-3。這期間因為美國三軍統一編號的實施,DSN-3改名為QH-50C。QH-50C雖然性能不差,但在剛裝備時卻發生了一些情況。從1962年11月到1963年1月,短短3個月的時間裡就有27架QH-50C失蹤。經過檢查,主要問題出在了自動飛行控制系統的高度表上。由於當時使用的是政府提供(GFE)的雷達高度表,而相關供應商沒有遵守項目要求的指標,導致了飛行的故障。由於當時沒有其他可替代的產品,Gyrodyne要求立即停飛所有的QH-50C。不久,他們就拿出了一款安裝在槳葉驅動軸頂部的氣壓高度表作為替代品,較為順利的解決了這個問題。

QH-50D

QH-50D三視圖

1966年,Gyrodyne公司接到了海軍的新訂單,要求他們生產377架QH-50C的改進型,也就是後來的QH-50D。相對於QH-50C,QH-50D有許多改進,比如換裝了功重比更高的T50-BO-12發動機,使用了更輕的玻璃纖維作為旋翼材料(也給部分老的QH-50C進行了改裝),提高了燃料攜帶量,將變速器和油泵設計為一個可整體拆卸的模塊,重新設計武器掛載區域以便改裝更多設備等。最大的改進是取消了尾桁結構,這個舉措使機身重量進一步降低,提高了約45kg的載荷。

DASH服役之後,美國海軍驅逐艦可同時搭載MK32輕型魚雷發射管,ASROC和DASH三種反潛武器,覆蓋了從5km到37km的範圍。同時,美國也為一批二次世界大戰期間建造的驅逐艦實施了「艦隊修復與現代化計劃」(FRAM),以便它們能搭載這三種反潛武器。

除了海軍驅護艦隊之外,海軍陸戰隊和空軍也對DASH表現出了一些興趣。1967年9月25日,根據在越南戰場上的陸戰隊指揮官的建議,海軍航空發展中心(Naval Air Development Center ,NADC)給4架QH-50裝上了低亮度級電視(Low Light Level Television ,LLLTV),用於提高偵察能力。之後空軍也通過ARPA提出了一個所謂的「BLOW LOW」項目,計劃給DASH裝上感測器和武器,用來攻擊越南非軍事區(DMZ)內的北越游擊陣地,該項目後來演變為激光輔助火箭系統(LARS ,Laser Aided Rocket System)。

搭載了GAU-2B-A 7.62mm「米尼崗」加特林機槍的QH-50D

QH-50C著艦

改裝8枚聲吶浮標的QH-50D

雖然DASH的使用概念十分先進,Gyrodyne公司為美國海軍描繪的藍圖也十分美好:每架DASH僅為10萬美元,以150小時平均故障時間(MTBF)計算,可執行154架次任務,平均每架次的任務成本僅為650美元。而ASROC助推器一具就要5000美元,還僅能使用一次。可在美國海軍的實際使用中卻差強人意。8年多時間裡,交付的746架量產機就有411架在操作中損失,平均每80小時就損失一架。平均無故障時間也遠遠達不到Gyrodyne公司宣稱的150小時,而僅有21.25小時。1970年11月,美國徹底終止了DASH 項目。

DASH項目的失敗有多方面的因素。從DASH本身來說,第一是缺乏主動反饋機制,只能被動的接收命令;第二是控制DASH的無線電信號常常受到雷達電磁波的干擾;第三是缺乏冗餘備援設計,容易因為小故障導致整機失效。這些是DASH自身設計的缺陷。但除了設計問題,美國海軍的訓練與使用制度也要為DASH的失敗承擔一定責任。在美國海軍艦艇上,DASH操作員每6個月就要輪換一次,很難真正積累起操作經驗;而且DASH操作員的操作時長也不被記入他們的飛行時間;最後,由於許多艦艇指揮官對無人直升機的不信任,導致相關規定得不到徹底的執行,使得DASH沒有在反潛體系中發揮出應有的作用。

除了美國海軍外,日本海上自衛隊在1966到1976年這十年間也獲得了總計16架DASH。然而在美國水土不服的DASH遠渡重洋來到日本以後,卻得到了海自出奇的好評。在服役的15年間只有3架DASH報廢。這與日本對DASH組員的嚴格要求和認真培養是離不開的。

海上自衛隊的QH-50D

這幅宣傳畫從側面表現出來海自對DASH的重視,更加龐大的SH-3「海王」直升機在畫中淪為了配角。

裝備激光制導組件的QH-50D,海軍計劃讓其為戰鬥轟炸機投放的制導彈藥提供目標指引。

APRA甚至為QH-50D配備了AN / PPS-5雷達系統,雷達天線安裝在機身前方的雙軸支架上。這架QH-50D通過遙測系統將其機載警戒雷達信息傳輸到艦上顯示器以進行目標識別,為驅逐艦提供超視距能力和實時雷達覆蓋。這也是機載預警與控制系統(Airborne Warning And Control System,AWACS)項目中唯一的無人機

項目告終後。剩餘的一部分QH-50D被美國用作各種實驗平台,直至2008年。而無人直升機也並未消聲覓跡,MQ-8等新一代無人直升機成為了美國海軍的新寵。應該說,DASH的概念並不落後,可惜因為技術和操作環境的限制導致其並沒有發揮出應有的水準。生不逢時,大概是對DASH這款無人航空器最好的註腳。

*:這種聲吶提供了一種積極的搜索方法,這種搜索方法不依賴於目標的行動方式是否暴露。其核心元件是換能器。換能器像在水中工作的揚聲器,向海中發射聲波。最通用的換能器是使用電效應的。換能器在高的交變電壓作用下,產生所需頻率的振蕩,將激發的能量發射到水中,形成同樣頻率的聲波。用幾個換能器安裝成適當形式的陣,使聲波集中成波束,在短突發期間產生高能量的聲脈衝。每個聲脈衝沿著它的波束向外傳遞,直至遇到固態目標,部分聲能就被反射。反射的回波能量自目標向外擴散,一部分回波能量到達換能器隔膜上,使換能器接收到回波。隔膜上的聲壓導致與聲頻相同的電壓,將該電壓放大後呈現在聲納操縱員的耳機中,就能聽到眾所周知的聲納接收到回波時的「砰"聲。現代聲納使這個過程自動化,因而可以用電子儀器將返回的回波識別出來,且可在戰術計算機系統中與其他信息一起被處理。在發射和接收時,換能器必須保持在同一方位上,否則就會收不到回波,回波只有「在波束內」才能收聽到。所以,換能器的指向表明引起回波的目標方位。如雷達那樣,用發射和接收脈衝之間的時間間隔給出目標距離。早期的主動聲吶只能產生單個波束,因此被形象的稱為「探照燈聲吶」。


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