21世紀,隨着各種伴之於新技術而生的先進新型無人機種的出現,無人機將一改過去在戰場上一貫充當輔助角色的狀況,不僅會在未來戰場上與有人戰鬥機平分秋色,甚至還有可能取代有人戰鬥機,占據空中作戰主力軍的地位。
無人機在以往戰鬥中的應用雖然遠不如有人駕駛戰鬥機那種轟轟烈烈,但自從它誕生以來,也經過了歷次局部戰爭和地區衝突的考驗,並且發揮着越來越重要的作用,在實戰考驗中積累了豐富的經驗。
軍用UAV在21世紀軍用領域的應用前景
用作靶標
靶標在21世紀仍將是無人機的一個重要的應用領域,因為不論是新型防空武器系統的研製還是部隊平時的戰術訓練都需要靶標。隨着各種飛機、導彈及航天器的發展,各種先進技術防空/防天武器系統也不斷更新換代。而武器系統能否達到預期的作戰效能,必須要有與目標特徵相似的靶標來檢驗。新型防空/防天武器系統的主要作戰對象將包括第四代戰鬥機、彈道導彈、巡航導彈、新型武裝直升機以及空天飛行器等,因此要求無人靶標應具有隱身、電子對抗、超高空、超高速、超機動等能力以模擬目標特徵,並且由僅要求模擬目標的某一方面特徵相要求模擬目標綜合特徵轉變。這種靶機由於性能上的特殊要求,研製費用和單價也將相應提高,但需求數量不可能很大。未來訓練用靶標的發展也出現了通用化的趨勢,這一方面可以節省研製經費和生產成本,同時總體上也能提高了訓練靶標的性能。
用於偵察監視任務
21世界戰略無人偵察機通常要求飛行高度在18000米以上,續航時間大於24小時;航程由國家戰略需要確定(原則上要針對較遠的潛在威脅國家和敵方的戰略縱深範圍而定);運用多種手段對敵連續、大範圍的監視和偵察,獲取有價值的戰略情報,並要求將偵察結果通過數據鏈實時發回或實時紀錄後重放。這種UAC的機體大量採用先進複合材料,以減小結構重量以增加燃料和載荷,對隱身能力也有要求。動力裝置要求低能耗,可採用渦噴發動機、渦扇發動機、轉子發動機或太陽能發動機。機載電子設備朝着小型化、模塊化、數字化方向發展;傳感器採用光學、紅外、雷達、激光等光電技術、通信由數據鏈等設備實現實時情況傳輸。美空軍即將投入使用的"全球鷹"無人機採用一系列先進技術後,能在距離基地5000千米出滯空22小時,平均每日可探測1900個點目標,將代替U-2飛機執行戰略偵察任務。
21世紀的戰術無人偵察機要求具有較強的戰場生存力。另一個重要的要求是發射回收方便,因此旋翼無人機也引起了人們的廣泛興趣。這一方面是它可以作超低空飛行,減少了被敵雷達發現的概率,另一方面是它便於發射、回收。美國海軍就對這種能夠在其艦船的直升機甲板上使用的無人機十分關注。
另外,一種全新的特種偵察無人機--微型無人飛行器將在21世紀步入無人偵察機的隊伍。它們也稱為"納米飛機"。微型飛行器的機長和翼展均不超過15厘米;靠體積僅有鈕扣大小的電機或噴氣發動機推動;具有造價低和先天的隱身(指噪聲、雷達和可視信號方面)優勢,可用於在建築物內進行偵察,或附着在某些設備上收集視聽信息,也可用於偵察衛星和和其他偵察機監視不到的死角。他們是未來特種部隊和諜報人員的理想偵察設備。美DARPA微型裝備改革研究合同支持的"黑寡婦"微型飛行器,能在十分有限的尺寸限制下提供最大的機翼面積,最大能提供每秒20米的飛行速度,能持續飛行20多分鐘,有效飛行距離1千米。
充當誘餌進行電子對抗
在1982年的黎巴嫩戰爭中,以色列就曾使用BQM-74 "鷓鴣"、"偵察兵"和"猛犬"無人機實施誘騙並摧毀了埃及、敘利亞的地空導彈陣地;美國在海灣戰爭中利用BQM-74C改裝的誘餌無人機和ADM-141戰術空射誘餌(TALD),進行強攻欺騙,掩護攻擊機群對伊拉克的目標進行突擊,取得了良好的效果。誘餌無人機可通過安?quot;龍伯"透鏡或角反射器等無源設備反射雷達波,也可使用本機攜帶的有源電子對抗設備,主動發射模擬戰術飛機雷達反射波的信號,以達到欺騙目的。
1996年,美國開始了小型空射誘餌(MALD)研究計劃。在一個普通的炸彈掛架上可以掛載三枚MALD誘餌,從而大大提高了誘餌的發射強度。這種誘餌也能裝在F-22和JSF戰鬥機的彈艙內,將成為21世紀初美軍主要裝備得空射誘餌。另外,無人機也可以攜帶各種有源、無源電子對抗設備飛臨敵區上空進行電子干擾行動。
執行作戰/攻擊任務
進入21世紀,隨着航電設備的小型化、智能化和信息融合化,以及裝載能力的提高,使UAV執行像有人攻擊機一樣的攻擊地面目標任務成為可能。這將使無人機這一過去單純用於保障任務的機種也跨入了作戰武器的行列。無人機直接用於作戰任務主要有兩種形式,一種是以自身作為戰鬥部殺傷敵目標的自殺型無人攻擊機,另一種是攜帶投放武器並可反覆使用的無人戰鬥機。
前者以反輻射無人機為主,一般在無人飛行器上加裝被動雷達導引頭和引信、戰鬥部。其優點是便於穿越敵防區,並可在敵方地域上空巡航待機,一旦發現目標即可實施自殺式攻擊,它能夠垂直向下攻擊,使敵方難於對其進行攔擊。以色列研製"哈比"就是其中十分典型的一種。這種無人機由於造價低、風險小,從而成為一種物美價廉的攻擊敵指控控制系統的理想武器。
後者則是真正意義上的無人戰鬥機。它採用人在迴路中的控制方式,由地面指控控制中心、空中指控控制飛機或有人駕駛戰鬥機上的人員操控,能夠執行對地攻擊和空戰任務。
各國目前已經開始了無人戰鬥機技術的開發和研製工作。英國將於2006-2020年服役的未來攻擊航空器系統(FOAS)也考慮使用無人戰鬥機或有人/無人飛機混編系統的可能。法國也在考慮將"陣風"飛機改裝為無人戰鬥機的控制機。印度也聲稱在發展一種無人戰鬥機。
在無人戰鬥機研製上,美國走在了最前面,波音公司已簽訂了無人戰鬥機先進技術驗證計劃第一階段的合同,並於1999年初製造出了首架無人戰鬥機的演示驗證機,首次飛行試驗將安排在2001年末或2002年。接着將由美國空軍組織第二階段的演示驗證,目的是降低風險和進行操縱評估。如果第二階段的驗證成功,那麽產品化、工程化的無人戰鬥機將於2004年開始研製,並很有可能在2015年前裝備部隊。波音公司提出的壓制敵防空武器的無人戰鬥機將在攻擊機群外圈十餘公里處飛行,相互間通過視距內數據鏈通信,並由衛星通信進行控制指令的傳送。為了減少攻擊機群駕駛員的負荷,無人戰鬥機將由地面人員或防區外飛機上的成員控制。當一架無人戰鬥機發現了一部敵方的雷達,它將呼叫另一架無人戰鬥機並調用其數據利用三角原理確定發射源的位置,然後拍攝出敵方防空系統合成孔徑雷達圖像以防敵方雷達關機,接着無人戰鬥機飛至目標上空投下精確制導武器,退出攻擊後由另一條航路再次飛躍目標,以確認該防空系統是否被摧毀。美軍對壓制防空系統無人戰鬥機的應用前景很樂觀,因為最近的科索沃戰鬥中美軍有限的"野鼬鼠"飛機F-16CJ戰鬥機數量不足捉襟見腑時,美軍空軍曾呼籲增加壓制防空的武器,而無人戰鬥機可以在耗費較少人力的情況下對作戰區域進行24小時覆蓋,顯然是一個很好的解決方案。如果2015年前無人戰鬥機進入服役,無人戰鬥機將和第四代戰鬥機F-22,JSF共同組成21世紀的戰鬥機群,到2025年左右,無人戰鬥機甚至將可能在戰鬥機群中成為主力。美國已在剛舉行的2000年范堡羅航展上宣布,JSF將很可能是美國研製的最後一種有人駕駛戰鬥機。
UAV發展的關鍵技術
氣動技術
由於未來無人機對靈敏度、飛行高度以及雷達反射面積等有特殊的要求,因此對各種先進技術氣動布局的研究就顯得尤為重要,如無尾、三角翼構型。這種構型通過翼上的開縫式擾流板/偏轉板和活動翼尖起到方向舵的作用。採用高度翼身融合、沿機翼中心線厚度變化儘可能小的機翼,使正面的RCS很小,只有後向的RCS才略有增加。低的翼載使其能在高空游弋時增加傳感器和滑翔武器的作用距離,同時可以減輕重量、空氣阻力以及減小雷達橫載面。又比如為了減小進排氣裝置、武器艙、起落架艙的RCS,UAV起飛爬升後,再巡航和游弋時將機身倒置,以遮擋地面雷達,到投射武器時再翻轉回來。
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