无人机战斗机的现状与发展
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无人战斗机的现状与发展
2004年3月28日,美国媒体的一则消息引起国际航空界尤其是军方的高度关注,当日凌晨一架翼展 1.5 m 、机长3.6 m的X - 4 3 A试验型飞行器在从B - 5 2战略轰炸机上分离后,依靠火箭助推到3500m高空,以M a= 7的速度搏击长空。消息一出,使得本来就炙手可热的无人机问题再次升温。无人机所以会受到如此重视,其原因是自身所拥有的独特优势,现代科技的发展使得防空武器的性能日益提升,这无疑大大增加了有人机在空战中的风险程度,而无人机则适应了现代战争对减少乃至避免人员伤亡的要求。再则,从研制、使用和维护成本看,相当于有人机而言,无人机的研制、使用和维护成本要低廉得多。更何况,无人机因其自身的优越性能,可以在超低空和超高空长时间盘旋,较之有人机其活动空间和范围更为广阔。其中引人注目的是无人战斗机的发展。尽管从目前的实际情况来看,无人战斗机不可能很快取代轰炸机、攻击机成为战争的主力,但无人战斗机与有人驾驶飞机的配合使用将进一步提高攻击一方的进攻能力和作战灵活性,使战争的形态发生变化,因此,有必要关注国外无人战斗机技术的发展,深入研究无人战斗机可能对未来战争产生的深远影响。
一、无人战斗机概念及进展
现代无人机的概念来自导弹(完全自动飞行的飞行器)和遥控飞行员控制的飞行器,并且它还具有更深的含义。它力求将自主飞行的特性和遥控飞行员的判断结合起来。如:对于无人机,它的飞行和任务执行是自动的,而一些关键的决策,像目标确定、武器的释放、损伤评估、任务的继续或终止、不同目标的选择以及任务的更改,则由遥控飞行员来完成,这种设计思想在无人飞行器、无人战术飞机和无人战斗飞行器中得到了很好的体现。
无人机直接用于作战有两种形式,一种是以自身作为战斗部杀伤敌目标的自杀型无人战斗机,另一种是携带武器并可反复使用的无人战斗机。前者以反辐射无人机为主,一般在无人飞行器上加装被动雷达导引头和引信、战斗部。其优点是便于穿越敌防区,并可在敌方地域上空巡航待机,一旦发现目标即可实施自杀式攻击,它能够垂直向下攻击,使敌方难于对其拦击。以色列研制的"哈比"就是其中十分典型的一种。携带武器并可反复使用的无人战斗机才是真正意义上的无人战斗机。它采用人在回路中的控制方式,由地(海)面指挥控制中心、空中指挥控制飞机或有人战斗机上的飞行员操纵,能够执行对地攻击和空战任务。
各国已经开始了无人战斗机的开发和研制工作。英国将在2018~2020年服役的未来攻击航空器系统(FOAS)中考虑使用无人战斗机或有人/无人飞机混编系统的可能。法国在考虑将"阵风"飞机改装为无人战斗机的控制机。印度也在发展一种无人战斗机。
在无人战斗机的研制上,美国走在最前面,已经开发出空军与海军UCAV的验证机。波音公司已签订了压制敌方防空武器的无人战斗机先进技术验证计划第一阶段的合同,并于2000年9月展出了无人战斗机的演示验证机X-45A,首次飞行试验的后期准备工作已于2001年底基本完成,并很有可能在2015年前装备部队。
美军对压制敌防空系统的无人战斗机的应用前景很乐观。如果2015年前无人战斗机进行服役,无人战斗机将和第四代战斗机F-22、F-35共同组成21世纪的战斗机群,到2025年左右,无人战斗机甚至可能在战斗机群中成为主力。
诺斯罗谱·格鲁门公司在美国海军的先进UCAV研制合同资助下,研制了一种称为"飞马"(Pegasus)的UCAV验证机,该机采用非常规的风筝或钻石布局(此布局是想象中能从航母起飞的最具翼身融合特性的UCAV设计)。"飞马"的第二架飞行验证机有望纳入美国国防部预研局的计划,并会在它的计划下投产。
美国将无人侦察机挂弹改装为UCAV也取得了重大成功。在2001年2~6月间,"捕食者"无人机进行了悬挂"海尔法"激光制导导弹攻击地面静止目标的系列试验。2001年10月,美国首次用挂载了"海尔法"导弹的"捕食者"无人机在阿富汗进行了实弹攻击,开创了用加载武器的无人战斗机对地攻击的先河,这也说明已经可以用无人机在低空探测和射击地面目标
国外对无人机的空/地平台异地控制和独立自控技术的研究收效显著,中国航空科研院所也在无人战斗机发展上有所收获,航展上公开的“暗箭”拥有比概念方案更加精细的细节设计,该模型证明内高功能无人机技术已经接近工程开发的阶段。
二、无人战斗机的技术特点
无人战斗机作为无人机技术发展和应用范围扩展的合理结果,必然有不同于传统攻击系统的技术特点。与传统的攻击型飞机相比,无人战斗机的技术特点在于"无人",而与常规巡航导弹相比,无人战斗机则突出它的"飞机"特性。航电设备的小型化、智能化和信息化以及无人机装载能力的提高,使得无人机可以像有人驾驶攻击机一样携带有效攻击弹药摧毁地面目标,但同时保留无人机机动灵活、反应快捷、费用低廉的特点。无人战斗机也不同于已有的自杀式无人机和传统的巡航导弹,它是一种新型的可返回的重复使用的武器平台,采用"人在回路中"的控制方式,由地面指挥控制中心、空中指挥控制飞机或常规战斗机上的人员实施控制,用于执行对地攻击任务。
1.无人战斗机与常规飞机既有联系又有区别
从设计的角度来看,无人战斗机属于飞机的范畴,可以应用常规飞机的一些技术,但它并不是传统飞机的简单无人化。无人战斗机没有驾驶舱及相关的环控救生设备,除了降低飞机的重量和成本外,还大大放宽了飞机设计的一些限制,如飞机发动机的位置可以更加合理,飞机的机动过载因数可以更高。就目前的飞机设计制造技术来讲,可以制造出过载极限高达20g的高机动飞机,但由于人的生理极限的限制,在有人驾驶飞机上是无法实现的。
无人战斗机也不是传统飞机的简单小型化,由于特殊的气动、结构、动力要求,需要对各种先进的气动布局、结构设计、动力装备进行研究。无尾、翼身融合等非常规的气动布局、复合材料结构及其设计、小型高效动力装备及矢量喷管等都是国外积极研究的技术领域。
2.无人战斗机具有一定的经济优势
首先,它的设计制造成本低,无需复杂的机体和种类繁多的各种机载设备,只需一些必要的传感器。第二,它的使用维护成本较低,操纵人员培训相对简单,后勤保障可以采用与巡航导弹相似的计算方法,不用时放在机库里,作战时拉出使用。与常规飞机相比,使用维护成本可节约达50%之多。第三,它的轰炸成本