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原标题：如果中国研制航母无人战机需要突破哪些技术？ 最近有一些专家又在展望无人战机装备中国航母，使得外界不但对这种新型“机器人战机”兴趣倍增，也让很多国内的军事爱好者不禁揣测：中国未来的国产航母是否也能够装备类似的舰载无人战斗机？ 2012年11月，“中航工业杯第二届国际无人飞行器创新大奖赛”在珠海启动。当时中航工业的这个创意赛对飞行器外形不限，鼓励一切有价值的创新探索，无论是飞行原理还是气动布局方面的创新都行，只要求无人机能够依照自身动力飞行，能做飞行演示，最高奖金额15万元。而且这次竞技赛较上届更具挑战性，要求无人机能够凭借自身动力自主起飞，在空中自主飞行，在甲板上顺利着舰。一些敏锐的航空爱好者立刻意识到这些新的要求和航母有很大的关系。中航工业的相关人士甚至对记者透露，竞技赛就是以航母为目标，但“目前我国舰载无人机研发进度”尚在保密之中。 无人机的技术门槛很低，能够制作较为复杂航模的公司，就有了制作无人机的实力。但无人战斗机一下子就把门槛提高了不止10倍。因为无人机具备作战能力，就意味着其具有一定目标识别和自主攻击能力，这对无人机的观瞄系统（眼睛）控制系统（大脑）和通信系统（嘴巴耳朵）有了很严格的要求。一方面无人机要能够侦测到所要打击的目标，同时还需要向后方控制人员传回图像；另一方面在经过人工判定后，无人机可以接收到后方的指令，然后自行发起攻击行动或者在后方人员的操纵下展开作战行动。 舰载无人机并不是专为航母而产生的装备。现代一些先进的驱护舰水面舰艇装备舰载无人机已经很普遍。日本媒体在跟踪我海军编队西太平洋演练的时候，就拍摄到我军舰艇使用无人机的照片。但这些中型水面舰艇使用的舰载无人机，受限于舰艇平台的空间，以小型涡桨动力无人机和旋翼式无人机为主。舰载旋翼式无人机可以从直升机甲班垂直起降，而小型涡桨动力无人机只能以弹射方式起飞，然后通过阻拦网或者溅落在海上回收。这两类舰载无人机主要承担侦察、监视、预警、数据传输等功能，基本没有能力执行战斗任务。 航母这种大型平台，为装备大型具有作战和攻击能力的无人机奠定了基础。但技术难点在于，这种航母舰载无人战斗机，不但要具备一般无人战斗机的全部功能，还要有完全自主的航母起降能力。有人战斗机的航母起降已经是“刀剑上的舞蹈”，那么舰载无人战斗机的起降，技术难度可见一斑。从某种程度而言，航母舰载无人战斗机，其智能可能不止在攻击作战上，而且也包括“拟人”态中对飞行器的精巧操作。 因此，航母使用的舰载无人战斗机，研制成本极高且开发过程极为复杂。如果中国想在航母上装备类似X-47B的无人战斗机，必须取得五大技术突破。 第一是先进气动外形设计。从X-47B的外形我们就可以看出，航母舰载无人战斗机为了实现隐身、大航程、攻击/空中格斗的需要，采用了一系列先进的气动外形设计。X-47B号称“全身全频谱”隐身性能，机体设计采用类似于B-2隐身轰炸机的无尾飞翼布局，机翼后缘与B-2一样，呈现多折线后缘，呈W形，这种后缘设计还最大限度地增加了翼根的弦长，保证武器舱和发动机的安装，并且增大了翼根结构强度，有利于减轻结构受力和重量。由于X-47B是无人机没有乘员舱，因此采用了机背埋入式进气道，进气口设置在机背，然后向下进入发动机，减少唇口反射波的强度，并将反射波集中在少数几个方向上。再加上在进气道采用吸波材料及发动机屏蔽格栅，会更进一步增强隐身性能。不仅如此，飞翼式布局内部装载布置紧凑，各种机载设备均顺着机翼轴心线沿展方向布置，并与机翼的气动载荷分布基本一致，结构设计简单，可进一步减轻机翼梁等主承力结构的质量。结构重量的降低，会大大增加飞机的有效载荷，意味着可以装载较多的燃料、武器及机载设备，从而具备更大的航程，执行更多的任务。 从美国X-47B、英国“雷神”和法国“神经元”这几种无人战机对比来看，机背埋入式进气道+飞翼设计，几乎成为了这类无人作战飞机的共同选择。根据美国一些媒体的猜测，中国沈飞也在发展中国的重型无人攻击机项目，而且外形与美国的X-47B 类似，近期将可能进行飞行测试。2011年9月，在中国航空工业集团举行的无人机模型竞赛上，沈飞除了首次曝光了歼-31战斗机的模型之外，还推出了一款新型飞翼式无人攻击机“天弩”的模型。因为“天弩”的外形与美国X-47B 类似而引起了广泛的关注。美国军事专家理查德 费舍尔表示，从外表上看，这种无人机与美国诺斯罗普-格鲁曼公司生产的X-47B 无人机以及波音公司生产的“幻影线”无人机应属同一个等级。据此美国有分析家也在猜测沈飞正在设计一款无人攻击机，翼展为15米，机身长度为11米，采用与波音公司“幻影线”无人机类似的飞翼式布局。再联系沈飞在以前珠海航展上推出的“暗剑”无人战斗机模型，可以看出沈飞在无人作战飞机领域的雄心壮志。在中国已经具备设计第四代战机的基础上，结合国内强大的飞行设计队伍和风洞测试平台，完全具备开发隐身飞翼式无人战斗机的能力，甚至中国的军工设计人员还有可能将一些有中国特色的创新融合到舰载无人战斗机的设计上。 当然，气动外形的设计只是研发舰载无人战斗机第一步。第二是先进飞控技术。到了这一步，才真正触及无人战斗机的技术难点。早期的无人机是遥控驾驶飞行器，它是由地面遥控飞行的，它的飞控系统相对简单的多；随着相关技术的不断发展，使开发全自主飞行的无人机已成为可能。任务越复杂的无人机，飞控难度就越高。而航母舰载无人战斗机飞控技术，无疑代表了这一领域的“皇冠上的宝石”。 航母舰载无人战斗机飞控技术挑战贯穿于起飞、巡航、作战、返航和降落的全过程。从起降上来看，舰载无人战斗机要在移动和起伏的航母平台上依靠电磁弹射器起飞，和在陆地机场起飞有很大的差别。在弹射阶段，飞控的作用还不是特别大，毕竟对于有人舰载机来说，弹射阶段飞行员的操作也很少。关键在于弹射出去后该怎么办。舰载无人机一旦弹射出去，其飞控设备必须准确地知道自己速度、位置和高度的精确数值，从而为控制姿态提供依据。这里面就涉及到无人机的精确定位和测高、测速手段。同时，飞控系统还要应对外界气象条件如侧风对自身飞行的干扰。在获得自身和外界的状态后，无人机的飞控计算机必须马上控制发动机和飞行舵面，控制无人机成功起飞离舰，然后根据预定的航线向作战区域前进。 在巡航状态中，过去传统的无人机飞行航路是由地面人员根据环境信息和飞行要求手工或者软件设计出来，在无人机没有起飞的时候装载到无人机飞控中。这种方式无人机飞行航路在起飞前已经固化。然而舰载无人战斗机的任务要复杂的多，完全有可能像有人舰载战斗机那样，临时受领新的任务从而前往另外一个目标空域。因此舰载无人战斗机的飞控设备具有在空中调整航路的功能。而无人机临时调整航路，则是要通过传感器对环境变化的反馈更新后，飞控计算机要在相应时间内根据一系列算法对航路进行规划设计。无人机实时航路规划是无人机集群配合、集群战术再规划、集群战术目标再制定等高级自主飞行的技术基础，是提高无人机的生存概率的一种最有效的手段。美国国防部2005年8月8日发布的最新版的无人机路线图，将无人机实时航路规划技术作为2005-2015年的重大研究课题被列出。很多媒体认为X-47B是能够自主作战的机器人战机，但实际上现有无人作战飞机智能还没有那么高，其所谓的“智能”更多是自主航线设计和自主攻击。 无人战机的作战状态，对飞控系统提出了更高的要求。无论是空中格斗作战还是对敌攻击，无人战机平台本身和目标都处于高度运动之中。飞控系统要能够根据迅速变化的战场环境，合理控制无人战机的空中机动态势，能够满足作战中大迎角、超机动、超低空飞行等非常规控制的要求。和有人战斗机相比，无人战斗机的飞控系统就不是简单的辅助飞行员操纵飞行员，而是要融合各种机载设备，从导航系统估计无人机的位置速度和姿态，在依靠制导系统处理无人机的轨迹，从而实时输出下一步的航线，同时控制系统在产生舵面信号控制无人机的姿态和速度，最终实现空中三维空间达到甚至超过有人战机的飞行性能。同时，对于无人战斗机，还需要考虑作战中飞行器战伤处理的问题。作战导致战机受损，是不可避免的，但飞行员操控受伤战机，具有人机合一的特点，不仅看仪表和各种指示，更依靠对飞机的直接接触，包括感官和躯体的亲身感觉，以及飞行经验。而无人战斗机的飞控设备要完全要依据来自飞行器上各种检测装置的数据，来做出“判断”，并能够进行自动处理损伤或者故障排除。 返回航母降落，无论是对于有人战斗机还是无人战斗机，都是事故率最高的环节。美国X-47B先是通过安装有X-47B无人机的全套航空电子设备和软件系统的F/A-18D“替代机”在“艾森豪威尔”号上成功完成拦阻着陆，然后又在2013年7月10日成功实现在布什号航母上成功着陆，但紧接着又组织两次试降，结果“好运不在”，均以失败告终，可见无人机航母降落的技术难度。美国的做法是使用高精度的精密GPS全球定位系统，来实现无人战机在航母上降落。但中国一方面难以使用美军的高精度GPS信号，另外即使中国的未来的北斗系统堪用，卫星导航在战时受到干扰的可能性也非常大。因此中国未来的舰载无人战斗机，除了使用卫星导航之外，必须在飞控系统中融合“视觉引导技术”，也就是利用机载红外或者可见光传感器获得图像，通过图像处理得到无人机导航定位姿态参数，来实现在航母上的安全降落。 第三是智能攻防一体化火控技术。根据美军的分类，无人机按照自主能力可分为ACL-1至ACL-10级（完全自主），像“捕食者”这类在伊拉克和阿富汗大放异彩的无人机，“智商”并不高，也就是初步具有对机体故障自我诊断和修复的能力，至于对地攻击，还需要后方人员的控制，也就是ACL-2的水平，也就谈不上复杂火控。从ACL-4级开始，无人机才有了比较完备的火控系统。而对于X-47B这类下一代舰载无人战机，则属于更为先进的ACL-6的水平，也就是无人机具备的多机应对突然出现的戚胁目标的功能。多架无人机在执行任务过程中，能够对突然出现的威胁目标，多机进行规避，并对该目标和已有的威胁进行排序，进行各无人机和目标之间的配对，各无人机分别完成自己的任务，并且可以互相共享态势信息。到了这一步，就需要舰载无人战机具有一定“智能”的，能够实施攻防一体化的自主火控系统。 这其中就涉及到多机协同多目标攻击的数据链技术、多目标攻击的威胁智能评估与排序、多机协同多目标攻击的智能空战决策、以及空空导弹智能化三维导引等技术。这里面除了数据链技术以现有水平就能满足需要以外，其他技术尚处于摸索和试验阶段。即便是X-47B也是以对地攻击为主要作战方向，等于降低了火控系统的研制难度。 第四是低成本大推重比涡扇技术。从美国来看，无人作战飞机用的涡喷/涡扇发动机往往是从民用发动机或有人驾驶军用飞机发动机衍生而来。例如美国X-47B就使用了原来为F-16研制的F-100衍变过来的F100-220U涡扇发动机。从舰载无人战机本身的特性和作战环境的特点来看，其发动机应该具有耗油率低、推重比大、研制采购成本低、易于维修、适合长期存放等特点。从中国现有军用飞机装备的发动机来看，适合在无人战斗机上使用的几乎没有。无论是俄罗斯的AL-31F还是国产的“太行”，都太大太贵，并不适合在无人战机上使用。反倒是中航工业2012年在珠海航展上披露“岷山”发动机研制计划，更符合无人战机的需求。根据中航工业的材料：“岷山”发动机最大起飞推力可达4700公斤力，具有推重比高、飞行包线宽、起动高度高、加速性能好等突出特点。“岷山”发动机在设计与制造方面采用了可靠性高、成熟度高的技术，充分利用了国内近年来在航空发动机研制方面形成的能力和基础，具有深厚的技术基础和强有力的技术保障。除了推力上比F100-220U的7200公斤要低以外，也算是现在国内目前比较适合无人战机的发动机。当然从整体上来说，中国军用航空发动机的水平和种类都无法和美国相比，“岷山”也是无奈的选择。 第五是信息安全技术。美国无人战机在阿富汗、巴基斯坦肆意杀伤无辜平民的时候，很多人都为这种不眠不休不需要军饷的杀人机器而感到恐惧。然而2012年美军绝密的“坎大哈怪兽”RQ-170无人机被伊朗捕获，外界才赫然发现，无人机的信息安全是如此重要。现在无人机根本无法做到完全自主作战，因此后方对无人机的控制和联系就至关重要。在战场上，无人机和后方的通信，完全有可能会遭到对方的干扰，从而导致控制的失效。更为可怕的是，类似美军RQ-170被捕获的事件证明，无人机指令和数据，有可能被对方攻击和破解，从而造成飞机损毁和任务失败，甚至可能使我方的无人战斗机被敌方控制和利用。因此无人战机必须采取最严密的网络安全技术和完善的自毁程序。 无人战机好是好，但不能忽视挡在前面的技术难关。尤其是智能化飞控、火控系统以及如何保证信息传输安全，都让各国研制无人战机的专家死了不少脑细胞。在发展航母舰载无人战机上，我们必须保持清醒的头脑。美国在航母上应用无人战机，是为了针对大纵深国家的渗透打击需要。即便是美国，X-47B在除了攻击以外，也赋予了侦察、预警等其他功能。因此如果中国在未来研制航母舰载无人机，未必要强求“攻击”“空战”的“战斗”属性，设置过高的目标，完全可以从容易突破的环节着手，从解决无人机在航母安全起降开始，先发挥无人机在预警、侦察、中继制导等方面的作用。 其他军事评论 从总体来看，田母神俊雄对中国空军的训练不大瞧得起。那么中国空军真实的水平是什么样，我们可以从公开的一些资料中研判一下。 所谓的“分段”和航母建造又有着怎样的联系？从现代军用舰艇建造工艺来看，无论是美国还是中国，当已经出现所谓的航母分段的时候，可能航母的建造早已开始。 无论是比经济还是比收入；比科技还是比军事，都难以找到印度超越中国的兴奋点。 相比之下，俄式航母的滑跃式起飞，对飞行员的培训就要更复杂一些。 除了航母的高速机动需要强劲的动力，蒸汽弹射也装置和航母动力有很大的关联。因此，航母动力是衡量航母性能的一个非常关键的指标和核心技术问题。 相较于核动力，国产航母的常规动力则是一道必须翻过去的坎。因为在无法获得满足航母要求的核动力之前，常规动力是必然的选择。这里中国的选择只有两条路：要么走大功率蒸汽动力方案，要么借鉴西方走燃气轮机路线。 |
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