无人机未来会飞向哪里?解读现代无人机如何在低成本和高性能之间取得最佳平衡。

靶机:空对空武器系统的“磨刀石”
“火蜂”无人机。
据外媒报道,8月25日,美国奎托斯防务与安全解决方案公司启动了最新多用途无人机“空狼”的飞行测试。这种无人机可以携带各种有效载荷,执行各种任务,与“火焰喷射”无人机高度相似。这使得无人机这个空对空武器系统的“磨刀石”再次进入人们的视野。
三个月前,相关国家在英国赫布里底试验靶场举行了一次防空反导训练,Banshee、Milac、Firejet等各种靶机相继亮相。
纵观各国靶机的发展情况,现代靶机如何在低成本和高性能之间寻求最佳平衡,请看相关解读。
意大利米拉奇)40无人机。
空中“磨刀石”的重要性日益凸显。
1933年,英国出了第一批无人驾驶无人机“蜂王”。1940年左右,美国也加入了无人机的研发。当时无人机主要用于检验防空火力的有效性。
载人无人机的发展历程概括为四个阶段:创造、发展、丰富完善、全面发展。每个阶段都有其标志性的产品。80年来,从最早的遥控靶机,到专门设计的低速、亚音速、超音速等巡航靶机,再到退役战斗机改装的全尺寸实物靶机,靶机家族越来越庞大。
截至目前,世界各国研制生产的固定翼和旋翼靶机已超过300种,部分经典靶机产量上万架。
21世纪,各种试验和训练对靶机的数量和质量要求越来越高。尽管虚拟目标技术已经逐渐成熟并得到应用,但它仍然是检验和评估空空武器系统性能和杀伤效果、验证仿真所得数据有效性的最佳途径。从某种意义上说,无人机仿真的逼真度和充分性直接决定了试验鉴定的水平,影响着空空武器系统的作战效能。
二战后,美国有30多家公司投入了靶机的研发,现在已经形成了完整的靶机研发体系,可以更好地满足其使用要求。俄、英、法等国也大力推进靶机的研发,在技术、资金、人员等方面提供保障,不断完善靶机的谱,形成了性能先进、独具特色的靶机系列。
去年6月,相关机构预测2025年全球无人机市值将比2020年增长7.6%。这也反映了全世界对无人机的需求越来越大,投资越来越多的趋势。
英国“女妖”高速无人机。
形神兼备,教战士“狩猎技巧”
靶机主要由平台、载荷等设备组成。
一般使用的平台都配有动力装置、飞行控制系统等。可由地面控制站控制或自动引导按预定航线飞行。
有效载荷主要是各种任务设备,包括电子战设备、雷达/红外增强器、箔条/红外诱饵投放装置、脱靶量指示器等。负责目标特性的模拟。其他设备包括拖曳目标和发射和回收装置。
动力装置是靶机的“心脏”,决定了它的运动特性和机动性;飞控系统是无人机的“大脑”,根据地面控制站的指令或预定程序决定无人机的飞行路线和模式;目标模拟设备等任务载荷是“形状”,决定了模拟的逼真度。
无人机要想扮演对手威胁目标的角色,就必须看起来像鬼一样。“相似性”,即雷达和红外探测设备呈现的外观大小、姿态、机动等特征,应与威胁目标接近;“神似”是指隐身性能、光电对抗能力、空域范围、战术运用等方面的特点。应该和对手的威胁目标相匹配。
由Uni开发的无人机
1965年在美国首飞的Chukar无人机是一种亚音速无人机,后来推出了更多的新型无人机。BQM-74F于2006年投入使用。与1993年开始服役的BQM-74E相比,其气动布局和推进系统都得到了改进,飞行速度、高度、续航能力和机动性都得到了提高。它采用综合航电系统和航迹点导航的标准工作模式,通过数据链可以随时调整飞行状态。QF-16全尺寸无人机由美国退役的F-16 Hayabusa改装而成。可根据需要选择有人驾驶或遥控操作模式,并配有自毁系统,可防止无人机失控引发事故。
“女妖”系列无人机是英国一家国防系统公司的产品。女妖BTT-3是一种亚音速无人机,主要用于训练导弹和其他防空武器。有多种飞行模式可供选择。2019年,“女妖”NG高速无人机出现,飞行高度超过12000米,机动过载高达9G,可以逼真模拟反舰导弹飞越海面。
意大利Mirach系列无人机原本是一款低速无人机。80年代初,Milac 100亚音速多用途无人机问世。整个系统验收后,最高飞行高度12500米,掠海飞行高度低至3米,可模拟各种目标,支持编队飞行。2017年在巴黎航展上首次亮相的Milac 40,通过采用商用发动机,大幅降低了成本,更具灵活性和可支持性。
纵观各国无人机发展现状,有以下特点:——
与潜在对手的武器装备保持同步。无人机是真实威胁的真实模拟。一般潜在对手的武器装备怎么发展,无人机就会同步发展。从20世纪60年代开始,美国的各种靶机从最初的模拟米格-15到米格-21,再到80年代机动性能突出的米格-29。后续发展的路径非常清晰。随着航空电子设备的改进,以及干扰吊舱和隐身措施在战斗机中的广泛使用,目标飞机已经从运动特性和结构特性的模拟转向雷达特性和对抗性能的模拟。
新研专用与退役改装有机结合。靶机研制的技术路径主要有两条:——研制新型专用靶机或用退役飞机改装靶机。特别是用退役飞机改装靶机,具有仿真逼真度高、承载能力强、杀伤效果评估可信可靠等优点。美、俄等国强调“变废为宝”,发展全尺寸靶机,如美军的QF-4、QF-16,俄罗斯的M-23。通过专用靶机和全尺寸靶机的配合,可以很好地满足航空武器装备测试评估和部队训练的需求。
遵循通用化、模块化、系列化的原则。加强通用模块化部件设计,引入系列化产品,是提高目标飞机互操作性、适应性和保障性的重要途径。发展通用靶机和三军通用地面控制系统,可以避免重复建设,使运维更容易。2008年,英国国防部开始实施“综合空中目标服务”计划,初步研制出“巫毒”等4种靶机,以满足未来20年三军的防空训练需求。在需求和技术的双重作用下,无人机通常是在原有基础型号的基础上衍生而来,如美国的“火蜂”系列和法国的CT系列。
在低成本和高性能之间取得平衡。现代无人机作为一种易耗设备,如何保证能“买得起”是一个无法回避的问题。在统一处理的基础上,世界各国重点发展多用途靶机,发展通用模块化设备部件,建立多靶机组合仿真概念,以缩短研究周期,构建高效、高性价比的靶机体系。5GAT的开发充分体现了以技术创新为基础的理念
随着具有隐身等特性的第五代战斗机陆续服役,研制相应的目标机势在必行。同时,科研人员要未雨绸缪,前瞻未来空战的发展和下一代战斗机的关键技术,拓展无人机的功能。这两个方面共同决定了无人机未来的发展路径。
体现超音速和高机动性的运动特点。通过改进发动机性能和机身材料结构,第五代战斗机一般可以实现超音速巡航,并借助矢量推力技术,具有较高的机动性。呼之欲出的第六代战斗机,通过采用自适应循环发动机、全翼身融合、高升阻比设计等技术,将进一步提高飞行速度,在各种高度和姿态下具有敏捷的机动性。未来靶机的发展必须与该型战斗机的研发保持同步,采用高推重比发动机、复合材料和飞行推力综合控制技术等。从而获得超音速、高机动、高加速度的特性,并保证能够模仿该类战机的“捕食技能”。
获得模拟各种目标特征的能力。下一代战斗机将大量采用数字设计、3D打印、微电子等先进技术。通过传感器、通信、电子战系统的整体优化,多功能软硬件的灵活配置,将实现不同功能的快速切换。未来,无人机也将效仿。根据先进战斗机的类似性能,重点研发模块化、多功能的仿真设备和多用途无人机,从而提供全速域、全空域、隐身等目标特性的仿真能力。
实现智能集群控制和自主控制。在数据、网络、云计算等技术的支持下,下一代战斗机的态势感知能力将得到大幅提升。通过采用开放式体系结构的作战管理和武器扩充和使用系统来提升系统能力。目前,一些国家正在开发基于人工智能(AI)辅助决策和自动驾驶技术的无人机自主核心系统,以实现更高效的人机合作,完成各种任务。未来靶机的发展也需要及时跟进,研发智能通用地面控制站,依托高性能计算系统和远程指挥控制数据链,在获得分布式态势感知和智能决策能力的基础上,更加逼真地模拟这种战斗机。
提供一个虚实结合的模拟目标和环境。未来空战将呈现出有人系统和无人系统跨域联合、协同作战的新形式。基于物联网的下一代战斗机将可能支持互操作性,具备指挥控制无人机机群和配合地面战场系统的能力。这一点在美军的“忠诚僚机”项目和俄军的“猎人”无人机项目的演示中都有所体现。
为了适应未来空战的发展,未来靶机的研制将需要考虑这些场景的逼真显示,使靶机在与无人机关键技术的相互验证和转化中不断扩展能力和完善功能,研制出可融入电子战、网络战等环境并支持智能组合应用的靶机系统, 从而为试验鉴定和部队训练提供更真实的目标和环境,使空空武器系统经过反复打磨,成为“目光锐利”的优秀防空反导技能。
来源:解放军报

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