无人战斗武装旋翼机编队(UCAR－Team)作战构想。

洛马公司(上)和诺格公司(下)在第二阶段都进行了他们各自研制的UCAR外形结构的广泛风洞试验。

陆军飞行员在模拟作战中驾驶阿帕奇控制UCAR小队，取得了非常值得鼓励的战果。

——国防高级研究计划局和美国陆军两大“巨人”就建造UCAR达成平衡

国防部高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）和美国陆军正在打造前面提到的无人战斗武装旋翼机（Unmanned Combat Armed Rotorcraft，UCAR）项目。在过去的一年里，UCAR项目已经完成了初步设计和关键技术验证。

在当前的第二阶段末期，UCAR承包商团队向DARPA无人战斗武装旋翼机项目办公室提交了最终提议。项目办公室当前正在审议他们的提议，并计划宣布第三阶段的承包商团队选择方案。其时，该项目将进入第三阶段，获胜的团队将开始建造并进行飞行测试首批两架UCAR原型机。

UCAR系统设计用于发现最困难的目标。非乘车、伪装起来的作战人员以及其他隐藏在地面杂乱局面中的目标。不管是陆军未来战斗系统（Future Combat System，FCS）地面车辆中的单个操作人员、或是随AH-64D“阿帕奇”机载的操作人员、还是在陆军空域指挥和控制系统（Army Airfield Command &Control System ，A2C2S）－UH-60L“黑鹰”上的操作人员，均能靠几句口头指令指挥一个UCAR小队。

洛克希德·马丁公司和诺斯洛普·格鲁曼公司在7月份均完成了他们各自的UCAR初步设计回顾。洛马公司奥温戈的系统集成多用途解决方案的项目负责人副董事长杰夫·班陶说：“成功完成初步设计评论意味着在UCAR开发过程中准备继续就更详细的设计和验证，并不断取得进步，这对美国陆军未来部队能力是一项重大的额外提升。我们按照进度已经完成了所有项目里程碑式事件，并且期望继续支持这项战略性转型计划。”

“UCAR项目代表着无人系统自主领域向前革命性的飞跃，它将改变陆军的作战方式，”诺斯洛普·格鲁曼公司无人系统单位的总经理兼副董事长克里斯·赫南邓茨说，“UCAR将导致精力充沛的无人系统能够与有人系统协同完成任务、[并]作战以及在低空、战术环境下生还，极大地提升陆军的命中目标和武器性能。”

据UCAR项目经理唐·伍德博瑞所说，“承包商团队已经做了大量工作。他们已经交付了一切，那些我们曾多次要求的性能指标，我们在时间进度内，并且在预算范围内。我对该项目很兴奋，DARPA也对这个项目很兴奋，我们期望这个项目继续向前发展。这是我们想要它成为的一切，而且我们所见到的没有任何东西能从技术方面、财务方面或时间进度展望，将会让我们认为从这个野心勃勃的目标上收手回头。”

据国防部高级研究计划局UCAR项目办公室，UCAR项目的目标是：设计、开发、集成和验证授权技术和系统性能，要求满足在陆军未来部队中系统之系统环境下执行武装侦察和攻击任务。因这些性能要求授权的技术指标是：生存性、自主操作、指挥和控制、以及目标识别/武器分发能力。一架具有高度生存性的UCAR系统将可以渗透和持续在敌后有防护地区作战，并将高价值目标通过免受伤害的方式通告己方，相比较而言不必以危险方式派出飞行员执行该类任务。UCAR先进的自主和协作能力将能够影响陆军在复杂战场空间的作战，也能有效地同有人操作平台相应交互。UCAR的性能将补足未来战斗系统的不足，为未来部队提供必需的确保任务胜利的机动性、快速反应性和致命性。

UCAR有野心勃勃的成本目标，而且每架UCAR的大致成本在4～8百万美元之间，而且使用与保障（operations and support，O&S）成本相当于“阿帕奇”的10～40％。伍德博瑞说，财务供应能力是UCAR开发项目一个重要的部分。我们将交付UCAR就性能来说的花费仅是目前使用的无人飞行器（UAV）的使用与保障费用的分子。

UCAR项目第I阶段概念开发的努力开始于2002年。波音、洛克希德·马丁、诺斯洛普·格鲁曼以及西科斯基领导了最初的四个团队，每名成员完成40项附加的商业研究，建立系统需求。商业研究的的结果平衡了系统属性的评价，诸如速度、高度、有效载荷、生存性、可靠性和自主性。随着未来部队环境中的成本和效力，第一阶段概念设计评论提出了系统需求性能的实体化，确定关键技术和规避风险，定义建造基石，开发成熟的UCAR系统（见Vertiflite2004年夏季刊，对这个项目将有一个全面的看法）。

计划出炉

当前处于初步设计（第二阶段）的末期，UCAR项目处于两家非常知名而又具有丰富经验的团队之间的竞争，一家由洛克希德·马丁领导，而另一家由诺斯洛普·格鲁曼领导。在2003年7月获胜的团队赢得UCAR原型系统的初步设计和关键技术验证。两家承包商都组合了给人映像致深的团队，有助于在多种技术领域期望他们能被选中继续进行第三阶段的开发。

两家工业团队为赢得这项建造首架无人战斗旋翼机合同进入激烈竞争中。尽管最初的工作聚焦于陆军，但UCAR也被迫成为海军垂直起落战术无人飞行器和陆战队垂直无人飞行器需求的的候选品。

第二阶段期间，两家工业团队——洛克希德·马丁和诺斯洛普·格鲁曼，进行了关键技术验证，以确保UCAR具有转型性能。这些验证为每个团队提供了对技术和需求更好的理解机会，并将对国防高级研究计划局和更重要的是美国陆军的未来战士来说，有助于使UCAR项目取得成功。

伍德博瑞描述道：“整个团队做了大量的额外工作，这些已完全超越了我们的经验。也许要归功于这个项目的竞争态势。我们对他们已取得的进步感到欣慰。在这个阶段他们解决了最困难的问题，验证逼近了对每个当前关键技术领域潜能的深入认识，并且我觉得我们打下了坚实的基础，有关每个团队产品的生存能力作出了一个决策，这可以回答我们所认为谁在第三阶段领先的问题。”

伍德博瑞继续描述道：“UCAR对国防高级研究计划局和陆军来说，是个极大的协同工作、跟上先进科技系统的极大机会，为将来的战士提出引人注目的心性能，保持继续的技术进步，使得陆军航空兵自从上世纪80年代中期列装A型阿帕奇以来已经取得的战场上的技术进步。”

机型浮现

洛克希德·马丁公司的UCAR设计部分源自贝尔公司为轻型直升机试验（Light Helicopter Experimental，LHX）项目（LHX后来在1991年1月成为“科曼齐”）开发的推进系统。他们的LHX无尾桨（No Tail Rotor，NOTAR）反扭距设计方案已经极大地提升性能并整合到洛克希德·马丁公司的UCAR项目中，现在被命名为“推进式反扭距系统（Propulsive Anti-Torque System，PATS），该设计有望应用于洛克希德·马丁公司的UCAR上，并有冲击速度超过180节的性能。PATS，就其设计本质而言，应当更安全、更可靠，而且比尾桨更安静。贝尔公司建造了一架PATS的全尺寸模型，在今夏测试中取得积极效果。为了有助高速飞行，洛克希德·马丁公司的UCAR也使用一对短的后掠翼来卸载旋翼负荷。

贝尔直升机公司的主席和首席执行官麦克·雷登堡描述道：“这项设计的先进技术的成就将使得直升机工业发生革命性变化，并持续数年……我们的设计简洁、应用了人们认可的直升机构成和规范，与我们全集成化的富余飞控系统联合，与标准的UAV系统中特征性的单独线控或非集成化双富余度飞控系统比较提供了重大意义的改进。”

诺斯洛普·格鲁曼公司的UCAR设计是利用了卡曼公司发明的旋翼设计方案的改进版。就像前后纵列旋翼设计方案似的，卡曼公司的交互式旋翼系统有两片反向旋转的旋翼，用于提供反扭距而不必消耗15-20%马力用在尾桨或无尾桨构造上。交互式旋翼已被成功应用于一些方案，包括H-43“爱斯基摩人”和绝大多数最近的KMAX。该款UCAR设计包括一副新的、整体式副翼，极大地削减了旋翼系统的阻力，并使得比以前采用交互式旋翼构造获得更高空速成为可能；这些整体副翼的性能改进卡曼公司在第二阶段期间已经过风洞测试证实。

两个团队都挑选了商用产品LHTEC T800-LHT-802涡轮轴发动机为他们的UCAR提供动力，这款发动机是为取消的RAH-66“科曼齐”项目开发的。每个团队也预告了额外性能，巡航速度可望超过160节，升限突破20,000英尺，作战半径超过700公里。该机均装有精力充沛的全集成式传感器、通信和武器套装。能够执行地形跟踪飞行，也能更高高度飞行。这两款系统均有内在的武器和传感器载荷舱。

“UCAR的一些计划中的性能指标要通过艰苦的努力去开发，”伍德博瑞解释说，“你如何才能在城市或丛林环境下识别伪装扯去遮蔽暴露目标？特别是非乘车步兵的挑战？军人，换句话说，他倾向于与平民混在一起。你如何从非战斗人员中区分出战斗人员？并在时限内远距离告发作战人员而避免他们与友军交火。我们正跟踪这个严峻的问题，同时结合提升态势感知的技术，结合无人系统的生存性、反应性和致命性一并考虑。”验证这些UCAR许诺达到的性能是可以完成的，UCAR团队已经展示了一系列高保真的关键技术验证，向国防部高级研究计划局展示了UCAR项目的困难方面。自主性的验证、有人平台与无人平台的协作、语音激活的指挥控制、实时的任务重新计划、生存性、低高度飞行、目标锁定，这些技术都要经过第二阶段每个团队进行的验证。

“两家团队都编写了软件，验证他们各自的任务计划概念、指挥控制概念、自主与协作程序以及人-机交互作用。UCAR项目已使用完全忠实于陆军攻击直升机座舱的模拟器，并将它们绑定到UCAR模拟器和未来部队合成环境中，称之为ATCOM，由陆军提供补给。陆军的飞行员已在合成环境中模拟飞行阿帕奇的同时并控制UCAR小队。伍德博瑞描述了这种验证的目的，作为探索UCAR在性能范围内能为未来部队提供何种能力，同时也探索如何更好的创新自主与协作程序，以及指挥与控制概念如何起作用，逐渐扩展到我们能获得工作负荷的减少，直至使得我们可以取消专门的地面控制站，了解我们分布式指挥和控制UCAR小组的目标。”

“承包商也为他们的UCAR系统编写了数千行代码。在这个项目现在这个节点编写的代码要多于今天许多在飞的UAV好多，”伍德博瑞说，“嗯，它是一款相当棒的久经考验的UCAR性能模拟器。我们已实现了语音激活控制；我们也实现了顶级的任务分派，以及在UCAR小组内机载的任务细节重新计划。我们也实现了对小组整体的指挥和控制，使得飞行员可以同UCAR交互而不是以前的个体。我们还完成了人因评估，并决定削减阿帕奇座舱内的工作负荷。两个团队都拥有一些非常值得鼓励的结果。我们已在模拟器上验证，今天所说的性能不仅仅是飞到任何地方，实际上在许多实际案例里，不仅仅是图板上的任何数据。我们对这一切相当兴奋……”

“诺斯洛普·格鲁曼团队已在我们的无人系统车间网络战集成中心验证了该系统的网络中心性能，” 诺斯洛普·格鲁曼UCAR项目主任－格雷戈·祖温纳曼说， “此次模拟包括两项不同的自主软件解决方案，验证6架UCAR构成的团体在代替阿帕奇时有人/无人的作战能力。此举也实现了与非机载 ‘系统之系统’资产的数据链接，包括MC2A（Multi-Sensor Command and Control Aircraft，多传感器指挥控制飞机）以及使用诺斯洛普·格鲁曼开发的先进信息架构（Advanced Information Architecture），UCAR能够提供实时的信息给地面的战士。该项验证为UCAR系统的性能在未来部队C4ISR环境下的无缝对接添加了极为优美的注解……”

UCAR包括了经历充沛而有高性能的传感器组件，使得鉴别挑战性的目标成为可能。UCAR项目已经由陆军夜间视觉实验室装配一个替代传感器组件，并测试它应对大批目标的能力，取得了非常值得鼓舞的结果——替代软件验证表明不但能使系统区分战斗人员和非战斗人员，而且他们能比现在战场上使用的其他系统在更远的航程执行任务。

生存性

UCAR航空器必需能在作战环境下生存，包括低空、中空和高空。伍德博瑞解释说，“为了检验被提及的UCAR航空器的整体生存性能，两个团队都已建造了全比例生存性模型，并展现各自的特点。生存性是战场上一个重要问题，特别是如果你打算在战场上低空飞行时。现在许多无人机几乎不能高空生存。UCAR确实很独特，在试图解决低空飞行中我们能获得比在高空飞行时更好的传感器和武器性能。这是我不明白的地方，其他人也没有追踪过，我们已在该项目的这个阶段验证过我们的产品。”

伍德博瑞接着说：“低空自主飞行也是挑战。如果你打算在低空飞行，肯定将会碰到障碍物、起伏地形、建筑物、天线和其他飞机。两家的UCAR概念将使用一款基于障碍物规避系统（obstacle avoidance system ，OAS）的主动式三色激光雷达，用于提供航空器周围完全覆盖，能够感知到足够远航程内的障碍物，使得机载的自主系统能让UCAR能反应、采取规避行动、停止或让别人（或别的东西）知道你正处于该区域。”伍德博瑞描述道：“我们已进行了产品设计审查成熟水平的技术层次工作。我们已建造了基于数字模拟的物理学模型，我们正在陆军的夜间视觉实验室里驾驶模拟器。我们正处于制造试验性质合同期，使得我们将明年在2005财年进入第三阶段。”

战术性能及自主性

据伍德博瑞说，UCAR将被用于多种用途。“以我的观点看，我赞成把无人机系统送到前线，让它保持矛头的锋利，执行一些污染或危险的任务，使得人可以巧妙利用额外的接收来的数据作出该如何做的决策。我预想UCAR会为阿帕奇和地面部队指挥官扮演侦察兵的角色……”伍德博瑞说，“UCAR将作为地面指挥官的斥侯服务，地面指挥官因有限的机动性和有限的态势感知需要这种能力。指挥官可以将UCAR组成小队，派出它们提供侦察，然后可以让它们提供基于任务需要的目标信息。”

洛克希德·马丁预想UCAR系统拥有近似于狼群的本能——根据它们周围情况敏锐的作出调整，这些飞行器将协同他们的行动，聪明地发现、追击和摧毁目标。整个群体将拥有超越单个个体地性能，就像阿帕奇机队将拥有超越它们中每个个体地性能。

对UCAR自主性标准的需求，要求在当前性能上有个质的飞跃。伍德博瑞解释说，“自主性和协作性的水平已被植入系统，它仅是不同于别人从纯技术视角所作的那样，它能确保一套新的性能组件。”它将要求这种自主性水平能确保有效的有人/无人组织起来。你能指挥一个UCAR小队，就像你可能指挥一个下属单位一样，让它扩展你的能力并辅助你，而不是消耗你的物资。

现在在作战中使用的那些无人机没有一架自主控制水平（Autonomous Control Levels，ACL）方面可归类为很高等级，这项技术由空军研究所（Air Force Research Laboratory，AFRL）编写。国防高级研究计划局在过去的三十年来对此已进行了重大投资，几乎一直持续，推动了艺术级的自主系统不断进步。今天的系统诸如：RQ-1/MQ-1“捕食者”、RQ-4“全球鹰”、RQ-8“火力侦察兵”都装有1等和3等的ACL。联合无人战斗航空系统（Joint Unmanned Combat Air Systems，J-UCAS）当前已经过国防高级研究计划局以X-45和X-47系统进行的验证，它将安装5等6等的ACL，最终使得四架J-UCAS飞行器可以结成一个小队追击目标。它们由单个地面站控制。术语ACL中， “全球鹰”建造要早于 “捕食者”，而J-UCAS系统建造更早于“全球鹰”，而对UCAR来说建造的意图基于J-UCAS基础之上。UCAR的意图要提高ACL水平到7～9等级。为了在远方更复杂低空环境下执行任务，高等级的ACL类别是非常需要的。

伍德博瑞拿出几个号码并把它转化成一种性能。“随着我们正关注的J-UCAS结成无人系统群体，实现互操作，我们也一直关注着操作员能力的提高，现在得到的范例是：单个控制员能控制多架J-UCAS系统去到的地方却要耗费多名操作员控制单架UAV到达指定地点。我们正关注着建造超越现有性能水平的UCAR，并创造另一个改变的范例，转换操作员与无人机对于指挥官之间的关系，使得不再需要警惕地监控，不再需要人就基础一步步的指导，取而代之的是人只规定分派任务，人只监督UCAR就行了，就像监督一群低级士兵一样。我们正讨论与UCAR小队作为一个群体的交互作用，而不仅仅是几个个体的集合。”伍德博瑞继续道：“这个过程可能非常像一名指挥官同下属发生交互的方式。如果在一个单位一名指挥官必须同每个个体发生交互，那么这是低效率的。于是我们就采用了这种分等级的组织结构，指挥官只需与小队队长发生交互就行了，他然后离开再与其他个体发生交互。指挥官有能力在很多细节或者顶级层次方面监督这个团体，基于任务的复杂性和信任程度。”

UCAR团队可能由一家公司组成，也可能由许多家组成，这与操作员没有关系。因为操作员将在更高层次只同无人机小队产生交互作用。操作员要给它们顶级的任务分配，就像一名指挥官为下属分配任务一样。UCAR小队然后将生成一份详细的任务计划，等待指挥官批准，这份计划传送道联合任务计划系统（Joint Mission Planning System，JMPS）。而UCAR计划然后会同部队的其他有人和无人单位同等并列。

“UCAR将不需要专门的地面控制站。我们打算从当前战场的指挥控制节点实现指挥和控制，它们可以是指挥链上的各级战术行动中心（tactical operations centers，TOCs）；也可能是地面的指挥控制车，像FCS的指挥控制车；或者也可能是有人飞机的座舱，比如一架‘阿帕奇’、一架陆军机载指挥控制系统飞机、或是一架像“联合星”似的联合飞机。”伍德博瑞如是说。

“UCAR正克服同它伴随的分布式指挥控制的 “视觉”，这是一个困难的问题，每个指挥控制系统都已有它们各自的任务。UCAR应当利用它们身上的工作负荷，如此大的工作量以致于被白白消耗，然后它们基本上已经转变为专门的UCAR控制站。但是，如果UCAR项目能开发出一种高效的人－机交互的范例并验证之，陆军就能使得那些其他的平台指挥UCAR小队，除了它们已在战场上执行的那些任务。”伍德博瑞解释说，“这有一个值得研究的事例就是，陆军已经着手处理有人无人平台的组队问题，他们发现通过阿帕奇控制一架UAV消耗了一个阿帕奇机组，而单架阿帕奇能有效地控制不少于一架UAV，现在我要抛弃的一种观点就是要阿帕奇从战场上分离开来，将它转化为一种非常昂贵的机载UAV指挥控制站”

当前另一项关于取消专门的地面控制站的动机是合算的。人们谈论着无人系统应当便宜；有时这是无人机的真实情况，但不总是这种状况。今天并没有案例表明那些完整系统的真实。如果你看看UAV系统，它包括地面上一切；在这些案例的许多案例都比有人系统更昂贵，因为它们是补充或替代品。因此，如果我们想要在使用与支持（operations and support, O&S）成本上有个大的下降，这只能是项目的目标之一，我们需要削减地面上后续费用。最直截了当的方法还是提高系统的可靠性和有效性，我们正致力于这方面，通过在自主性方面的进步削减必需的地面维护UCAR的人数。

就UCAR视角来说，必须具有快速部署的能力，两个团队都能跟上无人飞行器作战构想。每架C-130要能够装载两架机，一旦它们抵达战区可是快速转场。自部署航程要相当大，在1,500到2,000 km航程内。系统也要能在自部署需要时实现外部加油。当然，它们也能集装箱装载，也可通过其他运输运到战区。

展望未来

随着RAH-66“科曼奇”项目取消，UCAR项目现在仅是陆军主导开发的先进旋翼机而已。当问及UCAR在“科曼奇”取消后果中的重要性时，伍德博瑞答复道：“当‘科曼奇’陷入犹豫不绝时，我们确实很难接收这个后果，我们想完成它，想增强它的效能，但我不想任何人都觉得我们正在完成它。但当科曼奇取消后，许多人都说，没有科曼奇，陆军甚至更需要UCAR，比我们以前作的工作还多。” UCAR的性能代表了旋翼机航空技术的未来。

但最近的谣传表明：陆军可能从项目中撤走资金，为了帮助支付在阿富汗和伊拉克增加的支援部队的成本。据陆军项目航空执行办的发言人声称，陆军部当前没有撤走UCAR资金的计划。这种说法得到了陆军UAV系统项目经理约翰·伯克上校的声援，当他答复陆军正继续致力于该项目时。其时，UCAR项目正全速领先，国防高级研究计划局和陆军处于资源解决当中，计划在10月份同单独某个团队启动第三阶段。

UCAR计划是陆军同国防高级研究计划局共同投资的，每家各自贡献大约一半（5亿美元）构成项目预算。然而，到此时为止，国防高级研究计划局已经提供了2/3的资金，陆军期望在第四阶段开始时能上升到年度资金的2/3。到第四阶段项目建造并开始“B”原型机首飞时，UCAR的领导层将从国防高级研究计划局转到陆军。当第四阶段结束时，项目将被安排进入正式的采购环境，国防高级研究计划局将终止该项目。其时，到2009年，UCAR系统足够成熟（ “技术储备水平—Technology Readiness Level，TRL”达到7），处于此时间节点的系统，陆军在采办环境下获得后不必做大量开发工作，就能马上投入使用。这种构想是建立在高成熟度和原型机试飞基础之上，此后将投入第四阶段的建造和使用，陆军将能最早在2012年引进该系统的首个螺旋开发产品。

摘要

关于“UCAR”的明争暗斗即将结束。两家承包商团队都已完成他们各自系统的初步设计，并已验证了几项关键技术。就在这期《垂直飞行》（Vertiflite）出版不久后，国防高级研究计划局和陆军有待宣布他们的选择，并开始第三阶段的首架技术验证机的飞行测试，期望在两年后进行。

在不到10年时间内，战场上的UCAR预期达到革命性的自主控制水平，将可由语音指令分派任务并能自主进行计划和再计划。一个UCAR小队将能通过与人有限的交互进行指挥。该系统将拥有无缝的有人/无人任务执行能力，也将能开拓所有参与系统的力量。UCAR也将能够抵达达达任何一个今天的系统能持续飞行到的地方，鉴别并通告战场上最具挑战性的目标。UCAR将真的为美国陆军提供未来革命性的无人战斗旋翼机。

作者：伊恩·曼多克（Ian Maddock）

编译：知远/刺刀

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