当民用还在谈论“续航”的时候,军用无人机在“玩”什么?——黄长强作战无人机发展“八大趋势”窥探

来源:宇辰网 作者:崔海峰 时间:2017-06-19 分享至:
[宇辰导读]在消费级无人机甚至工业级还在密切关注“续航技术”发展的当下,黄教授却在这次发言中已经不经意的省略“续航”作为前沿技术的难点,不由引人深思。

 在近日北京中关村举办的“尖兵之翼——中国无人机大会暨展览会”上,著名无人机作战研究专家、解放军空军工程大学航天航空工程学院教授黄长强做了引人注目的论坛发言。黄教授总结介绍了世界作战无人机发展的八大趋势。

对无人机搭载的武器系统选择比飞行器本身有更大的余地/图 来源网络

 值得注意的是,黄教授对这一领域的研究成果,已在业界传播而非新论,之前有十大趋势之说,现有八大简化之说。而且就这次黄教授的临场介绍而言,实际对各大趋势的把握亦有偏重。本篇介绍意在从三大方面对黄教授八大趋势说进行“三位一体”的深度梳理,以求更为清晰的把握黄教授关于作战无人机发展趋势的旨要。

飞行平台的“武器化”趋势

 黄教授之前强调的作战无人机的一大基础技术领域即续航技术,在这次论坛上已经“隐而不显”。这实际反映无人机整体快速发展的现况:波音X-45、X-51A等“快飞”至5000公里每小时,7倍超音速飞行器夺目业界的时代,反之研究续航问题显然已经不能成为军用无人机研究的前沿趋势问题。

 而原先强调的作战无人机“武器技术”趋势,不仅没有被削弱,反而在这次发言中成为黄教授重点强调的作战无人机的“基础性技术”。这其中一个关键趋势是,对无人机搭载的武器系统选择,将比飞行器本身有更大的余地;之前出现的大量飞机却只能选择很少武器的现象将发生改变,发展趋势是武器将比飞机多。黄教授强调,甚至从“巡飞弹”出现趋势来看,武器系统和飞行平台之间的关系已经开始模糊。从作战无人机的内涵定义来看,飞行器本身的内涵其实将逐渐“武器化”,无人飞行平台就是一枚“导弹武器”。

 但从它与“飞行器技术”互为构成的意义上,除了“控制技术”、“弹药技术”、“自杀技术”、“火控技术”等,这些侧重“武器技术”定义范畴之外,侧重“飞行器技术”领域又可以总结出它的几大发展趋势,即“快飞技术”、“微构技术”、“隐身技术”。

 首先值得注目的是“快飞技术”,在军事领域,业界反应诸如波音X-45、X-51A等高超音速飞机器的恐怖性甚至超过了核武器,可以在一小时内攻击全球任意目标,而且由于它的高超速特征,对它的拦截几乎难以实现。它将成为美国“全球快速打击”战略的重要手段。

 高超音速飞行器方向控制完全由发动机矢量喷管实现,具备很高的机动性能。美国空军的无人机X-51A采用超燃冲压发动机,这是高超音速飞行器的核心技术,它的速度能达到每小时5600公里。日本也在积极开展这一领域的研究。

 黄教授强调“快飞技术”创新趋势涉及五大方面:高超动力技术、高超气动技术——X-51A的超燃冲压发动机已经解决难点就是动力系统点火与气动问题,相当在12级台风中划燃一颗火柴的难度;以及高超控制技术、高超降温技术、高超材料技术。

 如果一架无人机飞行武器,不但高超音速,而且还能设计的“越来越小”,实现武器的“微构”,那它的杀伤力可想而知。依靠电子技术的进步,现代无人机及其机载武器可以做得越来越小。黄教授介绍说,美国研制的“长钉”导弹是世界最小的导弹,也是无人机的理想携带武器。它长63.5厘米,直径5.7厘米,重量24公斤,采用光学成像制导,每枚价格5000美元。与现有动辄上百万美元的导弹相比,它真正实现了“合算”地攻击汽车等常规目标。从另外一个角度,实际也涉及武器的小型化领域,美国“巡飞弹”在模糊了飞行器和武器边界的同时,“小型化”不但没有使它的威力减低,反而它的效能倍增——所以我们看到飞行器小型化的趋势,同时伴随的是武器小型化提升威力效能的趋势。

至于“隐身技术”,也是作战无人机飞行武器发展的一个趋势。但仔细分析武器“隐身”的技术定义,它实际与“微构技术”、“快飞技术”之间容易相互模糊,甚至相互“争夺”的现象。黄教授侧重从武器的结构、工艺等“硬材料”角度诠释“隐身”定义。长期以来,飞行武器的隐身和反隐身的研究重点,主要涉及雷达、红外、可见光领域,因此它主要依赖外形设计、结构、材料、涂层和工艺领域的技术进步。

而如果“微构技术”,特别是“快飞技术”不断得到发展,势必对飞行器的隐身定义产生重构,对现有的“硬材料”隐身技术的研究产生挑战。传统隐身的意义实际是反遭遇和拦截,但是一架高超音速“微构”飞行器,甚至不需要“微构”,它可以“堂而皇之”无需隐身的快速攻击全球任何目标。

制导技术重构“无人”定义与协同技术发展

如果说无人机飞行平台武器技术的系统化建成,是作战无人机发展的一大系统趋势,那么在其系统中,“制导技术”是构成武器系统建成的重要组成部分。缺乏制导的飞行器无法称之为“作战”和“武器”飞行器。黄教授特别强调无人机的发展趋势,其技术内涵就是要向实现真正“无人”的无人机意义。因此脱离人为制导,真正实现自动智能化制导,将成为作战无人机发展的核心趋势之一。

制导技术”同时与作战无人机“武器技术”、“快飞技术”和“协同技术”交叉紧密。制导技术由于自身涉及激光、电视、红外、卫星领域,因此它能够广泛的促动无人机武器技术在控制系统、弹药系统、自杀跟踪系统、火控瞄准、发射系统等众多领域的发展。

 除各领域之外,黄教授还特别强调了作战无人机的“协同技术”与“制导技术”的发展相密切。如果拥有先进的制导技术精度,在发射、跟踪、控制领域均能实现作战无人机飞行优良性能,自然无人机的协同技术发展,将拥有重要保障。这里需要区别“伪协同”、“真协同”之间的区别,坐在远程控制室内通过成象传输实现的无人机协同,仍然是“有人协同”,无人机协同技术的发展趋势是真正实现“无人”智能协同

 而且能够在无人机自行协同的意义上,实现与有人机编队的无人/有人协同。因此必须依赖制导技术的发展才能给予保障。黄教授指出,在未来战争中,有人机与无人机及其他无人支援飞机联合编队作战将成为一种全新的并且是主要的作战模式。在联合作战中,无人机直接接受有人机平台的指挥控制,实施联合目标确定,协同指挥控制、一体化作战、快速打击决策及动态评估,从而实现传感器-控制器-一体化作战模式。

 发展无人机的最终目的是在人不干预或极少干预的条件下,自主完成作战任务。因此,可以认为有人机/无人机协同作战只是在现阶段无人机的制导技术发展有待进一步创新,及智能化程度不高的条件下采用的一种作战方式。

 现阶段,无人机协同作战,包括无人机和有人机的协同,以及无人机之间的协同的发展趋势已经显露,日本就规划未来用第六代有人战斗机指挥多架无人机进行集团作战。美国也已经成功利用“捕食者”挂载“发现者”小型无人机,后者可在“捕食者”的机翼下实现启动、发射并听令作战。美国X-47B无人机还成功实现了空中加油,被称为颠覆性的进步。未来无人直升机甚至可以参与巷战,这进一步涉及无人机与人类的直接协同。

(中国四代机面临的对手可能是无人战斗机/图 来源网络)

 作战无人机发展的战略趋势:智能化技术与空天技术

 武器系统、制导技术、快飞技术某种意义上决定作战无人机的“攻击”性能,甚至说“导弹”性能,那么智能化方向实际将通过大数据、云计算、物联网、仿生技术、机器智能技术、机器自我学习技术领域,突破传统的作战无人机“攻击”内涵。

 现如今“捕食者”这类无人机的“操纵-作战”模式会在地面指挥站与无人机之间产生大量的数据交换,因此极易因通讯受干扰导致任务失败。也因此侧面反映,黄教授一再多方强调的无人机的发展趋势,就是要超“无人”发展。另一方面,无人机智能化发展也能实现参与无人机作战决策的规划,降低复杂环境下因人为原因导致的疲劳负担的出错问题,从而也可以大幅度降低无人机的安全事故率。

 当前作战无人机的操作,主要是专业飞行人员远程操作完成的,实际对无人机操纵员提出很高的心理素质要求和丰富的经验。因此中美无人机操纵员大都是退役飞行员。无人机的智能化发展方向,能够摆脱这种局限。美国提出无人机的智能化路线图计划,2020年到2025年间,要研制出可替代F-15的无人战斗机,2025年-2030年间无人机将替代F-22。如果美军设想成真,中国四代机面临的对手可能是无人战斗机。

 作战无人机的另一大战略发展趋势是“空天技术”的发展,无人机空天技术发展的应用领域包括“天对天”、“天对空”、“天对地”、“空对天”、“地对天”等诸多方向。

 当前美国X-37B空天无人飞行器已经展示出无人机在该领域的优势。空天作战的核心包括空天平台、空天武器、空天自主技术。鉴于太空和超高速环境,空天飞行器依靠人来遥控操纵没有可行性,因此必须具备自主攻击技术。考虑到常规杀伤手段在太空中会产生无数碎片,因此空天无人作战系统将偏向“软杀伤”,例如利用激光令对手卫星失效、或直接网和机械臂将其捕获,或利用电磁波干扰卫星的正常运转。

 黄教授最后强调了作战无人机发展的最后一大趋势“安保趋势”,他介绍指出,“捕食者”“全球鹰”等大中型无人机与F-16战斗机的事故率相当,但小型无人机的失事概率就大得多。尽管无人机坠毁事故不会带来人身危险,但附带损伤、政治影响和技术泄露风险不可轻视。安保技术的创新点包括有起飞降落技术、任务规划技术、可靠动力技术、多重控制技术、应急处置技术、自诊断与自适应技术、自我防卫技术。

 综上来看,黄长强教授在这次大会论坛上平铺总结了无人机发展的八大趋势:智能技术、武器技术、快飞技术、微构技术、协同技术、隐身技术、空天技术、安保技术。其中由智能技术、武器技术、快飞技术、微构技术组成的无人机“武器技术”矩阵,以及与协同技术和各领域密切相关的“制导技术”是作战无人机发展趋势的几项重大领域。

 值得参考的是,在消费级无人机甚至工业级还在密切关注“续航技术”发展的当下,黄教授却在这次发言中已经不经意的省略“续航”作为前沿技术的难点,不由引人深思。无人机于军事领域的应用和发展趋势,无疑是其它领域无人机应用和发展考量的先遣计划和关键背景。可以预见的是,军用“快飞技术”、“协同技术”(无人机蜂群技术)、“智能技术”在民用领域应用,将是未来带动无人机整体发展和商机的关键领域,值得业界密切关注。

 

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