精确空投系统的发展趋势

空投作为一种传统的投送方式，在与先进制导技术和自动控制技术结合后，投送距离、精度和灵活性都有了极大提高，其战略和战术的应用也今非昔比。欧美国家的军队和防务公司对空投装备投入了越来越多的精力，研制出一批多用途、自动化、高精度的空投系统……

　　图1：加拿大MMIST公司的“雪雁”系统自带动力装置，具有广泛的用途，目前已经装备美国特种作战司令部。空投是一种非常重要的部队投送及武资补给手段，在现代战争中发挥着不可或缺的作用，其应用将越来越广泛。传统的空投行动容易受到气候环境的影响。在恶劣的天气或低能见度情况下，空投行动要么无法实施，要么偏离预定着陆区，严重影响部队部署，物资投送等行动。

　　现代精确制导及控制技术(特别是GPS导航技术)与空投技术的融合，使得精确空投成为可能，而随着空投系统投送能力的增强、投送精度和距离的大幅度提升，空投的战术应用也得到了极大拓展。 
 
　　例如在搜索救援行动中，精确空投系统可在能见度级低的情况下将救援人员准确投送到预定区域，将沉重的救援设备投放到地面运输难以抵达的山区。在军事应用方面，出了通常的物资补给外，还能够不受时间、天气的影响，精确、灵活、隐蔽地向敌方投送特种小分队；可以把侦察装备或监视传感器统统投送到各自预定的地点；可以无声无息地对预定目标实施空中侦察；甚至还可以把无制导的“笨”弹变为可实施精确打击的“灵巧”武器。

　　由于精确空投系统在现代战争及非战争行动中具有如此广泛的应用。欧美许多国家的武装部队都对其深感兴趣。美国陆军士兵系统中心多年来一直研制精确增程滑翔空投系统，计划到2012-2013年能够具备将20吨的车辆连同乘员一起精确投送到30千米之外的能力。而美国陆军研究、发展及工程司令部下属的联合精确空投系统(JPADS)小组也制订了科学研究计划，初步目标是研制出能够将10吨重物资精确空投至35千米外的系统，然后再研制一种能够支援美国陆军“斯特赖克”旅和未来战斗系统(FCS)部署的高空滑翔精确空投系统。

　　2003年11月，精确空投技术研究及演示会(PATCAD 2003)在美国亚里桑纳州尤马试验场召开，来自德国、荷兰、英国、加拿大、美国的多家公司演示了他们的精确空投系统。美国空军空中机动司令部、特种作战司令部、陆军无人战术航空器办公室、国防部国外比较测试办公室等部门都参与主办了此次研讨会。会后，精确空投技术和方案得到了进一步的发展。

　　在各国研制的系统中，加拿大米斯特机动集成系统技术公司(MMIST)研制的“雪雁”和“夏尔巴人”系统最先投入应用，技术性能也比较先进。

图2：荷兰空间组织SPADES系统在尤马靶场进行空投演示

　　“雪雁”(SnowGoose)精确空投系统

　　“雪雁”是一种无人投送/侦察系统。最初是针对美国特种作战司令部投放传单的要求而研制的，但最终的系统还能广泛执行监视、侦察及物资补给任务。“雪雁”更像是无人飞行器，只不过是用一部长方形的翼伞代替刚性的机翼求提供升力。动力系统是一台110马力的ROTAX 914UL发动机，它带动螺旋桨使“雪雁”进行动力飞行。带动力的“雪雁”有别于其他精确空投系统，既可由C-130，C-141或C-17运输机空投，也能由地面车辆(如“悍马”越野车)加速至55千米/小时后放飞。“雪雁”系统一次可以投送600磅（约272千克）物资或装备，飞行速度可达47～55千米/小时，最大航程942千米，续航时间20小时，最大飞行高度7600米。“雪雁”的任务计划软件安装在标准的个人电脑上，投送时，相关的任务数据及目标信息由电脑下传到“雪雁”系统自身的制导装置上。抵达目标区后，“雪雁”既可采用高空投放，低空开伞的模式，将载荷空投至地面目标区；也可以直接载货降落到指定地点。每套“雪雁”系统(分2部飞行器)价格为75.55万美元，载荷包括光电传感器、通信中继系统、下落式气象探测器、扩音器，以及信号情报装置、电子战装备、心理战装备、生化传感器、合成孔径雷达等可供选配的载荷。美国特种作战司令部已经订购了 30多套“雪雁”系统，随着功能的增加，订购数量可能增加到200套。

图3：美国海军陆战队在伊拉克试验“夏尔巴人”精确空投系统

　　“夏尔巴人”(sherpa)精确空投系统

　　“夏尔巴人”是种高空滑翔空投系统，能在不同高度和距离上精确投送重型物资。根据投送载荷重量的不同，系统采用不同面积的滑翔伞，例如500磅(227千克)载荷所用滑翔伞的面积为37平方米；1000磅(454千克)载荷为78平方米；1200磅(544千克)载荷则为83.6平方米。降落伞可以不经维护多次使用。先进任务计划软件可以帮助飞行员和导航员确定最佳的降落伞投放空域。该系统有三种制导控制方式：通过GPS导航系统自主飞行并降落在目标区；或者在目标区安置超高频无线电信标，通过获取无线电信号实施自主寻的飞行；也可以随时切换为地面人员手动控制模式。“夏尔巴人”通过电予伺服系统操纵降落伞绳来控制其飞行方向，最终着陆精度优于100来。新一代“夏尔巴人”系统还配备了动力装置。

　　小型翼伞自动投送系统(SPADES)

　　从90年代后期开始荷兰空间研究组织、国家空间实验室和法国Aerazur公司联手，研制出一系列GPS制导的翼伞自动投放系统。根据与荷兰皇家陆军的合同，荷兰公司在法国Aerazur公司G9翼伞的基础上，研制出全自动GPS制导飞行的SPADES原型样机。

　　SPADES系统可用于帮助突击队潜入敌阵，也可用于精确空投物资。当采用高空投放、高空开伞模式时，运输机可在距离目标区域40千米以外飞行，该系统自主控制降落伞滑翔到着陆点，最终目标是能够精确投送5吨物品。荷兰陆军KCT特种部和皇家海军陆战队都对SPADES系统感兴趣。荷兰可能需要50-75套SPADES系统，而Aerazur公司更看好欧洲市场，认为其销量会达到2250套。

　　2001年8月，荷兰皇家空军从C-130H-30大力神运输机上进行了4次空投试验，看G9降落伞能否顺利打开。尽管风力高达6级，空投试验还是取得了成功。在随后的一系列试验中，相继成功地验证了SPADES飞行控制系统以及系统的GPS制导飞行。2004年，SPADES系统的改进型进行了首次试飞。挂有227千克载荷的SPADES系统在距目标区2千米的3000米高空被投放，着陆误差被控制在了100米之内。

　　可控空投系统(DADS)

　　位于英国温布尔登的空中加油公司研制出一种精确导航的降落伞系统——可控空投系统。系统包括滑翔伞和制导单元，制导单元通过接收加密无线电指令进行转向控制，载荷悬挂在制导单元下面。系统有三种控制方式：自动控制；通过地面的100毫瓦发射机进行手动控制；由随后跳下的伞兵在降落过程中通过10毫瓦发射机进行控制。无线电信号经加密处理，可以保证控制的安全和保密。

　　可控空投系统使用艾尔文-GQ公司生产的滑翔伞，在多种情况下具有良好的操纵性，系统可用于投放150-500磅(68～227千克)的载荷，投放高度在7600米以上。可以采用高空投放、高空开伞以及高空投放、低空开伞两种模式。采用前一种模式叫，投放距离可达25千米。该系统结构坚固，可以重复使用50次以上。

　　精确空投系统(PADS)

　　在美国陆军士兵系统中心和空军机动司令部支持下，由德雷珀(Draper)实验室、预测系统实验室、计划系统公司组成的小组正正在研究一种精确空投系统，用于作战补给和人道救援中的物品精确投送。该系统具备较远的投送距离，可在地面防空武器的射程外实施空投，大大提高了运输机的安全性。

　　PADS系统的核心是安置在运输机上的便携式计算机，以及以下分系统：大气环境建模工具，用以接收来自气象传感器的水平风、气压、大气密度等实测数据，对大气进行高分辨率四雏环境预测；精确空投规划系统，通过综合考虑飞机的飞行状态、载荷重量、投放方式降落伞类型等各种因素，对降落伞的下降过程建立数学模型，预测可能的下降轨迹；图形人机界面，直观地向操作人员显示飞机的航迹、理想的空中投放点或投放区域。该系统不断更新环境数据、建立精确的空投动力学模型，使操作人员能准确推算出理想的空投空域。

　　PADS最早采用无制导的弹道型降落伞，2003年9月用C-17运输机进行了验证性空投试验。大气环境数据最初来源于卫星、高空探测器、飞行员等外部系统，后来研制出手掷投放的下落式大气环境探测器。2004年，在经过C-130的作战应用演示之后(空投高度分别为3000米、4500米、7600米)，弹道型PADS系统的研制宣告完成，第一批10套PADS系统也投入早期应用。2003年开始研制制导型PADS系统，在初期的能力验证阶段借用了“夏尔巴人”系统。该公司已开始研究通用空投制导和控制算法，以支持5000～10000磅(2267～4536千克)载荷的空投。

　　ONYX自主制导伞降系统

　　美国阿塔里航宇(Atair Aerospace)公司在其ONYX专利技术基础上，推出了载荷为34千克的自主制导伞降系统。ONYX采用椭圆形翼伞进行先期制导飞行，然后在尽可能低的高度打开第二个非制导降落伞用于载荷着陆，投放高度可达10000米。安装在降落伞上的计算机利用从GPS接收机和惯性导航系统得到的信息来确定航向。指令系统控制降落伞飞向目标区域；抵达目标区上空后，系统呈螺旋状下降；到达预置最小高度时，制导伞脱落、着陆伞打开，系统着陆。

　　对于大载荷空投来说，降落伞的强度至关重要。阿塔里公司正在研制一种全新的降落伞材料——在两层聚乙烯纤维织物中夹入超高分了量聚乙烯纤维或高模量芳香族纤维的无纺织物层，经整体高压烘烤后形成的一种合成材料。其厚度和重量只是传统尼龙材料的一半，强度却是它的10倍。传统尼龙织物在制造降落伞前先要经过浸油工艺，不但费时费力，而且不容易与其他材料结合。新材料是一种没有孔隙的无纺材料，可以省去浸油过程，并进一步改善了性能。该公司已经试验出强度达70千克/厘米。的降落伞材料，研制出可承受4500千克载荷的ONXY系统降落伞。

　　SLG—Sys自主滑翔伞降系统

　　 欧洲航天防务公司(EADS)下属的道尼尔(Dornier)公司研制了一种GPS制导降落伞系统，支持高空投放、高空开伞和高空投放、低空开伞的投放方式，能够用于人员及货物的全天候防区外制导空投。2002年，德国防务采购局在柏林首次展示了这一技术。美国普雷斯科特产品公司已经与欧洲EADS公司合作发展该系统，命名为SLG-Sys自主滑翔伞降系统。通过系统配置的计算机和GPS／惯性导航系统及控制执行装置，系统能够实现自动控制滑翔方向及姿态，把货物投放到预定的着陆区域。

　　 该系统适用于空投250-2000千克的军用物资，如小型越野车、掩体、武器装备，以及水净化系统、抢修设备和医疗物品等救援物资。特种兵电能用SLG sys系统从9000米高空跳伞，精确降落在50千米外的着陆点。即使是在夜晚，天气状况差，地形复杂的情况下，空投也能准确无误。该系统可大大减少了运输机、伞兵及货物被发现的几率，降低它们遭防空火力打击的危险，也大大拓展了运输机的应用范围，用载货多、航程远的宽体运输机取代直升机来执行某些任务。

　　滑翔点降系统(Para-Point)

　　位于美国新泽两州的PARA-FLITE公司是美国另一家研究精确空投系统的公司，它生产的点降系统是一种利用滑翔降落伞空投的系统。该系统使从9000米高度投下的6000磅(2722千克)的货物，能自动导航飞向几千米外的目标点，偏差不会超过90米。系统由3部分构成滑翔伞、制导单元、由伞兵或由地面人员操纵的发射器，控制器。执行空投任务的飞机不必飞越空投区，无需观察空投点或与其联系，因此减少了被发现的危险。

　　通用投送系统(GDS)

　　美国STARA技术公司研制出种通用投送系统(GDS)。这是一种小型的自动导航空投系统，可用于投送生化探测器、血浆弹药等较轻的货物，空投误差不到30米。该公司称，GDS系统与其他的大型系统不同，可以投送1~400磅(0.454～182千克)的物品，是唯一可以用无人机投放的轻型制导空投系统。美国陆军已授予合同，验证制导翼伞空投技术在末制导弹药上的应用，以期从轻型无人机上投射空地弹药。

　　在伊拉克和阿富汀战争中，尽管美军某些无人机已能够发射导弹攻击地面目标，但无人机飞行速度缓慢，必须高飞才能躲避地面轻武器的攻击，因而不便于攻击地面目标。用制导翼伞投放系统投放末敏弹药则可以解决上述问题。其作战过程如下：无人机在使用侦察设备捕获目标后，将目标信息输人GDS系统，然后释放带末敏弹药的GDS系统，系统翼伞打开，在GPS导航系统的控制下自主飞向目标；到达目标区后，末敏弹药启动，对目标实施精确致命的打击。

　　“惊叫者”(screamer)精确货物投送系统

　　该系统由美国胜大实业(STRONG)公司研制。它采用了不同于其他精确空投系统的工作原理，通过减少货物滞空时间、降低风的影响来提高投送精度。

　　系统在离开飞机后，首先打开一个小型的可控制的减速滑翔伞，通过控制展开的小伞来控制系统的稳定性及横向移动。由于伞面积较小，因此系统的下降速度要比一般的空投系统快得多。当下降到预定的高度时，自动启动装置便释放出一个大型的引导伞，谈伞随后拉出一个或多个大号的圆形普通降落伞实施着陆。由于采用快速可控小型滑翔伞，货物下降速度加快，大大减小了风的影响、提高了投送的精度。目前该公司已经研制出小型快速投送系统，小型可控滑翔伞以及与之相配合的GPS接收机和导航系统可与现有的大多数空投容器及降落伞匹配。经过有限改进后，该系统也具有一定的防区外空投能力。

　　低成本制导空投系统(AGAS)

　　美国VERTIGO公司利用现有的降落伞，如小型的T-10R、l-10A／B／C、G-12E、G-l1B或大型的137-TC降落伞，以及标准的A-22货物装载容器，研制出低成本制导空投系统。诚系统由制导系统、控制及导航设备、风探测器任务规划系统、降落伞机电控制执行机构组成，适用于200～10000磅(90～4536千克)货物的精确空投。由于采用现成的降落伞及货物容器，系统成本被控制在较低的水平。

　　空投前，将控制和导航设备安放在空投载荷上方，机电控制执行机构则与降落伞伞绳相连。飞机首先投掷下风探测器，收集各个高度的风速，风向数据，传输给运输机内或地面上的任务规划系统；任务规划系统据此计算出投放轨迹，以及最佳的空中投放区域；控制数据随即被下传至控制及导航设备；到达最佳空投区域后，载荷系统被释放，降落伞展开；控制及导航设备根据注入的数据控制机电执行机构，再通过控制伞绳使降落伞变形，控制降落伞按预定轨迹滑翔至目标点。该系统曾在精确空投技术研讨及演示会上进行空投演示，共有6个载荷从3000米高空投下，着陆圆概率误差均在26米之内。