无人武装直升机火力控制系统技术分析

无人武装直升机火力控制系统技术分析

摘要：该文结合无人武装直升机的作战任务，给出其火控系统功能、组成和结构框架，对相关火控关键技术进行分析，提出在该领域应重点开展的研究项目，用于支持未来无人武装直升机火控系统的研制和作战使用。

关键词：无人武装直升机火力控制关键技术

中图分类号：v 271.4 文献标识码：：a 文章编号：1674-098x （2013）03（c）-00-03

军用无人直升机（vtol），是指由无线遥控设备或飞行程序控制装置操纵的非载人军用直升机。它不仅拥有同“捕食者”、“全球鹰”等固定翼无人机相近的功能，而且由于起降便捷、机动性好，作战用途更加广泛，具有非常可观的发展前景和作战潜力。目前，全世界约有十几种无人直升机在军中服役，广泛运用于侦察监视、通信中继、扫雷测绘等方面。随着技术的发展，火力强、载弹量大、具备对空、对地攻击能力，可与现役武装直升机共同参与作战的无人武装直升机（又称无人武装作战旋翼飞机，ucar）正逐渐成为陆军武器装备的研究重点之一。

该文通过对国外无人武装直升机（ucar）相关研究计划进行技术分析，给出我国未来发展的无人武装直升机（ucar）武器火控系统的设备组成、技术研究内容，可供项目决策使用。

1 国外研究情况

美国非常重视无人武装直升机（ucar）研制工作，已引起了世界

关注美国陆军与美国国防部高级预研计划局（darpa）于2002年5月启动了无人武装直升机（ucar）项目。按照预想，ucar要成为美陆军航空兵自直升机服役以来最革命性的装备。武装直升机与无人驾驶旋翼机的联合作战已引起军用直升机作战理论的重大变革。1.1 美军ucar概念

美军ucar系统组成描述如下：ucar平台与有人驾驶直升机相近的白天/夜间、复杂气象条件下的飞行能力（速度、距离、续航时间）；可全球快速部署；模块化的有效载荷；增强的战场抗损性；经济可承受（飞行费用、训练维护费用）；有一定的扩展能力。指挥与控制：可由地面与空中的多种平台（包括有人驾驶直升机、车辆、uav）指挥与控制；平台自主任务规划（包含实时重规划）；自动任务操作（侦察、攻击）；与有人驾驶直升机协同作战；低高度自主飞行。传感器：白天/夜间、复杂气象条件下完成：多谱目标探测；分布式合作目标探测；bda、iff；远距目标识别；高可靠性。武器分为：导弹、火箭弹、炮致命性武器及非致命性武器。

1.2 用途及功能

ucar的设计用途及功能如下：目标侦察；空中监视；雷区探查；对敌攻击；战损评估；电子对抗。

1.3 用户需求

美陆军在ucar项目中需要弄明白的问题包括：ucar将把何种能力带入战场，该系统将如何管理，满足攻击、侦察、瞄准和通信中继需要的ucar是多用途平台还是专门任务平台等。在项目论证阶

段，美陆军首先要求ucar必须达到的技术完备等级（trl）为7级。

1.4 发展思路

darpa认为，ucar代表着美国无人机未来的发展。ucar的使用环境设想是在适合于陆军的低空环境，比ucav（无人战斗机）复杂得多。与ucav相比，ucar侧重于验证一名操控人员操作多架无人机的概念。结合用户需求，daapa在ucar项目中，要求验证：ucar

的战场生存力，特别是低空执行任务时；要求该机既要买得起也要用得起；与美陆军其他有人驾驶和无人驾驶装备的互操作能力；能自主地进行任务规划和协同作战；具有实时识别并摧毁目标的能力。

ucar技术上的挑战在于自主性。“完全自主”指的是不需要人的输入就能执行任务并决策，如果环境发生变化，还能根据变化来决定如何行动。但ucar肯定达不到完全自主，它将是半自主的。出于技术完备性要求的考虑，ucar项目验证的只是有人驾驶系统的辅助；在中长期，应能按预先设定的程序半自主地完成任务；而在远期（2020—2025年以后），则应该能从头至尾完全自主地完成任务，当然仍需要人员的监控。

1.5 项目要求

ucar整个项目计划初步分为概念论证、设计评估、系统研制和系统成熟等四个阶段，希望通过8年时间达到预期的技术成熟阶段，项目结束时要求技术成熟到可以转入全尺寸系统的开发与演示（sdd）阶段，最终发展成为一种具有垂直起降、自主操作和指挥

控制能力的飞行器。

第一阶段波音、洛克希德·马丁/贝尔直升机、诺斯罗普·格鲁门及西科斯基/雷神4个小组各获得一份300万美元的合同，为期一年。该阶段要求开展结构开发、权衡研究、风险降低方案设计和性能定义。第一阶段结束时将选出两个小组进入第二阶段。美国陆军在第一阶段合同中没有给出很详细的要求，只是提出了最高目标，共有4条：ucar能全球使用；能在居民区上空安全使用；从空中和地面都能指挥与控制；使用jp8燃油。经评估，洛·马公司和诺·格公司进入ucar计划的第二阶段，主要从事设计方案的优化及评估。此时，darpa对ucar计划又增加了一项新的要求，即ucar 必须达到90%或更高的可用度。第二阶段将持续9个月，将完成初步设计评估。按照第二阶段的合同，合同商必须制造出地面原型机和完成几项验证，包括生存性和有人/无人编队验证等。最后选出一个竞争小组进入第三阶段。第三阶段是系统开发阶段，约持续两年，其间将完成关键设计评审，有两架验证机同时进行试飞计划。第四阶段为系统成熟阶段，其间将有第三架验证机加入试飞。

1.6 技术关键

darpa列出的ucar的关键技术有：

（1）有人机/无人机联合作战系统的综合设计技术。ucar采用的是一名操控人员（可以在空中，也可以在地面）操作多架ucar的联合作战模式，系统设计必须考虑充分发挥有人机、无人机的性能特点，尽量让ucar执行高危险性的任务，尽量降低有人平台的危

险性。

（2）自主地在低空飞行、工作并生存。美陆军所指的低空是离地150 m，当今的无人机还没有飞这么低的，由此带来的难题是如何与其他无人机和有人驾驶飞机联络，以及如何规避地面障碍物等。可能解决办法是采纳一组被动的地形和态势感知辅助措施，并利用现有的主动规避系统技术。

（3）必须在目标识别和时敏目标攻击方面有大的提高。ucar的关键技术是目标识别，要求其提供的目标图像的效果要求比目前的无人机系统更好。目标截获将通过多种类型的传感器来实现，这些传感器可能是ucar本身携载的，也可以是来自其他系统。darpa设想ucar的传感器系统为模块式的，可以根据任务需要随时更换，其携载的武器包括空射导弹、火箭和枪炮。尽量缩短从“信息链”到“火力链”的时间，实现时敏打击。

（4）寻求高智能化的自主任务系统技术，能在执行任务途中改变任务。在ucar中，人的作用是制订任务和武器投放，处在监督的位置，但不是中心的位置。完成该项功能要求的核心是以综合任务计算机为核心的先进而完备的电子系统为依托，通过智能化自主控制技术，实现对直升机任务控制、操纵、维护的自动化，从而大大减轻有人机操作人员的工作负荷，提高操纵功效和作战能力。例如，在进行侦察时，高智能化的自主任务系统能自动地进行全方位搜索和探测，并自动显示、记录、报告；侦察发现高价值目标时，可自动完成综合飞行/火力控制，实现时敏打击；任务目标更换时，