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在近日北京中關村舉辦的“尖兵之翼——中國無人機大會暨展覽會”上,著名無人機作戰研究專家、解放軍空軍工程大學航天航空工程學院教授黃長強做了引人注目的論壇發言。黃教授總結介紹了世界作戰無人機發展的八大趨勢。
值得注意的是,黃教授對這一領域的研究成果,已在業界傳播而非新論,之前有十大趨勢之說,現有八大簡化之說。而且就這次黃教授的臨場介紹而言,實際對各大趨勢的把握亦有偏重。本篇介紹意在從三大方面對黃教授八大趨勢說進行“三位一體”的深度梳理,以求更為清晰的把握黃教授關于作戰無人機發展趨勢的旨要。
飛行平臺的“武器化”趨勢
黃教授之前強調的作戰無人機的一大基礎技術領域即續航技術,在這次論壇上已經“隱而不顯”。這實際反映無人機整體快速發展的現況:波音X-45、X-51A等“快飛”至5000公里每小時,7倍超音速飛行器奪目業界的時代,反之研究續航問題顯然已經不能成為軍用無人機研究的前沿趨勢問題。
而原先強調的作戰無人機“武器技術”趨勢,不僅沒有被削弱,反而在這次發言中成為黃教授重點強調的作戰無人機的“基礎性技術”。這其中一個關鍵趨勢是,對無人機搭載的武器系統選擇,將比飛行器本身有更大的余地;之前出現的大量飛機卻只能選擇很少武器的現象將發生改變,發展趨勢是武器將比飛機多。黃教授強調,甚至從“巡飛彈”出現趨勢來看,武器系統和飛行平臺之間的關系已經開始模糊。從作戰無人機的內涵定義來看,飛行器本身的內涵其實將逐漸“武器化”,無人飛行平臺就是一枚“導彈武器”。
但從它與“飛行器技術”互為構成的意義上,除了“控制技術”、“彈藥技術”、“自殺技術”、“火控技術”等,這些側重“武器技術”定義范疇之外,側重“飛行器技術”領域又可以總結出它的幾大發展趨勢,即“快飛技術”、“微構技術”、“隱身技術”。
首先值得注目的是“快飛技術”,在軍事領域,業界反應諸如波音X-45、X-51A等高超音速飛機器的恐怖性甚至超過了核武器,可以在一小時內攻擊全球任意目標,而且由于它的高超速特征,對它的攔截幾乎難以實現。它將成為美國“全球快速打擊”戰略的重要手段。
高超音速飛行器方向控制完全由發動機矢量噴管實現,具備很高的機動性能。美國空軍的無人機X-51A采用超燃沖壓發動機,這是高超音速飛行器的核心技術,它的速度能達到每小時5600公里。日本也在積極開展這一領域的研究。
黃教授強調“快飛技術”創新趨勢涉及五大方面:高超動力技術、高超氣動技術——X-51A的超燃沖壓發動機已經解決難點就是動力系統點火與氣動問題,相當在12級臺風中劃燃一顆火柴的難度;以及高超控制技術、高超降溫技術、高超材料技術。
如果一架無人機飛行武器,不但高超音速,而且還能設計的“越來越小”,實現武器的“微構”,那它的殺傷力可想而知。依靠電子技術的進步,現代無人機及其機載武器可以做得越來越小。黃教授介紹說,美國研制的“長釘”導彈是世界最小的導彈,也是無人機的理想攜帶武器。它長63.5厘米,直徑5.7厘米,重量24公斤,采用光學成像制導,每枚價格5000美元。與現有動輒上百萬美元的導彈相比,它真正實現了“合算”地攻擊汽車等常規目標。從另外一個角度,實際也涉及武器的小型化領域,美國“巡飛彈”在模糊了飛行器和武器邊界的同時,“小型化”不但沒有使它的威力減低,反而它的效能倍增——所以我們看到飛行器小型化的趨勢,同時伴隨的是武器小型化提升威力效能的趨勢。
至于“隱身技術”,也是作戰無人機飛行武器發展的一個趨勢。但仔細分析武器“隱身”的技術定義,它實際與“微構技術”、“快飛技術”之間容易相互模糊,甚至相互“爭奪”的現象。黃教授側重從武器的結構、工藝等“硬材料”角度詮釋“隱身”定義。長期以來,飛行武器的隱身和反隱身的研究重點,主要涉及雷達、紅外、可見光領域,因此它主要依賴外形設計、結構、材料、涂層和工藝領域的技術進步。
而如果“微構技術”,特別是“快飛技術”不斷得到發展,勢必對飛行器的隱身定義產生重構,對現有的“硬材料”隱身技術的研究產生挑戰。傳統隱身的意義實際是反遭遇和攔截,但是一架高超音速“微構”飛行器,甚至不需要“微構”,它可以“堂而皇之”無需隱身的快速攻擊全球任何目標。
制導技術重構“無人”定義與協同技術發展
如果說無人機飛行平臺武器技術的系統化建成,是作戰無人機發展的一大系統趨勢,那么在其系統中,“制導技術”是構成武器系統建成的重要組成部分。缺乏制導的飛行器無法稱之為“作戰”和“武器”飛行器。黃教授特別強調無人機的發展趨勢,其技術內涵就是要向實現真正“無人”的無人機意義。因此脫離人為制導,真正實現自動智能化制導,將成為作戰無人機發展的核心趨勢之一。
“制導技術”同時與作戰無人機“武器技術”、“快飛技術”和“協同技術”交叉緊密。制導技術由于自身涉及激光、電視、紅外、衛星領域,因此它能夠廣泛的促動無人機武器技術在控制系統、彈藥系統、自殺跟蹤系統、火控瞄準、發射系統等眾多領域的發展。
除各領域之外,黃教授還特別強調了作戰無人機的“協同技術”與“制導技術”的發展相密切。如果擁有先進的制導技術精度,在發射、跟蹤、控制領域均能實現作戰無人機飛行優良性能,自然無人機的協同技術發展,將擁有重要保障。這里需要區別“偽協同”、“真協同”之間的區別,坐在遠程控制室內通過成象傳輸實現的無人機協同,仍然是“有人協同”,無人機協同技術的發展趨勢是真正實現“無人”智能協同。
而且能夠在無人機自行協同的意義上,實現與有人機編隊的無人/有人協同。因此必須依賴制導技術的發展才能給予保障。黃教授指出,在未來戰爭中,有人機與無人機及其他無人支援飛機聯合編隊作戰將成為一種全新的并且是主要的作戰模式。在聯合作戰中,無人機直接接受有人機平臺的指揮控制,實施聯合目標確定,協同指揮控制、一體化作戰、快速打擊決策及動態評估,從而實現傳感器-控制器-一體化作戰模式。
發展無人機的最終目的是在人不干預或極少干預的條件下,自主完成作戰任務。因此,可以認為有人機/無人機協同作戰只是在現階段無人機的制導技術發展有待進一步創新,及智能化程度不高的條件下采用的一種作戰方式。
現階段,無人機協同作戰,包括無人機和有人機的協同,以及無人機之間的協同的發展趨勢已經顯露,日本就規劃未來用第六代有人戰斗機指揮多架無人機進行集團作戰。美國也已經成功利用“捕食者”掛載“發現者”小型無人機,后者可在“捕食者”的機翼下實現啟動、發射并聽令作戰。美國X-47B無人機還成功實現了空中加油,被稱為顛覆性的進步。未來無人直升機甚至可以參與巷戰,這進一步涉及無人機與人類的直接協同。
作戰無人機發展的戰略趨勢:智能化技術與空天技術
武器系統、制導技術、快飛技術某種意義上決定作戰無人機的“攻擊”性能,甚至說“導彈”性能,那么智能化方向實際將通過大數據、云計算、物聯網、仿生技術、機器智能技術、機器自我學習技術領域,突破傳統的作戰無人機“攻擊”內涵。
現如今“捕食者”這類無人機的“操縱-作戰”模式會在地面指揮站與無人機之間產生大量的數據交換,因此極易因通訊受干擾導致任務失敗。也因此側面反映,黃教授一再多方強調的無人機的發展趨勢,就是要超“無人”發展。另一方面,無人機智能化發展也能實現參與無人機作戰決策的規劃,降低復雜環境下因人為原因導致的疲勞負擔的出錯問題,從而也可以大幅度降低無人機的安全事故率。
當前作戰無人機的操作,主要是專業飛行人員遠程操作完成的,實際對無人機操縱員提出很高的心理素質要求和豐富的經驗。因此中美無人機操縱員大都是退役飛行員。無人機的智能化發展方向,能夠擺脫這種局限。美國提出無人機的智能化路線圖計劃,2020年到2025年間,要研制出可替代F-15的無人戰斗機,2025年-2030年間無人機將替代F-22。如果美軍設想成真,中國四代機面臨的對手可能是無人戰斗機。
作戰無人機的另一大戰略發展趨勢是“空天技術”的發展,無人機空天技術發展的應用領域包括“天對天”、“天對空”、“天對地”、“空對天”、“地對天”等諸多方向。
當前美國X-37B空天無人飛行器已經展示出無人機在該領域的優勢??仗熳鲬鸬暮诵陌仗炱脚_、空天武器、空天自主技術。鑒于太空和超高速環境,空天飛行器依靠人來遙控操縱沒有可行性,因此必須具備自主攻擊技術??紤]到常規殺傷手段在太空中會產生無數碎片,因此空天無人作戰系統將偏向“軟殺傷”,例如利用激光令對手衛星失效、或直接網和機械臂將其捕獲,或利用電磁波干擾衛星的正常運轉。
黃教授最后強調了作戰無人機發展的最后一大趨勢“安保趨勢”,他介紹指出,“捕食者”“全球鷹”等大中型無人機與F-16戰斗機的事故率相當,但小型無人機的失事概率就大得多。盡管無人機墜毀事故不會帶來人身危險,但附帶損傷、政治影響和技術泄露風險不可輕視。安保技術的創新點包括有起飛降落技術、任務規劃技術、可靠動力技術、多重控制技術、應急處置技術、自診斷與自適應技術、自我防衛技術。
綜上來看,黃長強教授在這次大會論壇上平鋪總結了無人機發展的八大趨勢:智能技術、武器技術、快飛技術、微構技術、協同技術、隱身技術、空天技術、安保技術。其中由智能技術、武器技術、快飛技術、微構技術組成的無人機“武器技術”矩陣,以及與協同技術和各領域密切相關的“制導技術”是作戰無人機發展趨勢的幾項重大領域。
值得參考的是,在消費級無人機甚至工業級還在密切關注“續航技術”發展的當下,黃教授卻在這次發言中已經不經意的省略“續航”作為前沿技術的難點,不由引人深思。無人機于軍事領域的應用和發展趨勢,無疑是其它領域無人機應用和發展考量的先遣計劃和關鍵背景??梢灶A見的是,軍用“快飛技術”、“協同技術”(無人機蜂群技術)、“智能技術”在民用領域應用,將是未來帶動無人機整體發展和商機的關鍵領域,值得業界密切關注。
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