无人作战飞机
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4
• 无人机的研究与发展有着长远的历史,但在漫长的岁月中,除 靶机之外的无人机发展缓慢。 • 无人机直接应用于战争始于20世纪60~70年代的美越战争。 • 以色列人在两次中东战争中创新地使用了无人机,树立了用无 人机支援地面作战的典范,此后无人机得到了广泛的关注。 • 2001年6月，美军给“捕食者”加装了“地狱火”导弹，使其 具有侦察攻击双重功能。并于2001年10月17日在阿富汗首次 实施了“捕食者”的直接对地打击，开创了无人机直接进行 作战的先河。 • 在近几次局部战争和地区冲突中,特别是在最近的伊拉克战争 中,美英联军的无人机正式成为攻击力量之一,并形成了大中 小、高低空、远中短程无人机配套使用,承担侦察、监视、干 扰、欺骗(诱饵)、战场评估、通讯中继、对地支援以及对地 攻击等多种任务,在整个作战过程中起到了重要的作用。
2)大过载与高机动性
3)隐身性 4)多用途 5)经济可承受性
41
控制站功能要求：
1)规划功能
2)操作功能 3)人机系统接口功能 4)通讯功能 5)操作员训练功能
6)自检测功能
7)故障隔离功能
42
无人作战飞机的武器： a) b) c) d) e) f) g) 联合直接攻击弹药JDAM 激光制导炸弹 灵巧炸弹(SDB) 先进反辐射导弹 反坦克导弹 “低成本自主攻击系统”(LOCAAS) 空空导弹及定向能武器
45 >5 16
330 28 125
6 >0.5
200 15 300
DAR
“台风” “云雀”
70
50 25
120
150 120
>3
4 4
150
3000
4000
毫米波或反辐射
毫米波雷达导引头 反辐射
破片杀伤
聚能杀伤 破片杀伤 德国
100
4575
8 南非
2. UCAV研制计划
美国： 1)通用原子公司改进使其具有攻击能力的RQ-1“捕食 者”;
4536
>24
741
13720
猎人 影子200 火力侦察兵 LOCAAS 麻雀 K-100 哈比
726 148 1202 38.6
11.6 4 5
267 126 278 185
4572 4572 5791
美国
激光雷达图像匹ຫໍສະໝຸດ Baidu 5000 电视/前视红外 图像制导 4575 反辐射
多种，自杀式 轻标枪，博尼斯制导炸弹 反坦克 HE破片式杀伤 法国 以色列
28
2)纵深精确攻击（Precision Deep Strike）
29
3)夺取制空权（Air-Superiority）
规避失败
规避成功
30
31
其它使用要求：
1) 携带武器完成攻击任务;
2)可在危险作战环境中替代有人机,如轰炸生产、储存化学武器 和生物武器的工厂和仓库等; 3)作为满足滞空时间、生存性和飞行高度等要求的经济型空中 监视平台;
3)具有隐身性;
4)多用途; 5)应具有较高的智能化水平和自动化程度; 6)其机载航空电子设备、推进系统、任务载荷应具有 较高的自动化、可靠性水平,并具有较小的体积和重量 等。
34
1. UCAV发展背景 2. UCAV研制计划 3. UCAV发展方案 4. UCAV作战使用 5. UCAV性能要求 6. UCAV关键技术 7. UCAV系统组成 8. 未来与展望
17
5)洛克希德·马丁公司将F-16飞机改装为无人作战飞 机;
18
6）欧洲：神经元
19
7）德国：梭鱼
20
8）意大利：天空（Sky-X）
21
9）俄罗斯：鳐鱼
22
10）以色列：埃塔
23
1. UCAV发展背景 2. UCAV研制计划 3. UCAV发展方案 4. UCAV作战使用 5. UCAV性能要求 6. UCAV关键技术 7. UCAV系统组成 8. 未来与展望
46
• 美国空军已把无人作战飞机设想为用于攻击任务、与有人驾
驶的战斗机/轰炸机和巡航导弹并肩协同作战的攻击武器,作 为实现“零伤亡”作战思想及高价值、技术先进的有人平台
的替代物,将逐渐成为对敌“软杀伤”和“硬杀伤”的有力武
器。 • 而针对我国的国情,无人作战飞机系统作为一种新的武器系统 概念,符合武器装备信息化、智能化、隐身化、微型化的发展 趋势。 • 因此无人战斗机必将是我国武器装备发展的方向之一,也必将 成为我军一种新型的空中力量。
4)作为C4ISKR系统中的一员,空战中配合有人机作战.
32
1. UCAV发展背景 2. UCAV研制计划 3. UCAV发展方案 4. UCAV作战使用 5. UCAV性能要求 6. UCAV关键技术 7. UCAV系统组成 8. 未来与展望
33
5.UCAV性能要求
1)能够进行全高度(低、中、高空)、长时间的飞行; 2)具有大过载与高机动性;
39
7.UCAV系统的组成
飞机动力系统
自主飞行控制系统 信息处理与传输系 统 目标探测系统 武器系统及各种任 务载荷
机 载 任 务 设 备
无 人 飞 行 器 平 台
目标识别系统
信 息 内 部 处 理
精确导航定位系统 自主起降与航行系 统 空域管理系统
自主攻击决策系统
40
无人飞行器平台特点： 1) 高高空、远距离、长航时
24
3. UCAV发展方案
1)现有无人机改造为无人作战飞机
2)现有有人驾驶战斗机改造为无人作战飞机
3)针对无人作战飞机的作战要求全新设计
25
1. UCAV发展背景 2. UCAV研制计划 3. UCAV发展方案 4. UCAV作战使用 5. UCAV性能要求 6. UCAV关键技术 7. UCAV系统组成 8. 未来与展望
5
• 正是无人机在近几次局部战争中的广泛使用与优异表现,掀起 了世界范围内无人作战飞机的研究热潮,而与其相关的包括微 电子、光电子、微机电、控制、计算机、信息处理、通信与 网络、隐身、新材料、动力等高新技术的迅猛发展,为无人作 战飞机的发展和应用奠定了坚实的技术基础。 • 目前,美、英、法、德等国都先后提出其无人作战飞机研究方 案和技术验证计划,但各国的无人作战飞机多数尚处于论证、 研制和试验阶段, 预计无人作战飞机可能将于2015到2025年 投入实战应用。
6
1. UCAV发展背景 2. UCAV研制计划 3. UCAV发展方案 4. UCAV作战使用 5. UCAV性能要求 6. UCAV关键技术 7. UCAV系统组成 8. 未来与展望
7
国外攻击型无人机一览表
任务载荷 (kg)
内340.2 外1360.8 91 27.2 136
起飞重量 (kg)
无人作战飞机 UCAV
无人驾驶飞行器设计研究所
1. UCAV发展背景 2. UCAV研制计划 3. UCAV发展方案 4. UCAV作战使用 5. UCAV性能要求 6. UCAV关键技术 7. UCAV系统组成 8. 未来与展望
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1. UCAV发展背景 2. UCAV研制计划 3. UCAV发展方案 4. UCAV作战使用 5. UCAV性能要求 6. UCAV关键技术 7. UCAV系统组成 8. 未来与展望
3
1. UCAV发展背景
• 从上世纪20年代至今,空战的主角一直是有人驾驶的作战飞机, 它们是空中作战与对地攻击的主力。 • 随着作战飞机所采用技术的提高,战斗机变得越来越昂贵;同 时空战武器和一体化防空系统的飞速发展,使有人驾驶飞机和 飞行员的生存环境更恶劣,作战代价更高,战争损耗与政治风 险难以承受。 • 为此,在现代战争中努力确保在“打赢”的前提下将参战人员 的伤亡减少到最低限度甚至是“零伤亡”,同时大幅度地降低 战斗机的成本就成了各国军方追求的目标。 • 因此,发展性价比高、实现“零伤亡”作战思想的无人化作战 飞机装备,不仅是军事上的需求,更是政治上的需要。
45
8.未来与展望
• 由于存在驾驶员生理因素的这根“短板”的限制，有人战斗
机与导弹组合的这种航空武器性能潜力已经发挥到极限，为
了继续保持空军优势，必须研究新的航空武器系统，而UCAV 无疑是其中最具潜力的一个方向。
• 随着技术的发展，无人机通过携带攻击武器并逐渐演化为具
有自主攻击能力的UCAV是完全可能的。 • 作为有人战斗机的重要补充力量，它的出现必定会带来作战 思想和作战模式的巨大变革，并对未来高技术战争产生深远 的影响。
36
2）自主飞行导航技术
• 惯性导航系统（INS）
• 全球定位系统（GPS） • 地形参考导航（TRN） • 恒星导航 • 北斗
37
3）小型高效制导武器技术 4）抗干扰宽带通信技术
5）目标信息获取与融合技术
6）人工智能技术
7）与它机的任务协同技术
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1. UCAV发展背景 2. UCAV研制计划 3. UCAV发展方案 4. UCAV作战使用 5. UCAV性能要求 6. UCAV关键技术 7. UCAV系统组成 8. 未来与展望
续航时间 (h)
作战半径 (km)
实用升限 (m)
侦察制导 模式
天球光电传感器、 SAR雷达 电视/前视红外， 激光测距/指示 电视/前视红外
战斗部类型 海尔法导弹，毒刺导弹 宝石路炸弹，JDAM, LOCAAS，长钉导弹 巴特导弹，毒蛇出击导弹 25毫米火炮（可行性研究） 海尔法导弹，火箭弹
国别
捕食者B
9
• MQ-9收割者
MQ-9收割者
10
2)诺斯罗普·格鲁门公司正在改进使其具有攻击能力 的RQ-4A“全球鹰”；
11
3)波音公司的X-45无人作战飞机;
12
X-45A首飞
13
X-45A投弹试验
14
4)诺斯罗普·格鲁门公司为美国海军研制的X-47无人 作战飞机;
15
X-47B首飞
16
X-47B系统介绍
43
各类传感器
信息融合 导航管理
自主攻击任务系统
飞行控制系统 任务规划 航路规划 飞行器管理系统
传感器管理
信息融合 导航管理
火控解算 武器管理
态势评估
动力系统
战术管理 通信管理
火控解算 武器管理 武器系统
地面指挥 控制系统
自主攻击与决策系统基本构成框图
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1. UCAV发展背景 2. UCAV研制计划 3. UCAV发展方案 4. UCAV作战使用 5. UCAV性能要求 6. UCAV关键技术 7. UCAV系统组成 8. 未来与展望
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4. UCAV作战使用
UCAV性能潜力： 大过载机动性能
高隐身性能
长续航性能 UCAV应用领域： Dull 枯燥 Dirty 恶劣 Dangerous 危险
27
1)压制敌防空系统(SEAD);
a. b. 沿途无障碍压制（Peremptive SEAD） 灵敏反应压制（Reactive SEAD）
47
谢 谢
48
35
6.UCAV关键技术
1）飞行平台技术 • 大过载机动性能
• • • • • • • • 高升力气动布局设计 气动剪裁高效结构设计 大过载发动机设计 大迎角飞行控制 气动/隐身一体化气动布局设计 隐身结构与材料 高隐身进/排气系统 非常规控制舵面设计与控制效能分配
• 高隐身性能
• 长续航性能
• 机载系统可靠性 • 发动机连续工作可靠性
• 无人机的研究与发展有着长远的历史,但在漫长的岁月中,除 靶机之外的无人机发展缓慢。 • 无人机直接应用于战争始于20世纪60~70年代的美越战争。 • 以色列人在两次中东战争中创新地使用了无人机,树立了用无 人机支援地面作战的典范,此后无人机得到了广泛的关注。 • 2001年6月，美军给“捕食者”加装了“地狱火”导弹，使其 具有侦察攻击双重功能。并于2001年10月17日在阿富汗首次 实施了“捕食者”的直接对地打击，开创了无人机直接进行 作战的先河。 • 在近几次局部战争和地区冲突中,特别是在最近的伊拉克战争 中,美英联军的无人机正式成为攻击力量之一,并形成了大中 小、高低空、远中短程无人机配套使用,承担侦察、监视、干 扰、欺骗(诱饵)、战场评估、通讯中继、对地支援以及对地 攻击等多种任务,在整个作战过程中起到了重要的作用。
2)大过载与高机动性
3)隐身性 4)多用途 5)经济可承受性
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控制站功能要求：
1)规划功能
2)操作功能 3)人机系统接口功能 4)通讯功能 5)操作员训练功能
6)自检测功能
7)故障隔离功能
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无人作战飞机的武器： a) b) c) d) e) f) g) 联合直接攻击弹药JDAM 激光制导炸弹 灵巧炸弹(SDB) 先进反辐射导弹 反坦克导弹 “低成本自主攻击系统”(LOCAAS) 空空导弹及定向能武器
45 >5 16
330 28 125
6 >0.5
200 15 300
DAR
“台风” “云雀”
70
50 25
120
150 120
>3
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150
3000
4000
毫米波或反辐射
毫米波雷达导引头 反辐射
破片杀伤
聚能杀伤 破片杀伤 德国
100
4575
8 南非
2. UCAV研制计划
美国： 1)通用原子公司改进使其具有攻击能力的RQ-1“捕食 者”;
4536
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13720
猎人 影子200 火力侦察兵 LOCAAS 麻雀 K-100 哈比
726 148 1202 38.6
11.6 4 5
267 126 278 185
4572 4572 5791
美国
激光雷达图像匹ຫໍສະໝຸດ Baidu 5000 电视/前视红外 图像制导 4575 反辐射
多种，自杀式 轻标枪，博尼斯制导炸弹 反坦克 HE破片式杀伤 法国 以色列
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2)纵深精确攻击（Precision Deep Strike）
29
3)夺取制空权（Air-Superiority）
规避失败
规避成功
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其它使用要求：
1) 携带武器完成攻击任务;
2)可在危险作战环境中替代有人机,如轰炸生产、储存化学武器 和生物武器的工厂和仓库等; 3)作为满足滞空时间、生存性和飞行高度等要求的经济型空中 监视平台;
3)具有隐身性;
4)多用途; 5)应具有较高的智能化水平和自动化程度; 6)其机载航空电子设备、推进系统、任务载荷应具有 较高的自动化、可靠性水平,并具有较小的体积和重量 等。
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1. UCAV发展背景 2. UCAV研制计划 3. UCAV发展方案 4. UCAV作战使用 5. UCAV性能要求 6. UCAV关键技术 7. UCAV系统组成 8. 未来与展望
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5)洛克希德·马丁公司将F-16飞机改装为无人作战飞 机;
18
6）欧洲：神经元
19
7）德国：梭鱼
20
8）意大利：天空（Sky-X）
21
9）俄罗斯：鳐鱼
22
10）以色列：埃塔
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1. UCAV发展背景 2. UCAV研制计划 3. UCAV发展方案 4. UCAV作战使用 5. UCAV性能要求 6. UCAV关键技术 7. UCAV系统组成 8. 未来与展望
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• 美国空军已把无人作战飞机设想为用于攻击任务、与有人驾
驶的战斗机/轰炸机和巡航导弹并肩协同作战的攻击武器,作 为实现“零伤亡”作战思想及高价值、技术先进的有人平台
的替代物,将逐渐成为对敌“软杀伤”和“硬杀伤”的有力武
器。 • 而针对我国的国情,无人作战飞机系统作为一种新的武器系统 概念,符合武器装备信息化、智能化、隐身化、微型化的发展 趋势。 • 因此无人战斗机必将是我国武器装备发展的方向之一,也必将 成为我军一种新型的空中力量。
4)作为C4ISKR系统中的一员,空战中配合有人机作战.
32
1. UCAV发展背景 2. UCAV研制计划 3. UCAV发展方案 4. UCAV作战使用 5. UCAV性能要求 6. UCAV关键技术 7. UCAV系统组成 8. 未来与展望
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5.UCAV性能要求
1)能够进行全高度(低、中、高空)、长时间的飞行; 2)具有大过载与高机动性;
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7.UCAV系统的组成
飞机动力系统
自主飞行控制系统 信息处理与传输系 统 目标探测系统 武器系统及各种任 务载荷
机 载 任 务 设 备
无 人 飞 行 器 平 台
目标识别系统
信 息 内 部 处 理
精确导航定位系统 自主起降与航行系 统 空域管理系统
自主攻击决策系统
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无人飞行器平台特点： 1) 高高空、远距离、长航时
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3. UCAV发展方案
1)现有无人机改造为无人作战飞机
2)现有有人驾驶战斗机改造为无人作战飞机
3)针对无人作战飞机的作战要求全新设计
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1. UCAV发展背景 2. UCAV研制计划 3. UCAV发展方案 4. UCAV作战使用 5. UCAV性能要求 6. UCAV关键技术 7. UCAV系统组成 8. 未来与展望
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• 正是无人机在近几次局部战争中的广泛使用与优异表现,掀起 了世界范围内无人作战飞机的研究热潮,而与其相关的包括微 电子、光电子、微机电、控制、计算机、信息处理、通信与 网络、隐身、新材料、动力等高新技术的迅猛发展,为无人作 战飞机的发展和应用奠定了坚实的技术基础。 • 目前,美、英、法、德等国都先后提出其无人作战飞机研究方 案和技术验证计划,但各国的无人作战飞机多数尚处于论证、 研制和试验阶段, 预计无人作战飞机可能将于2015到2025年 投入实战应用。
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1. UCAV发展背景 2. UCAV研制计划 3. UCAV发展方案 4. UCAV作战使用 5. UCAV性能要求 6. UCAV关键技术 7. UCAV系统组成 8. 未来与展望
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国外攻击型无人机一览表
任务载荷 (kg)
内340.2 外1360.8 91 27.2 136
起飞重量 (kg)
无人作战飞机 UCAV
无人驾驶飞行器设计研究所
1. UCAV发展背景 2. UCAV研制计划 3. UCAV发展方案 4. UCAV作战使用 5. UCAV性能要求 6. UCAV关键技术 7. UCAV系统组成 8. 未来与展望
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1. UCAV发展背景 2. UCAV研制计划 3. UCAV发展方案 4. UCAV作战使用 5. UCAV性能要求 6. UCAV关键技术 7. UCAV系统组成 8. 未来与展望
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1. UCAV发展背景
• 从上世纪20年代至今,空战的主角一直是有人驾驶的作战飞机, 它们是空中作战与对地攻击的主力。 • 随着作战飞机所采用技术的提高,战斗机变得越来越昂贵;同 时空战武器和一体化防空系统的飞速发展,使有人驾驶飞机和 飞行员的生存环境更恶劣,作战代价更高,战争损耗与政治风 险难以承受。 • 为此,在现代战争中努力确保在“打赢”的前提下将参战人员 的伤亡减少到最低限度甚至是“零伤亡”,同时大幅度地降低 战斗机的成本就成了各国军方追求的目标。 • 因此,发展性价比高、实现“零伤亡”作战思想的无人化作战 飞机装备,不仅是军事上的需求,更是政治上的需要。
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8.未来与展望
• 由于存在驾驶员生理因素的这根“短板”的限制，有人战斗
机与导弹组合的这种航空武器性能潜力已经发挥到极限，为
了继续保持空军优势，必须研究新的航空武器系统，而UCAV 无疑是其中最具潜力的一个方向。
• 随着技术的发展，无人机通过携带攻击武器并逐渐演化为具
有自主攻击能力的UCAV是完全可能的。 • 作为有人战斗机的重要补充力量，它的出现必定会带来作战 思想和作战模式的巨大变革，并对未来高技术战争产生深远 的影响。
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2）自主飞行导航技术
• 惯性导航系统（INS）
• 全球定位系统（GPS） • 地形参考导航（TRN） • 恒星导航 • 北斗
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3）小型高效制导武器技术 4）抗干扰宽带通信技术
5）目标信息获取与融合技术
6）人工智能技术
7）与它机的任务协同技术
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1. UCAV发展背景 2. UCAV研制计划 3. UCAV发展方案 4. UCAV作战使用 5. UCAV性能要求 6. UCAV关键技术 7. UCAV系统组成 8. 未来与展望
续航时间 (h)
作战半径 (km)
实用升限 (m)
侦察制导 模式
天球光电传感器、 SAR雷达 电视/前视红外， 激光测距/指示 电视/前视红外
战斗部类型 海尔法导弹，毒刺导弹 宝石路炸弹，JDAM, LOCAAS，长钉导弹 巴特导弹，毒蛇出击导弹 25毫米火炮（可行性研究） 海尔法导弹，火箭弹
国别
捕食者B
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• MQ-9收割者
MQ-9收割者
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2)诺斯罗普·格鲁门公司正在改进使其具有攻击能力 的RQ-4A“全球鹰”；
11
3)波音公司的X-45无人作战飞机;
12
X-45A首飞
13
X-45A投弹试验
14
4)诺斯罗普·格鲁门公司为美国海军研制的X-47无人 作战飞机;
15
X-47B首飞
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X-47B系统介绍
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各类传感器
信息融合 导航管理
自主攻击任务系统
飞行控制系统 任务规划 航路规划 飞行器管理系统
传感器管理
信息融合 导航管理
火控解算 武器管理
态势评估
动力系统
战术管理 通信管理
火控解算 武器管理 武器系统
地面指挥 控制系统
自主攻击与决策系统基本构成框图
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1. UCAV发展背景 2. UCAV研制计划 3. UCAV发展方案 4. UCAV作战使用 5. UCAV性能要求 6. UCAV关键技术 7. UCAV系统组成 8. 未来与展望
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4. UCAV作战使用
UCAV性能潜力： 大过载机动性能
高隐身性能
长续航性能 UCAV应用领域： Dull 枯燥 Dirty 恶劣 Dangerous 危险
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1)压制敌防空系统(SEAD);
a. b. 沿途无障碍压制（Peremptive SEAD） 灵敏反应压制（Reactive SEAD）
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6.UCAV关键技术
1）飞行平台技术 • 大过载机动性能
• • • • • • • • 高升力气动布局设计 气动剪裁高效结构设计 大过载发动机设计 大迎角飞行控制 气动/隐身一体化气动布局设计 隐身结构与材料 高隐身进/排气系统 非常规控制舵面设计与控制效能分配
• 高隐身性能
• 长续航性能
• 机载系统可靠性 • 发动机连续工作可靠性