離子魚
無人戰斗機的實用前景
UCAV的對空作戰能力是在對地攻擊能力后的另一個技術發展方向,本次航展上展出的無人機群中就出現了掛載TY90空空導彈的型號。無人機掛載空空導彈雖然在技術上并不存在大的問題,但是至少在目前為常規無人機裝備空空導彈還是畫蛇添足。無人戰斗機的對空作戰能力并不是裝上空空導彈就具備了,高機動性和先進的導彈只是基本的條件,真正想使其取代常規空戰戰斗機,就必須解決幾個重要的技術難關,依靠從氣動、火控、武器到智能化自主控制等方面的綜合作用。
2006年珠海航展上首次出現的“暗劍”是國內開發的高機動無人戰斗機。具備隱身能力和高機動性能的“暗劍”是未來空中作戰平臺的概念機,同時參展的還有類似氣動布局的有人戰斗機,這種有、無人機通用平臺的設計思想與美國下一代戰斗機的發展方向基本相同。“暗劍”是一種在戰術目標和技術思想上與“戰鷹”完全不同的機型——“暗劍”沒有“戰鷹”那樣重視突防能力和隱蔽性,而是通過氣動布局上的考慮提高機動性能?!鞍祫Α彪m然也具備低信號特征和掛載對地武器的內部彈艙,但是明顯的氣動特征卻表現出其重視空戰性能的設計目標。“暗劍”是中國航空科研系統唯一公開的無人戰斗機技術發展的項目,在設計手段和應用思想上表現出了國內航空產品中難得的創新精神。
美國很多航空技術人員認為無人化是未來先進戰斗機的重要發展方向,因此其很早就開始對無人戰斗機進行技術驗證。國外相關資料和國內相關科研單位都對無人戰斗機技術進行了系統驗證。國外試驗和國內模擬結果雖然支持了空戰無人機的觀點,但是也同樣證明了現階段無人機在空戰能力上還無法與有人戰斗機相比。現代無人機在空戰技術發展上還存在多個短時間內難以突破的技術難關,如數據鏈和戰術分配系統的自動化控制能力暫時還不能取代人的作用。無人戰斗機自主作戰的環境感知和戰術態勢判斷能力存在明顯不足,也無法解決集中控制多架無人戰斗機協同作戰的指揮條件。更為重要的問題是無人戰斗機應對復雜作戰環境時的反應能力不足,盡管在單機空戰中能夠表現出非??捎^的戰斗力,但在編隊空戰中卻無法進行有效的協同作戰,這個缺陷在控制信號受到干擾后被迫獨立進行作戰決策時將更加嚴重。
傳感器技術的發展已經開始逐步克服制約無人戰斗機應用的技術瓶頸。美國為F-35戰斗機開發的合成孔徑全景觀察系統是一種高技術探測手段,該裝置采用分布在機身不同位置的傳感器陣列,回避機身的遮擋以使飛行員獲得真正無障礙的周視觀察能力。F-35的全向觀察傳感器不但能夠為飛行員提供前所未有的觀察條件,同樣也可以作為無人戰斗機的態勢感知傳感器來使用。執行空戰任務的無人戰斗機在采用類似設備后,機載智能處理系統將獲得飛機周邊空域的各種目標和威脅信息,可以彌補對整體戰場空間環境缺乏掌握的缺陷。無人戰斗機只有使用比較完善的人工智能控制系統,才具備實用化的條件。人工智能控制系統將由計算機完成態勢感知、任務決策、任務分配和信息傳遞,可以在戰斗環境下自主完成系統間的戰術協同和敵我識別。人工智能控制系統不但要有高可靠性和完善的“火-飛-推”綜合裝置,而且要解決控制系統的可靠性、通訊聯絡的保密性、反應的靈活性和成本的可控性。
現代戰斗機的對空作戰任務可以簡單地分為防空攔截和空中優勢兩類,這兩類對空作戰任務雖然在裝備上可以用同樣的戰斗機來完成,但是對無人戰斗機則意味著完全不同的使用方式和技術難度。無人戰斗機在爭奪空中優勢和格斗空戰方面還存在技術不足,在國土防空的攔截作戰時卻可以發揮非常好的效果。美國和前蘇聯在冷戰初期都為國土防空需要而建立了自動化引導攻擊系統,采用該系統的戰斗機可以在地面控制中心的直接控制下,自動完成從起降、搜索目標到發射武器攻擊的全部工作,飛行員在理論上只需要在自動化控制系統中起到監控和應付突發情況的作用。冷戰期間發展的自動化截擊引導系統就是將戰斗機當成活動的“導彈發射架”,利用雷達和數據通訊系統控制這個“發射架”在適當的地點和時機發射導彈。這種簡單直接的方法雖然缺乏靈活性,卻能夠滿足最基本的使用要求。早期自動防空引導系統的技術和應用非常接近無人戰斗機的作戰條件,其實踐應用的經驗可以作為無人戰斗機防空系統的參考,現代導航定位和電子技術的發展又可以改進和完善早期的指揮引導體系。現代無人戰斗機在國土防空作戰中可以利用早期自動截擊引導系統的技術原理,利用現代電子技術和指揮控制手段徹底取代飛行員,利用地面控制中心和雙向數據通訊系統來完成整個作戰過程。
能夠自主執行空中優勢任務的無人戰斗機具有取代常規戰斗機的基礎。根據國外航空技術人員對飛機性能和電子技術發展之間關系的評價,現役第三代戰斗機是飛行員在計算機輔助下執行任務,機載航電系統向飛行員提供數據并執行其操縱動作;現役第四代戰斗機是智能專家系統輔助飛行員進行決策,機載電子作戰系統在提供數據的同時還會向飛行員提供建議,還可以在設計標準內進行包括威脅排序、輻射強度控制等自主決策。無人戰斗機則是由人工輔助機載智能任務管理系統的獨立決策,操作人員作為電子智能裝置的后備方案以應付特殊情況。
作戰無人機在海軍中的應用前景
無人攻擊機在對海攻擊作戰中的地位與作用要比對陸作戰更有價值。因為海上目標往往更加明顯,抗打擊能力也相對比較脆弱,而對海攻擊時的無人作戰平臺在技術要求和戰術上也比較簡單?,F役UCAV能夠有效執行在復雜地理條件下的近海配合小型
可用于無人機自衛空戰的TY90導彈系統
艦艇作戰,MQ-1或“長虹”-3這樣的小型無人機就足以對輕型艦艇毀滅性的打擊,適合作為空中偵察和打擊力量配合排水量有限艦艇的作戰行動。裝備艦載UCAV的小型艦艇可以獲得前所未有的打擊力量。但常規無人機因為起落方式的限制而難以在小甲板艦艇上使用,因此,輕型艦艇的艦載UCAV更適合使用尺寸較小的旋翼機。美國海軍早在1963年就開始在水面艦艇上裝備QH-50型無人反潛直升機。雖然該機因為技術問題導致事故頻繁,但是其裝備數量高達746架也確實證明了水面艦艇使用無人旋翼機的能力。美國和歐洲國家從上世紀80年代就開始發展艦載無人旋翼機,早期被稱為“飛行花生”的cL-227有效解決了艦上起落的問題,美國開發的MQ-8也比較好滿足了艦載使用要求,德國海軍在護衛艦上使用S100無人直升機成功進行自主起落,也證明無人旋翼機在技術上已經滿足裝備小型水面艦艇的需要。中國海軍如果能夠利用現有旋翼無人機的技
術和觀瞄武器系統,完全可以發展出類似MQ-8這樣的艦載UCAV。裝備無人旋翼機的022隱身導彈艇能夠自主完成遠程導彈的中繼制導,還可以用UCAV掛載輕型導彈對“瀕海戰斗艦”或“光華”這樣的目標進行攻擊。
航空母艦和兩棲攻擊艦這類有全通甲板的軍艦可以使用大型UCAV?!皯瘊棥边@類隱身無人攻擊平臺非常適合作為艦載攻擊機或偵察機使用,其相當于一枚帶可分離彈頭并可重復利用的巡航導彈。海上作戰時攻擊目標信號特征明顯和戰術要求簡單的特點,適合作戰無人機在規劃任務的前提下完成必要的攻擊/偵察任務,通過攻擊/偵察無人機的裝備緩解艦載戰斗機數量與需求上的矛盾。美國海軍早在上世紀末就在艦載機的項目中開始UCAV的研究。美國在2003年開始的J-UCAV(聯合無人作戰飛機)計劃準備利用與JSF類似的方法,為海、空軍發展通用性較高和戰斗力、生存能力與成本均可承受的機型。J-UCAV計劃執行防空壓制、電子戰、偵察監視和精確打擊任務,X-45和X-47都在這個項目基礎上發展了適合海軍需要的驗證機。J-UCAS項目在發展過程中因為海、空軍在技術需求上的矛盾,最終導致海軍自行發展專用的UCAV-N艦載無人機。美國海軍在2007年選擇X-47B作為UCAV-N的技術驗證機,通過該項目驗證飛翼布局的隱身設計、自主空中加油和航母上使用的能力。美國海軍計劃中的UCAV-N將具備低信號特征和高戰場生存能力,可以自主完成航母上彈射起飛和攔阻著艦并與其他機型通用設備,實用機型的成本和維護工作量分別是F-35C和F/A—18c/D的50%。
美國海軍下一代艦載機構想中還有無人戰斗機計劃,完全有可能采用UCAV作為F-35C的換代艦載戰斗機。無人戰斗機利用體積小、重量輕和起飛方式靈活的優點,能夠大幅度降低艦載戰斗機對起降場地的要求,甚至可以最終使其擺脫彈射器和常規攔阻著艦系統?,F代預警指揮系統如果和自動化截擊引導系統進行有效融合,那么依靠艦載預警機的目標搜索和指揮能力,完全能夠在完成預警功能的同時引導無人戰斗機進行目標攔截,利用空、艦雷達指揮系統和數據鏈發揮UCAV在防空攔截作戰中的效果。根據國外和國內在無人戰斗機技術發展條件方面的前景分析,無人戰斗機在對空作戰應用技術方面將會首先以防空攔截為開端?!鞍祫Α睙o人戰斗機在艦隊防空作戰中將能夠發揮比陸地防空更好的效果。艦隊防空中保護目標范圍的有限性也可以限制對手戰術上的選擇余地,有利于無人戰斗機在防空作戰中執行以艦隊為核心的防空掩護。
長航時戰略偵察無人機的作用
長航時無人機作為持續的戰區偵察和監視手段,在衛星完成概略偵察的情況下對重點地區進行細致的搜索和識別,為整個作戰系統的展開提供充分的情報與數據支持,并且利用其數量多和航跡變化多的特點應付突然出現的重點目標。美國空軍利用RQ-4“全球鷹”執行遠程戰略偵察和持續監視任務,在應用方面已經具備部分取代有人戰略偵察機地位的實力。美國海軍也確定在海上廣域監視系統(BAMS)項目中選擇RQ-4,計劃以單價5000萬美元的價格采購48-68架,用來配合新一代P-8A完成全球海上偵察和目標監視的任務。長航時戰略無人偵察機不但在成本上比TR-1這類常規高空偵察機有明顯的優勢,而且可以回避飛行員生理條件的限制?!叭蝥棥边@類戰略無人偵察機可以在空中連續飛行幾十小時甚至是十幾天。長航時無人機的發展是完善無人作戰飛機體系的重要構成部分,雖然該機在體系內并不執行直接打擊的作戰任務,卻可以作為指揮控制UCAV的手段之一。
長航時無人機在完成偵察和監視任務的同時,還可以作為UCAV的通訊中心。隨著技術的成熟,UCAV在戰場上的應用規模將迅速擴大,大規模無人作戰平臺的數據傳遞和信息交換都需要頻繁的無線電聯系。衛星和地面站在戰區大范圍無線電通訊上存在安全性不足的問題,雖然目前無人機主要依靠通訊衛星與后方控制中心聯系,但是按照固定軌道在太空中飛行的通訊衛星很容易成為對方的打擊目標。一旦通訊衛星被破壞,則必須采用其他方法溝通指揮中心與無人機的聯系。裝載數據中繼通訊設備的長航時無人機可以在較大空域范圍長時間飛行,和衛星共同成為無人作戰平臺與整個戰場網絡之間溝通的中繼基站。通過長航時無人機作為節點來溝通作戰平臺、衛星、地(海)面指揮中心,組成適合無人作戰平臺融合到整個作戰系統之中的完善戰場網絡。沒有長航時無人高空偵察機的配合,無人機作戰系統是不完整的。尤其是需要具備獨立攻勢作戰能力的UCAV打擊力量,更加需要長航時無人機這個數據中繼的管理者和信息源。
國內開發的長航時無人機已經解決了動力與結構設計和材料上的難關,目前有多個型號已經處于不同的發展階段,能夠用來在戰役和戰略范圍內執行偵察和通訊中繼等任務。其中,戰略無人機作為衛星的補充力量,用以完善中國自己的戰略空中偵察體系。航展上展出的“長鷹”長航時戰略無人機雖然并不具備攻擊能力,但是其作為國家戰略偵察系統的組成部分,卻可以有效彌補在軌偵察衛星的不足。長航時無人偵察機的實用化不但要解決無人機自主導航和自主控制難關,而且需要具備利用衛星為通訊中介的大容量數據實時傳遞能力。只有這樣才能夠使戰略偵察機無人機成為C4I節點。中國的衛星數據通訊能力在近年來的航天活動中得到展示,繞月衛星、航天員出艙活動以及伴飛衛星攝影數據的傳送,證明了中國已經具備遠程大容量衛星數據通訊的技術條件,飛行在地球任何位置的偵察機都可以將數據通過衛星發送到地面控制中心。中國在裝備長航時無人機后,可以利用其航程優勢在戰爭中提前在前方展開偵察和通訊中繼,保證UCAV在主動攻擊作戰中能夠獲得充分的信息情報支持,避免因為控制中心對戰區環境缺乏了解而影響UCAV的作戰使用。
中國武裝無人機的發展新趨勢
珠海航展上展出的具有實用價值的國內UCAV與MQ-1/9相比還顯得比較簡陋,“彩虹”-3這類武裝無人機在技術上還是在偵察機上加裝武器,依靠人工控制機載電子設備引導武器瞄準和攻擊的簡單方法?!安屎纭保?和其他類似技術的無人機在應用上還是搭積木的手段,“1+1=2”的技術方法與RQ-1到MQ-1的變化非常相似,直到目前還沒有發現類似MQ-9這樣按照作戰要求全新發展的機型。不過,這些國產UCAV在發展趨勢上卻可以體現出一個完善系統的雛形。以常規無人機和高技術無人作戰平臺為核心的UCAV的發展,可以看出中國軍隊在全系統范圍內追求作戰平臺無人化的趨勢?!安屎纭?3和“翼龍”這類常規氣動布局的UCAV已經在技術上比較成熟,
也有條件在較短的時間里成為中國軍事裝備的組成部分,“戰鷹”和“暗劍”則體現了與對手爭奪技術優勢的意圖?!皯瘊棥痹跉鈩硬季趾驮O計思想方面已經達到與美國X-47B相當的標準,也更容易在技術上實現?!鞍祫Α笨梢苑Q得上是中國自己的HiMAT高機動無人技術驗證機,融合了高機動氣動布局和低信號特征,還采用了一機多型的設計思想,在設計思想上已經達到了國際同類技術的先進水平。但是,全新的技術觀點在實現的過程中必然需要大量新技術的支持?!鞍祫Α笔且环N非常有發展前途的UCAV通用平臺,但是目前的技術難度很大,在相當長的時間里都難以實用,仍然需要在今后投入相當大的力量才能有所收獲。
美國空軍在伊拉克操作MQ-1/9執行反游擊戰的行動中獲得了很好的效果,與地面部隊配合作戰的成功增加了美國陸軍對UCAV的需求。美國陸軍已經開始在地面部隊編制內裝備MQ-1c,并且計劃在每個機動作戰的旅級單位編制內各配備12架MQ-1c。配屬地面作戰單位的MQ-1c雖然在戰斗力上不如大型的MQ-9,但是相比需要與空軍協調溝通才能夠使用的MQ-9,直接由作戰部隊控制的MQ-1c在靈活性和反應的及時性上都比較出色。美軍在戰爭中使用MQ-1/9的經驗與編制和配屬上的改進,也可以作為中國軍隊的UCAV在編制和應用發展方面的參考。“彩虹”-3、“翼龍”在技術和設備條件上偏重于偵察,將主要用來裝備陸軍旅、團級作戰單位,在戰役范圍內滿足戰術偵察的前提下攻擊重點戰術目標。在常規無人機基礎上發展類似MQ-9的專用無人攻擊機,裝備師以上部隊。利用火力強度相當于強5的作戰無人機執行近距離支援任務,作為陸軍部隊自有的空中火力支援力量配合炮兵和陸軍航空兵作戰。這類UCAV適合采用臨時跑道正常起降或中等規格的旋翼機?!皯瘊棥焙汀鞍祫Α边@些技術復雜和戰斗力較強的機型則裝備空軍部隊,前者主要執行與F-117類似的精確打擊、防空壓制和戰場遮斷任務,后者則可以當成高機動的隱身F-16來完成空中優勢和對地(海)攻擊任務。根據UCAV不同的性能特點和后勤條件配屬不同的部隊,可以滿足不同型號UCAV的后勤支援要求和提高作戰效果。
“暗劍”在上屆珠海航展公開后還參加了國外航展。技術指標和設計思想上已經處于國際尖端的“暗劍”出現后,很多傳言都將其看成是單純的模型或方案失敗的產物。但是,根據歷屆珠海航展上參展模型的后續發展情況分析,無論是有人的FTC2000、L-15還是無人的WZ2000或“天翼”,都在方案模型展出后隨之開始了正式的項目工程發展,很多型號現在已經處于樣機試驗或交付前的收尾階段?!鞍祫Α焙汀皯瘊棥边@些高技術無人機方案雖然還沒有正式發展的消息,不過從模型的精細程度和氣動設計的完善程度上看,其都在總體上符合了國際航空技術發展的趨勢。
中國航空科研系統在整體航空技術落后于國際先進水平的情況下,充分抓住作戰無人機這個軍事航空技術發展的新區域,在完善現有技術基礎的同時,對高技術武裝無人作戰體系進行全面開發。中國武裝無人機的設計和控制水平與國際差距還很大,國內現有的機型中缺乏MQ-9和A160T“蜂烏”這樣按照專用作戰要求發展的機型,“戰鷹”也沒有美國x-45、X-47那樣高的技術成熟程度和試驗規模,還是模型的“暗劍”比起HiMAT較完善的試驗結果也差距明顯。但是,“長虹”-3、“天翼”“戰鷹”、“暗劍”和“翔龍”這些機型的出現,證明了中國在無人機發展上不但建立了發展所需要的基礎,而且在高技術UCAV方面也投入了巨大的力量和必要的資源。珠海航展上的無人機群看起來雖然還沒有脫離模型展的范圍,而且很多機型的設計與應用還存在模仿甚至抄襲的跡象,被戲稱為“山寨XX”。不過在這一表象后展現出的是勃勃雄心,很多模型可能在未來十到十五年里會成為推動中國軍事航空技術發展的新動力。西方很多空軍論證人員根據軍事航空技術和電子技術的發展趨勢判斷,作戰無人機到2025年將在先進國家的戰術空軍中占據重要的地位。隨著自動控制技術的發展和人工智能的完善,無人機將在本世紀前50年結束時取代有人戰機的主力地位。中國的作戰無人機同樣將在這個大潮流中占據自己應得的地位,中國的航空技術人員也可以在不久的將來得到國外同行更多的尊重。