中國軍事科技與軍事裝備的自主創新

周啟煌

我國軍事科技與裝備的科研創新是全國各領域科研創新的重要組成部分。自改革開放以來，國家不斷加強對科技研究戰線的投入。以2006年為例，按美元計算，我國在科技研究上的總投入已達到600億美元之巨，當年世界排名第3。為了按照科學規律實現對科技領域的管理，國家按一定的序列對科研項目的類別進行了劃分。它們是國家自然科學基金項目(理論研究和自由探索)，國家重點基礎研究發展規劃亦稱973項目(重大理論專題研究是其重要組成)，國家高技術研究發展計劃，亦稱863項目，國家科技重大專題項目(已知有“神舟”載人飛船、“嫦娥”探月工程等，國務院2009年5月13日又公布了大型飛機等11項國家科技重大專項)。國家在這些科研平臺上，為包括軍事領域在內的各領域的創新發展規劃了一條宏偉的科技發展途徑。例如2006年我國還需耗巨資從國外購買大量的盾構機以滿足國內基礎施工的需要，但經過我國科技界的努力，到2008年初，我國的盾構機就已研制出來，而且還可出口，近來又自主研制完成具有世界先進水平、直徑達22米的巖層挖掘機。

民用技術與裝備如此，軍事技術與裝備的發展更是如此。尤其是我國軍事技術與裝備的科研創新還面臨著困難的外部環境，即由于眾所周知的原因，可參考的技術與資料極其缺少，主要的研究途徑只能是自主創新。而且這一創新，還應是全過程的，即包括理論研究，技術研究，相應武器裝備的研制直到該武器裝備的綜合技術保障的研究等。

為了集全國之力，加速國家民用裝備與武器裝備的現代化，世界各國都十分重視軍事領域與民用領域的“軍民結合”，而且在不同的發展階段還分別存在著“軍轉民”或“民轉軍”的問題。前蘇聯的后期，正是由于“軍轉民”的不暢，曾形成了嚴重的社會問題。而我國現時也存在著“民轉軍”的必然趨勢，這一過程雖然也受到某些習慣的慣性滯后。但國務院將國防科技工業局歸并到工信部后，軍民結合就成為部內的調控問題定會加速推進這一過程。例如在天津濱海新區研制大推力火箭、在上海和西安研制大型飛機。在北京順義研制航空發動機等，均是軍民結合的大舉措。

開展軍事技術與裝備科研項目的技術途徑

我國從建國到現在，出現過兩條研制武器裝備的技術途徑。

“技術儲備”的技術途徑

建國后的前30年，武器裝備的研制及相應軍事技術的研究，主要以前蘇聯的武器為參考系。這一時期研制武器系統的主要技術途徑為“技術儲備”，即以未來武器裝備的發展為目標，先期開展大范圍的技術研究，并儲備其研究成果，以待未來研制武器裝備之需。這樣的研究途徑對大型武器裝備的主體是有效的。當前俄羅斯從前蘇聯繼承了這樣的途徑發展自己的武器裝備，并一直在大型武器的主體上處于世界的領先水平。但“技術儲備”的研究途徑存在明顯的缺陷，這主要表現在，先進技術的推廣應用本來不存在行業界限，但是以軍事裝備為目的的技術研究很容易將軍事技術與民用技術割裂開來，而且軍事裝備的研究費用十分浩大，甚至達到國力難支的程度，這正是前蘇聯為了保持其超級大國的軍事地位，雖然軍事上可以抗衡美國，但國民經濟卻十分落后的重要原因。目前，“技術儲備”也還是我國武器裝備研制的技術途徑之一。例如我國所開展的殲擊機發動機的研制就具有技術儲備的含意。而且我國許多深受“技術儲備”研究途徑之苦的軍工行業，在國家提出“軍轉民”正確方針的指引下，也已完全走上了“軍”、“民”雙豐收的全新發展道路，并在某些領域繼續享有“技術儲備”所帶來的優勢。

“系統集成”的技術途徑

“技術儲備”需要有歷史的積累，不是多數單位的所長，只能在少數技術領域上采用這種方式。而當前在大多數情況下，則要采用近年興起并行之有效的另一重要的技術途徑——“系統集成”，來開展軍事技術與軍事裝備的研究。“系統集成”原本是一種指導電子信息系統總體設計的方法和策略，這里所提的“系統集成”，不是單指它的定義與含意，主要著眼于它的社會效應以及這種效應對我國軍事技術與軍事裝備發展的重要作用。我國當前軍事及武器裝備現代化的重要任務，主要是現代化戰場電子信息化系統的建設與改造，以及各種作戰平臺電子信息系統的研制與改造。完全應該采用系統集成的技術途徑，加快戰場電子信息化建設，并研制出滿足現代軍事需求的新型軍事裝備。

進入20世紀70、80年代，在美、歐一些國家的引領下，計算機技術、電子信息技術和網絡通信技術得到高速發展。這些技術首先都是以民用技術為發端的，并迅速改變著世界高端工業產品的面貌。特別是這一技術改造的觸角已迅速深入到軍事領域，在不同的軍事技術領域分別出現了“航空電子學”、“車輛電子學”和“船舶電子學”等新型學科。這實際上是世界范圍內的一次“民轉軍”的過程，西方各軍事大國的大型軍事系統和各種大型武器裝備在這一背景下，通過“系統集成”的途徑，實現了信息化改造，提升到現代化的戰技水平。

通過美國F-22“猛禽”戰斗機的研制過程，可以說明以“系統集成”的技術途徑實現“民轉軍”的過程。F-22的電子信息系統在當時無疑是最先進的，除了大量采用民用標準和民用器件糾，也由美國Intel公司研制生產了一枚專用的核心處理器“Intel i960MX”芯片。但是F-22畢竟有一個研制、試用過程，而需要面向市場不斷發展的Intel公司，卻無法保持該專用芯片的長期供應，已于2005年停止了該芯片的生產，使F-22的生產和技術更新受到很大影響。因此，后來的F-35戰斗機就全部采用了民用標準和民用器件，完全按“系統集成”的模式進行飛機的研制。

我國軍事正處于新的軍事變革時期，軍事技術與裝備的創新和改造任務將是大量和艱巨的，而且主要屬于電子信息系統的范疇，它的基礎技術或基本組件又大都蘊藏于民用高端商品之中。這為我們通過必要的理論研究并以“系統集成”的技術途徑開展現代化軍事裝備中的電子信息系統的科研工作提供了可能，這正是“系統集成”的重要意義。

采用“系統集成”的技術途徑，通過“民轉軍”提高軍事裝備現代化水平的過程，在我國遠未結束，國內不少著名專家已多次聯名呼吁，提倡“民轉軍”的軍事現代化發展之路。為加速我國軍事系統與軍事裝備現代化的進程，工業信息化部所屬的國家國防科技工業局必然要承擔起推進“軍民結合”的重要任務。

我國軍事科技與軍事裝備的自主創新

加強武器系統的理論研究是促進我國武器裝備創新發展的必由之路

這一命題所顯示的發展模式是加強軍事裝備的理論研究并以“系統集成”的技術途徑實現我國軍事科技與軍事裝備的自主創新。當然先進的理論研究成果，并不能代表裝備實體的先進，因為從理論成果到裝備的創新還有很長的路要走。可是

理論研究卻可以找到裝備發展的突破口，是我國當前發展武器裝備的必由之路。國家將屬于理論研究的自然科學基金項目和973的理論專題項目列為國家重要科研項目序列的前兩位，彰顯了自主創新這一發展途徑的重要性。

前蘇聯和俄羅斯在大型武器主體的理論研究上是領先于歐美的，即使在基礎部件不占優勢的情況下，也能保持大型武器系統總體性能的領先地位。比較典型的事例是1976年9月6日前蘇聯“米格-25”殲擊機叛逃至日本的事件。當時“米格-25”殲擊機是世界上總體性能最先進的殲擊機，作為日本盟國的美國如獲至寶，派了大批專家前去進行解剖分析。結果大失所望，其組成部件大多落后于美國。這一事件充分證明，系統理論研究的領先，可以彌補基礎技術及基礎部件水平的不足，使武器系統總體性能具有世界先進水平。

大型武器系統如此，那么，在歐美一直占優的電子信息系統方面，是否也能如此呢，結論是，只要善于分析和付出艱苦的努力，在許多方面都是可能的。以陸戰平臺的坦克為例，它原來只是陸軍在進攻與防御戰斗中的中堅力量，而由于車載電子信息系統的迅速發展，它在現代戰場上的作戰功能與作戰模式又都將浴火重生地得到擴充。這里就以陸戰平臺電子信息系統為背景來探討自主創新的發展道路。

控制陸戰平臺非制導武器進行射擊的系統稱為火控系統，是陸戰平臺電子信息系統中最重要的功能系統。當我們探討火控系統的發展時，發現世界范圍內，火控系統的理論研究明顯落后于實體系統的發展這對火控系統的發展非常不利，不僅是系統的戰技性能受到很大影響，其造價也因之居高不下。這一現象的形成，主要是國外軍事裝備已高度商品化，只注意系統技術的先進性，而忽視了系統理論研究的導向作用。

在我國基礎技術還處于相對落后的情況下，加強陸戰平臺火控系統與指控系統等的理論研究，正是促進我國火控系統、指控系統等趕超世界先進水平的突破口。在我國相關科技界的共同努力下，我國陸戰平臺火控系統、指控系統等的理論研究已形成體系與規模，并逐漸具有了我國的優勢。主要有：

(1)首先建立了現代數字火控系統的理論體系，并以裝備的發展為牽引，將其延伸到戰車火控、指控系統和陸戰平臺電子信息系統。

(2)突破世界性難題，我國首先實現機動目標運動模型和模態的實時辨識，為火控系統的深化發展，提供了新的途徑。

(3)對實現陸戰平臺信息化至關重要的“全數字化目標自動跟蹤系統”，在世界范圍內遲遲未能面世的情況下，我國首先完成該系統樣機的研制。

(4)在我國建立陸戰平臺電子信息系統理論體系的過程中，創造出一種新的控制思想，即在理論上實現了多種控制誤差的融合。按這一理論設計的控制器，可實現多種控制功能的融合。在火炮控制器和瞄準線控制器中，原有1+N的復雜結構模式，都被1+1的結構模式所代替，其中功能擴充數N已達到3～5的水平。這一理論上的突破，可大幅提高我軍陸戰平臺電子信息系統的設計水平。

(5)完成了機動平臺浮動措載系統動力特性仿真理論的研究。浮動措載系統是決定機動平臺主要戰技性能的核心系統，它的動力特性仿真一直處于空白，嚴重影響了大型武器系統的研制。我國提出了運行剖面動力特性的仿真的理論與技術途徑，可低成本研制出多功能的仿真系統，既可進行系統和部件的先期技術演示，又可在這一高精度的動力特性仿真環境中，利用已建立的多個高精度模型，進行系統戰技性能的定量評估。

這些理論成果的取得，為我國陸戰平臺電子信息系統開辟了具有中國特色的發展空間，定將促進我國陸戰平臺電子信息系統的長足發展。

全數字化目標自動跟蹤火控系統的自主創新

具體到目標自動跟蹤式火控系統，它是陸戰平臺最先進的火控系統，也是各國優先發展的電子信息系統。世界范圍內從20世紀80年代起，西方各個軍事大國(美、德、英等)最早開始了目標自動跟蹤式火控系統的研究，但至今也未能在坦克上正式裝備全數字化目標自動跟蹤系統，突出地反映了研制這類系統所具有的理論難度和技術難度。

雖然日本、以色列等國已宣稱在坦克上裝備了該系統，但那只是利用目標自動跟蹤單一控制功能的簡易系統，遠未發揮該系統可融合各種信息化技術的先天優勢。按當前的軍事需求和理論與技術上的可行性而言，陸戰平臺全數字化目標自動跟蹤火控系統，應同時具有目標多維信息的數字采集、多目標自動跟蹤，跟蹤過程目標狀態的濾波與預測、目標運動模型的實時建模、包括解算命中問題在內的目標信息處理以目標信息為基礎的先進控制技術的實現等多項創新功能。它顯然是未來陸戰平臺電子信息系統的主系統，研制這一重要系統的關鍵理論與技術有三：

目標狀態信息的數字采集

實現目標多維狀態信息的數字采集，是進行系統數字化設計的第一步。可在運動的陸戰平臺中它卻成為不易解決的技術難題。原因是目標的運動是在以地面參考物為基準的直角坐標中定義的，對目標運動位移的測量也應是以基準點為基礎的測量。但是陸戰平臺火控系統中只有旋轉的球坐標，在跟蹤目標的過程中無法對地面基準點進行標定，因而也無法建立統一的觀測方程。每次只能測量目標的相對運動量，還需配合以復雜的測量的信息處理才可解決，其測量精度與信息處理算法的先進性關系很大，這常常成為制約全系統精度的關鍵。

機動目標的動態建模

關于機動目標運動規律的建模是現代和未來陸戰平臺火控系統都無法回避的重大問題。世界范圍內坦克低速段的平均加速度已達1.5米/秒²，美國新型履帶式樣車更提高到1.9米/秒²以上。陸戰平臺在戰場上的“規避戰術動作”就是以低速段的加速性能為基礎的，如果仍按勻速直線運動的目標模型進行射擊，其方向射角誤差可達1～3毫弧度以上，是火控系統最大的射擊誤差源，它們的存在導致了命中率的降低。

實現目標自動跟蹤系統的全數字化設計，解決機動目標運動模型的動態建模，應是首要的任務。國外一直認為無法辨識而放棄了努力。而在我國科技人員的不懈努力下，終于實現了“參數辨識”模型實時辨識上的重大突破。如果在我國的陸戰平臺全數字化目標自動跟蹤火控系統中，最終能夠實現“參數辨識”模型的實時辨識，那將是具有世界意義的性能突破。

目標的信息處理與先進控制技術的設計

前兩項實際是本系統深度的理論研究問題，本類問題則是全數字化目標自動跟蹤系統的總體設計。即目標信息處理的算法設計和先進的控制技術設計，它包含有豐富的內涵，是系統設計的主體。而且某一個關鍵技術的成功解決，都將映射出某一戰技指標的突破。例如，多目標自動跟蹤中目標間快速切換控制的質量、瞄準線對跟蹤線的跟蹤控制精度、瞄準線的穩定精度、跟蹤線對機動目標的跟蹤精度，當然也包括目標信息的采集精度、目標“參數辨識”模型的辨識精度以及對目標射擊諸元的解算精度，無一不與目標的信息處理及先進控制技術的總體設計有關。

結語

上述所提及的關鍵理論與關鍵技術，我國均取得了突破性的進展，由此應增強沿著這一自主創新方向繼續努力的信心。當然上述的內容還只是一個“個例”，只能說明我國和西方各國一樣，也在同步地進行該系統的研究和發展。不過我國在基礎器件和系統工程化上的某些差距依然存在，今后只有全國各部門堅持不懈地共同努力，才能進一步加快我國軍事系統與軍事裝備現代化的步伐。