極端天氣影響無人機空戰?美國氣象學博士進行反駁 雷暴都可以

2020-12-05 利刃號

原標題:無人機空戰天氣不好:應該立刻停下?氣象戰爭專家說未必!

近日,在NASA(美國宇航局)2017年美國國家航空航天局降水測量會議(GPM)上,美國氣象學家Xiping Zeng博士發表了他關於「雷暴環境的對軍事行動的重要性」的研究,在那裡,他重點討論了下沉氣流和過冷雨滴在內的環境因素的變化能造成的最壞結果。

雷暴發生時,高空大氣運動充滿不確定性,極易形成向某個方向高速運動的強勁氣流。其中,下沉氣流會在飛行器的表面形成強勁的小風團,對高速飛行的飛行器產生嚴重影響。即使是一架由人類飛行員操控的穩定飛行器也會瞬間跌落,更何況對一些在UAS(Unmanned aircraft system,無人機系統)控制下的無人機來說,則是致命的。就目前的技術手段來說,美國軍方完全無法改變這些可預見的結果。

地面上的凍雨現象

雷暴發生時,高空常常會出現充斥著過冷雨滴的雲層。而飛行器在高空高速飛行時遇到溫度在0攝氏度以下的過冷雨滴時,會與之產生相互作用的壓力,使飛行器前端的氣壓急驟升高,隨著周圍氣壓的升高,過冷雨滴會在極短的瞬間結成小冰塊,與飛行器碰撞或在飛行器表面形成結冰層而改變飛行器的力學性質,影響飛機空氣動力性能。具體表現為飛行器的機翼、螺旋槳等重要組成部分會淞附積冰。這兩種情況下,高速飛行的飛行器會暴露在隨時失控的風險下,一旦真正失控,結果便只剩下一種,那就是飛行器最終向著地面墜去,釀成慘案。

F-35在阿拉斯加進行冰凍環境的機動測試

美國軍方也是採用了所有現階段能做到的方法去改良他們的飛機。就如今年美國軍方在阿拉斯加某基地對F-35進行的極端天氣測試。包括在極寒天氣起降、高空飛行等測試。其中不乏對上文提及的兩個因素的測試。F-35屬於第五代戰鬥機,較高的隱身設計、先進的電子系統以及一定的超音速巡航能力使得它成為美國的同盟國中最搶手的機型。此次的極寒測試更是挪威在內的擁有特殊地理條件的盟國向美國軍方申請的,這是為了適應他們本國的作戰條件。這樣看來,一種能適應極端環境的無人機的研發就顯得更加困難。

日常在地面看到的雷暴

這兩種在雷暴帶來的影響因素是如此容易地引發墜機,可是,受限於目前所能獲得的有關它們的信息,即使是觀測任務最多的NASA也沒有做出一個能準確地去預測它們的模型。Xiping Zeng博士的這項研究揭示了這兩個因素之間的耦合關係,為理解和乃至改善這些因素造成的結果提供了依據。

GPM觀測數據的渲染圖

Xiping Zeng博士的研究加深了我們對雷暴環境對軍事行動的重要性的理解,提供了一個機會,通過遙感技術,而不是部署額外的現場傳感器,以提高陸軍的天氣預報的準確性。根據Xiping Zeng博士的說法,在戰場環境下的預測天氣是如今高技術時代向軍隊發起的一個全新挑戰,ARL研究人員努力改善這種基於環境數值測量的天氣預報。Xiping Zeng博士將進一步研究雷暴中的下沉氣流,然後開發一個能更準確地預測天氣的大數值算法。他希望改進後的算法能夠有效地預測表面的風團和超冷雨滴,提高無人機在雷暴中保持穩定的機率。

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