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从纳戈尔诺 卡拉巴赫战争看俄罗斯无人机产业的发展和瓶颈

时间:2021-4-21 17:43:34编辑:未知来源:互联网栏目:国外动态点击数(0)已有0人评论 加入收藏

  纳戈尔诺-卡拉巴赫(Nagorno-Karabakh)的短暂战争为俄罗斯提供了一些有关军事计划,战备和装备方面的深刻教训和提醒。阿塞拜疆成功使用无人飞行器(UAV)和巡飞弹击败了亚美尼亚,而俄罗斯在相关领域上停滞发展长达20年,到最近才开始解决它们。事实证明,亚美尼亚过时的地面防空系统无法充分应对无人机威胁。阿塞拜疆拥有的来自以色列和土耳其的无人机和巡飞弹对于俄罗斯来说是震撼性的,这些新型武器在冲突中发挥了较大的作用,本文将着眼于这场战争给俄罗斯提供的有关武装无人机和巡飞弹的经验教训,以及俄罗斯为开发此类系统所做的努力,还将介绍俄罗斯在相关领域发展停滞的一些原因,进一步概述俄罗斯在武装无人机上更广泛的问题。

  差距从何而来

  在美国开始武装无人机近二十年之后,俄罗斯仍未部署类似的产品。造成这种停滞的因素有很多,包括20世纪90年代俄罗斯国防开支持续下降以及对无人机系统所需的某些技术构件的忽视,特别是缺少合适的国产发动机,当然俄罗斯电子工业水平发展停滞也是很大的一个原因,这些因素共同导致了俄罗斯在无人机技术上的停滞。但在前苏联时期,苏联部队的无人机技术处于世界前列,苏联开发并运营了ISR系统,并提供给盟国和客户国。最引人注目的是Tu-123,这是一种大型远程侦察无人机,于20世纪60年代中期开始服役,并于70年代末停止生产。

  上世纪70年代,图波列夫继续开发Tu-141和Tu-143,一共生产了1000架Tu-143和150架Tu-141。20世纪80年代初期,苏联武装部队还计划推出新一代战术和远程无人机,但随着苏联解体,这些计划也就烟消云散了。

  Tu-123

  Tu-141

  苏联解体后,俄罗斯政府尴尬的预算让无人机产业的发展按下了暂停键,例如Tu-300武装无人机在1993年俄罗斯航空展上展出,但由于没有资金便不了了之。较小型的Yakovlev Pchela战术无人机也于80年代初开始开发,但只有少量装备了部队。

  在两次车臣战争中,俄罗斯军队很少使用无人机。2008年与格鲁吉亚的短暂战争也没让俄罗斯意识到其缺少侦察无人机的问题。相反,格鲁吉亚军队有效利用了以色列制造的Hermes 450无人机。冲突结束后,俄罗斯空军发现自己家里竟然没有一架可以对应的无人机,但时任空军总司令Aleksandr Zelin戏剧性地发表了评论,认为将这种无人机装备部队将是一种“犯罪”。好在俄罗斯国防部并没有这么想,他们决定从国外购买相应的无人机。2009年,俄罗斯进口了10 架小型Birdeye 400和两架较大的Searcher Mk II无人机。

  Tu-300

  Searcher Mk II无人机

  自本世纪初以来,俄罗斯国内的努力大部分限于发展相对较小的短程微型无人机以发挥ISR的作用。但是经常有这样的说法,即时任国防部长阿纳托利·谢尔久科夫 (Anatoly Serdyukov)未能为国家发展提供任何帮助,而是宁愿专注于购买以色列的无人机,买的无人机技术还比较老,这让人不禁匪夷所思起来。由于开发小型无人机的门槛相对较低,这吸引了几家小型私营公司,但俄罗斯的老牌和国有国防航空制造商对此并不感兴趣

  。2015年俄罗斯空天军进驻叙利亚,驻守在叙利亚的地面部队得以部署各种无人机,其中包括使用寿命长达16小时的Orlan-10,较小的 Enics JSC Eleron以及乌拉尔民航厂(UWCA,下同)的Zastava(许可制造的 Birdeye 400)。

  Orlan-10无人机

  微型无人机的优势在于,它们可以由现成的电动马达或模型飞机使用的小型活塞发动机提供动力。一个例子便是在乌克兰被击落的Orlan中发现日本制造的“ Saito”模型飞机发动机。除了发动机,Orlan还安装了美国ADI公司的ADSP-BF534芯片,甚至GPS跟踪器,飞行控制系统和发电机都不是俄罗斯产品。

  缺乏适当发动机技术的生产能力是俄罗斯无人机产业发展中反复出现的主题。到2015年底,俄罗斯拥有1700多架无人机,而2011年的时候只有180架,但值得注意的是,这1700多架无人机中绝大多数是微型/小型无人机。

  2011年与以色列达成的交易是俄罗斯获得建造相对现代的无人机的重要一步。总部位于叶卡捷琳堡的 UWCA负责进口套件生产Searcher Mk II和Birdeye 400。如前所述,前者成为Forpost,后者成为Zastava,该合同价值约4亿美元,于2010年签订。为避免制裁,俄罗斯国防部于2016年决定建立本地供应链,以生产国产的Searcher变体, Forpost-R。

  Orlan上安装的Saito发动机

  完成国产化的Forpost-R

  动力系统的尴尬境遇

  制裁意味着俄罗斯要从内部采购发动机,但发动机制造商UWCA只有航空发动机大修和维护的经验,对设计和开发简直一窍不通。但是该公司还是通过研发推出了两款无人机发动机, APD-85和APD-80。当今大部分中型无人机仍使用活塞式发动机,因此在研发上UWCA采取了两步走的道路(先仿制再改造)。APD-85基于外国发动机设计,但配备了俄罗斯发动机控制单元,而APD-80完全由俄罗斯设计和制造。

  APD-85和APD-80活塞式发动机

  Forpost-R该机于2019年8月首次飞行,但尚不清楚使用的是哪台发动机。2019年12月,UCWA与国防部签署了一份合同,交付10个Forpost-R无人机系统。预计到2020年再交付18个Forpost-R系统,这份包括28个控制站和84架无人机(每个系统有3架)的合同价值约300亿卢布(4.2亿美元),预计将在2021年初交付部队使用。

  然而,截至2021年初仍未有任何交付的报告,可以猜想发动机生产的延迟很可能是一个因素。为了加快进度,UWCA进行了一系列活塞发动机的研发计划,俄罗斯著名航空发动机研究机构俄罗斯中央航空发动机制造研究所(TSIAM)也参与其中。该研究所活塞发动机部门负责人Lev Finkelberg在2020年9月表示,APD-85发动机仍在进行测试。

  正在装配中的Forpost-R无人机

  俄罗斯从2008年开始了多轮军改,其中就包括无人机系统的迭代更新。2011年9月,国防部为大型武装无人机招标,苏霍伊(Sukhoi)设计局成为了中标方,并设计了两种中海拔长寿命无人机方案,分别是Orion单引擎无人机和Altius双引擎无人机。但这两款无人机到2021年都没有大量投入使用。发动机供应问题再次成为一个巨大的阻碍。2020年,国防部接收了第一批Orion系统,包括三架无人机和相关的地面站,并且该系统已在叙利亚进行了测试。

  尽管Sukhoi的S-70 Okhotnik 无人攻击机使用了久经考验的国产发动机,但很可能是使用Su-27的 Lyulka-Saturn AL-31F涡扇发动机,相比之下,适合中型无人机的活塞发动机的研制进度依然缓慢,最初Orion(猎户座)的指标是1000公斤起飞重量和24小时的续航里程,然而在进口奥地利的Rotax 914发动机后,Orion才勉强达到这些指标,更要命的是,自从吞并克里米亚后,俄罗斯已经很难买到奥地利发动机了。

  因此,国防部决定开发国产发动机,2013年,开发工作分配给了加夫里洛夫-雅姆斯基机器制造厂(AGAT),产品是120马力的APD-115T发动机,到目前为止,关于APD-115T的进展情况尚未公开,但Itlan总经理Mikhail Koryukov在2020年5月的一次采访中说,两架搭载这款发动机的Orion无人机已在叙利亚成功进行了200多个小时的测试。尽管APD-115T计划的细节仍然匮乏,但众所周知,开发用于Orion的发动机非常困难。该发动机基于国外设计,但必须更改许多功能,并开发新系统以替代进口组件,所有这些都需要时间和测试以确保系统有效运行。

  2020年4月,国防部正式接收配备Itlan发动机的三架猎户座无人机,但融资问题仍未解决。米哈伊尔·科尤科夫认为,无人机在国内发展的一个主要障碍是缺乏所需的发动机技术,而俄罗斯现在无法使用国外技术又加剧了这一问题。在他看来,最好是“从头开始”研发俄罗斯的发动机,最好在国防部的参与下创建专门设计活塞发动机的工程中心。Orion计划一再被推迟,毫无疑问是引擎问题的原因。直到2019年,第一架Orion飞机才交付给俄罗斯部队。

  俄罗斯活塞式发动机实验台

  猎户座无人机,这也是俄罗斯第一款国产无人攻击机

  与Orion相比,双引擎Altius无人机的开发难度更大。引擎问题再次成为问题的一部分。该项目于2011年由独立的Simonov设计局开始研发,但自2019年夏季以来,该项目一直由UWCA的喀山分支机构负责。

  Altius最初选择是使用德国采购的RED A03 12缸发动机,2016年Altius原型机就搭载了这种发动机,使无人机能够达到每小时250公里的性能和10000米的最高飞行高度。欧盟对俄罗斯的制裁意味着除德国发动机外,还需要采用国内设计,这不可避免地会拖延计划。由于制裁,俄罗斯的克利莫夫设计局(Klimov)已经开始研究适用于直升机和轻型运输机的800马力涡轴发动机以替代以前从乌克兰采购的发动机。其中VK-800V供直升机使用,而VK-800S专用于捷克设计的L-410轻型运输机,该机将由UWCA在喀山生产。由于UWCA现在还负责Altius,因此采用VK-800S替代RED A03 12缸发动机就不足为奇了。到2018年,VK-800S正在进行机架测试,并在2020年通过了TSIAM的认证。2021年2月,国防部订购了Altius-RU原型机,有关Altius-RU何时开始服役的信息也尚无定论。

  Altius无人机

  VK-800发动机

  如果需要进一步证明俄罗斯的无人机发动机问题,那么卢克·科萨尔(Luch Korsar)也是一个很好的例证。俄罗斯国防部于2012年签订了战术ISR无人机合同,并于2015年开始对原型机进行测试。2018年5月,Korsar在红场参加阅兵,它具有长达十小时的续航能力和约6,000米的最高飞行高度。Korsar最初打算安装意大利Zanzottera 498HS发动机,但负载测试表明它不适合长时间工作。然后,卢克(Luch)与Itlan工程中心签订了开发航空活塞发动机的合同,编号为APD-50,但事实证明它也并不可靠。与此同时,卢克(Luch)在2015年获得了国防部的合同,开发一种新型的俄罗斯活塞发动机,发动机代号为APD-45。但该型号在2016年11月由于财务纠纷被迫终止。俄罗斯技术集团(Rostec)的高级官员于2018年12月表示,国防部已开始测试Korsar。截至2020年底,Korsar仍在测试中。

  Korsar无人机

  2021年初,TSIAM总经理Mikhail Gordin回顾了航空活塞发动机的总体情况。从历史上看,一旦涡喷发动机和涡扇发动机产业发展起来,人们对活塞发动机的兴趣就会减少,结果导致没有合适的国产活塞发动机满足越来越多的需求。然而他对未来表示乐观,认为可以弥补过去:‘在推进技术方面(我们)没有灾难性的滞后,一切都可以解决。主要问题是时间’。

  对于俄罗斯而言,在无人机时代生产小型活塞发动机的任务是一项挑战,到目前为止,原型机的建造和随后的一些装置几乎都是手工制作的,缺乏使用高速和可靠的生产设施,所需的计算机工具和其他设备也十分匮乏。在苏联时期,俄罗斯生产了一种简单且坚固的航空活塞发动机,但该型发动机的制造在上世纪90年代中期结束。安德烈·兹洛宾(Andrei Zlobin, TSIAM无人机发动机部门前负责人)认为根源在于数十年来俄罗斯一直专注于先进的推进技术,反而忽略了活塞发动机的发展。前苏联时代的技术没有被好好利用起来,苏联解体后也没有资金来恢复产业。更糟糕的是,前苏联时代大部分航空发动机产业位于乌克兰,而在俄罗斯2014年占领克里米亚后,俄乌关系交恶,这使得俄罗斯不得不迅速寻找替代品。但事实证明,这一需求难以迅速解决。

  巡飞弹的快速发展

  阿塞拜疆武装部队对亚美尼亚目标使用巡飞弹也吸引了俄罗斯的注意力。阿塞拜疆部署了以色列和土耳其的巡飞弹,包括以色列Harop,Skystriker和Mini Harpy系统以及土耳其的Alpgau。2021年2月,俄罗斯国防部发布了一段使用巡飞弹在叙利亚测试的镜头。至少在过去的几年中,俄罗斯一直在进行这种开发。2019年6月,隶属于卡拉什尼科夫集团的 Zala Aero集团推出了其生产的巡飞弹“柳叶刀-1”和“柳叶刀-3”。前者可以携带1千克弹药,总重量为5千克,后者可以携带3千克弹药,总重量为12千克,这两款巡飞弹最大飞行范围为40公里,最大续航里程40分钟。

  卡拉什尼科夫展台的“柳叶刀”巡飞弹

  局势正在改善

  不管最近的战争提供了什么教训,俄罗斯国防部和其他相关政府机构,例如军工委员会和工业部,到目前为止似乎都未能提供解决无人机缺口所需的资源和支持。尽管Sukhoi无人攻击机计划获得了支持,但相比之下,较普通的ISR和武装无人机项目显得有点不受重视。2019年3月,俄罗斯总参谋长瓦莱里·杰拉西莫夫将军在军事科学会议上批评了这种做法,他说:“我们必须尽一切努力确保技术的发展。”值得注意的是,2020年12月,副总理尤里·鲍里索夫(Yury Borisov)也指出了无人机的重要性。

  尽管俄罗斯在这方面的发展绝非易事,但情况正在改观。俄罗斯地面部队率先部署了 Orlan,Eleron,Takhion和Granat无人机。它们主要用于短距离情报侦察和目标搜索,俄罗斯海军也越来越多地使用无人机,2018年在护卫舰上部署海基版Orlan-10。北方舰队组建了第一个海军无人机团,该团装备了一些Forpost无人机。俄罗斯空天军则拥有Forpost无人机中队,并且使用Orlan-10来确保太空发射场的安全。当开发工作结束时,Kosar无人机将入列地面部队,而猎户座入列空军和海军部队。在指挥层面上,俄罗斯总参谋部建立了“建造和开发无人机应用系统司令部”,亚历山大·诺维科夫于 2013年被任命为负责人。考虑到前面概述的困难,它的影响似乎是有限的。

  纳戈尔诺-卡拉巴赫战争和俄罗斯在叙利亚的经验凸显了在防御无人机和巡飞弹方面的重要性,因此不仅需要发展新的防空系统,还需要增加反无人机作战演习的频率。俄罗斯拥有几款新型的防空装备,包括2S38 Derivatsiya PVO 57毫米自行火炮系统以及目前正在开发中的Ptitselov系列短程防空系统,这些武器将承担起反巡飞弹的责任。

  除了防空系统,俄罗斯国防部也在研究相关的电子反制措施。在纳戈尔诺-卡拉巴赫冲突期间,亚美尼亚部队部署了由俄罗斯提供的Pole-2电子战系统,但并没有取得良好的效果。该系统旨在干扰或降低卫星导航信号,并于2016年投入俄罗斯部队使用,而改进版本的Pole-21M则于2020年在俄罗斯东部军区投入使用。Palantin是另一款电子战系统,不同于前者,该款电子战可进行机动作战,通过干扰无人机控制数据链路来对抗无人机。该系统于2018年在南部军区首次使用。为了更好地增强效率,俄罗斯武装部队可能需要花费一些时间来确定如何最好地部署它们,一种更新颖的方法是在无人机上挂载导弹,例如Almaz-Antey公司一直在测试Volk-18a四轴直升机,该直升机可发射一枚导弹击落无人机。

  Ptitselov系列短程防空系统

  Palantin电子战系统

  Volk-18a无人机

  俄罗斯部队针对反无人机的演习频率也大幅增加。2021年1月,中央军区第一坦克师使用装有大口径机枪的装甲车和9K38 Igla (RS-SA-18)便携式防空导弹系统进行反无人机攻击演练。2021年2月,里海防空部队使用Igla和9K333 Verba(RS-SA-29)导弹进行模拟的反无人机攻击。将于2021年9月举行的俄罗斯–白俄罗斯“Zapad-2021”演习也将包括反无人机内容。

  在2021年初,俄罗斯进行了艰苦的努力,各个项目都取得了不小的进展。2021年2月下旬,俄罗斯国防部长谢尔盖·绍伊古(Sergei Shoigu)参观了俄罗斯的克朗斯塔特(Kronstadt)工厂,检查了“猎户座”系统的进展并要求提高无人机的生产速度。克朗斯塔特(Kronstadt)总经理表示,2021年将向国防部提供6至7套猎户座系统。据报道,国防部已与UWCA签署了首批Altius-RU无人机的合同,但未透露交付时间表的详细信息。此外,今年夏季还将下线Okhotnik的第二架原型机,并计划在2022-2023年再建造三架原型机进行飞行测试,目标在2024年开始交付。

  这些发展表明,卡拉巴赫的经历对俄罗斯的思想和政策产生了巨大的影响。使俄罗斯意识到了在侦察和武装无人机上的缺口,这场战争还强调了反武装无人机和巡飞弹上所面临的挑战。制裁的影响在限制俄罗斯获得适用的活塞发动机上也很明显,目前也没有立即可用的国内替代品。总而言之,这场战争在一定程度上为俄罗斯敲响了警钟。

  Okhotnik无人机

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