靶機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

靶機(jī)在新型戰(zhàn)斗機(jī)和各類導(dǎo)彈武器裝備的設(shè)計(jì)定型、性能評估階段發(fā)揮重要作用。本文對國內(nèi)外靶機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)研，分析了發(fā)展趨勢。研究表明，模擬先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)飛行特征是其重要發(fā)展方向。新型靶機(jī)除具備寬速域、隱身性及高機(jī)動性等之外，還需滿足電子、光電武器及戰(zhàn)術(shù)對抗訓(xùn)練要求，對靶機(jī)飛行控制、航電及任務(wù)系統(tǒng)提出了更高要求。

靶機(jī)是靶標(biāo)的一種，一般將有動力的空中靶標(biāo)稱為靶機(jī)，靶機(jī)除了某些機(jī)上專用設(shè)備外，與無人飛行器使用相似的技術(shù)。另外還有一類帶動力的靶標(biāo)稱為靶彈，它們與導(dǎo)彈外形類似，實(shí)際上有些靶彈就是由一些地空導(dǎo)彈改裝而來的。靶機(jī)都是復(fù)雜的無人機(jī)，裝有航電設(shè)備組件、動力裝置和控制系統(tǒng)，能夠展現(xiàn)出典型目標(biāo)的運(yùn)動特性、飛行剖面以及目標(biāo)所采用的對抗措施，從而可以全面地對地面及海上防空武器的制導(dǎo)系統(tǒng)和作戰(zhàn)效能進(jìn)行試驗(yàn)和評估。

國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

靶機(jī)是無人機(jī)最早的應(yīng)用領(lǐng)域，英、美等西方國家早在1922年就開始研制靶機(jī)，是靶機(jī)技術(shù)水平最高也是產(chǎn)量最大的地區(qū)。伴隨著航空技術(shù)的飛躍式發(fā)展，靶機(jī)已成為軍用航空器的重要組成部分，從低速靶機(jī)、亞聲速靶機(jī)到超聲速、旋翼靶機(jī)和實(shí)體靶機(jī)種類齊全。靶機(jī)的分類按巡航靶機(jī)、旋翼靶機(jī)和實(shí)體靶機(jī)，其中巡航靶機(jī)又按低速靶機(jī)、亞聲速靶機(jī)和超聲速靶機(jī)分類。按靶機(jī)技術(shù)特點(diǎn)又可分為高機(jī)動靶機(jī)、隱身靶機(jī)、集群靶機(jī)等。

(1) 低速靶機(jī)

低速靶機(jī)是最早發(fā)展的靶機(jī)，美國的典型產(chǎn)品MQM33/36是世界上服役時(shí)間最長的靶機(jī)，于1945年7月首飛，先后為至少25個(gè)國家生產(chǎn)了73000架，用作多種口徑高射炮以及各種地空導(dǎo)彈的靶標(biāo)。原總參謀部第六十研究所研制生產(chǎn)的II-70型靶機(jī)被廣泛應(yīng)用于中國對空武器的性能評估及作戰(zhàn)部隊(duì)訓(xùn)練，是生產(chǎn)時(shí)間最長、產(chǎn)量最大的靶機(jī)。

(2) 亞聲速靶機(jī)

亞聲速靶機(jī)常作為導(dǎo)彈的測試和評估的空中機(jī)動目標(biāo)，是需求量最大的一種靶機(jī)。美國的典型產(chǎn)品BQM-74“石雞”(Chukar)于1965年開發(fā)，在全球多國生產(chǎn)，產(chǎn)量已超過10萬架。BQM-74F是該系列最新改型，速度、航程、航時(shí)和機(jī)動性均有提高，可更好地模擬空中反艦威脅。與BQM-74E型相比，BQM-74F配有一臺TR-60-5+渦輪噴氣發(fā)動機(jī)，飛行距離增加了70%，速度提高了15%，航時(shí)增加了75%，其機(jī)動能力達(dá)到8g。飛行速度可超過1235km/h，剛好低于Ma1；還能在離海平面僅2m的低空飛行。新型的BQM-177A靶機(jī)能夠攜帶多種有效載荷，包括距離傳感器和敵我識別、無源及有源射頻、電子對抗、紅外等設(shè)備，還有箔條-曳光彈布撒器以及拖曳靶機(jī)等。意大利萊昂納多公司的米拉奇靶機(jī)系列中的最新型別M-40，可與Mirach100/5使用相同的地面控制站，也能夠進(jìn)行低空海上掠飛和高空作戰(zhàn)，其單發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)不僅能減輕維護(hù)和部署的負(fù)擔(dān)，也更容易運(yùn)輸和儲存，飛行速度可達(dá)720km/h，甚至可以超越大多數(shù)雙發(fā)動機(jī)靶機(jī)的速度。國內(nèi)與美國BQM-74型靶機(jī)性能相近的產(chǎn)品有II-150型靶機(jī)和HB170B靶機(jī)，均采用小型渦噴發(fā)動機(jī)作為動力裝置，配置雙通道數(shù)字式飛控，能攜帶典型的目標(biāo)增強(qiáng)器和誘餌彈，是國內(nèi)的戰(zhàn)訓(xùn)和科研重點(diǎn)產(chǎn)品。其他亞聲速靶機(jī)系統(tǒng)包括希臘EADS 3 Sigma公司噴氣式鳶尾草(Iris Jet)靶機(jī)、南非丹尼爾動力公司設(shè)計(jì)的“大鷗”( Skua)高速靶機(jī)、英國Meggitt防御系統(tǒng)公司研制的BT-23“女妖”(Banshee)靶機(jī)系統(tǒng)。

(3) 超聲速靶機(jī)

超聲速靶機(jī)大多采用火箭或沖壓發(fā)動機(jī)為動力，美國的典型產(chǎn)品GQM-163A“郊狼”(Coyote)是海軍研制的一種超聲速掠海飛行靶機(jī)，用于模擬超聲速掠海飛行的反艦巡航導(dǎo)彈?！敖祭恰睘閮杉増A柱形機(jī)體，前段為主發(fā)動機(jī)段，安裝涵道式火箭/沖壓發(fā)動機(jī)MARC R2282，后段為一個(gè)MK70Mod1標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)彈助推器。澳大利亞國防科技集團(tuán)(DSTG)將與本土企業(yè)Grollo航空航天公司合作開發(fā)Evader超聲速靶機(jī)項(xiàng)目，從而向澳大利亞國防軍提供一種高性價(jià)比的手段來測試現(xiàn)役飛機(jī)武器系統(tǒng)的性能。這種靶機(jī)具有可調(diào)幾何形狀的進(jìn)氣口和噴嘴，配備沖壓式噴氣發(fā)動機(jī)，能在較大范圍內(nèi)的高度以Ma1～2的速度飛行。國產(chǎn)S-400型超聲速無人靶機(jī)采用兩級固體火箭作為發(fā)射助推和和巡航動力，最大飛行速度Ma1.2，具有定高、定向、支線飛行，以及遙控遙測功能。

(4) 多級超聲速靶機(jī)(MSST)

為了模擬以3M54俱樂部(SS2N227B Sizzler)導(dǎo)彈為代表的兩級威脅的飛行剖面而研制多級超聲速靶機(jī)(MSST)項(xiàng)目。靶機(jī)能以亞聲速巡航、分離，然后進(jìn)行超聲速沖刺；此外靶機(jī)還應(yīng)該具備可編程導(dǎo)航能力，包括末段迂回前進(jìn)的能力。ATK的MSST技術(shù)方案GQM-173靶機(jī)系統(tǒng)采用了一個(gè)背部加強(qiáng)結(jié)構(gòu)連接亞聲速巡航級和超聲速沖刺飛行器，機(jī)翼也位于該加強(qiáng)結(jié)構(gòu)上。亞聲速巡航級基本上是改進(jìn)的BQM-34靶機(jī)，而沖刺飛行器是以GQM-163郊狼超聲速靶機(jī)為基礎(chǔ)，并采用了新型火箭發(fā)動機(jī)。

(5) 實(shí)體靶機(jī)

美國的實(shí)體靶機(jī)QF-4始于20世紀(jì)70年代，利用美國軍方不再使用的F-4“鬼怪”戰(zhàn)斗機(jī)為美國空軍和海軍改裝成的高速全尺寸靶機(jī)，QF-16是美國軍方改造的另一系列全尺寸高速靶機(jī)，F(xiàn)-16“戰(zhàn)隼”一直被視為QF-4系列靶機(jī)的后繼機(jī)型。2013年QF-16完成了首次自主飛行，最大飛行速度達(dá)到Ma1.47。20世紀(jì)80年代，趙煦院士團(tuán)隊(duì)研制成功由殲5戰(zhàn)機(jī)改裝的靶五實(shí)體靶機(jī)，至20世紀(jì)90年代又成功完成殲七飛機(jī)改裝完成的靶七型靶機(jī)，最大馬赫數(shù)可達(dá)Ma2.05，首次實(shí)現(xiàn)了由航空動力推進(jìn)的超聲速靶機(jī)，填補(bǔ)了中國超聲速靶機(jī)的空白。隨后又成功將退役的殲6飛機(jī)改裝為靶六型靶機(jī)，在中國先進(jìn)對空武器系統(tǒng)的科研和評估中起到巨大作用。

美國國防部正在推動第五代空中靶機(jī)(5GAT)的開發(fā)和測試工作，以復(fù)制中國和俄羅斯最新式戰(zhàn)斗機(jī)的隱身和性能特征。目前，兩個(gè)5GAT的原型已經(jīng)獲得了資金支持，飛行測試計(jì)劃將在2019財(cái)年開展。隨著QF-4靶機(jī)在2016年退役，美國空軍正在使用QF-16靶機(jī)來模擬第四代戰(zhàn)斗機(jī)的空中威脅。美國的Sierra技術(shù)服務(wù)公司公布了“第五代靶機(jī)”(5GAT)原型機(jī)的制造過程。全機(jī)幾乎由碳纖維打造，采用了S形進(jìn)氣道與鋸齒狀艙門，充分運(yùn)用了隱身設(shè)計(jì)原理。新靶機(jī)除了5代機(jī)的隱身設(shè)計(jì)外，還必須具有4代機(jī)的機(jī)動性，以取代QF-16的大部分測試任務(wù)。但為了降低成本，其極速可限定在Ma0.95。

(6) 旋翼靶機(jī)

旋翼靶機(jī)是用于對武裝直升機(jī)專門研制的空空和地空戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的測試靶機(jī)，20世紀(jì)80年代美國波音公司研制(Mi-4UM)，可以高度逼真地模擬來襲攻擊直升機(jī)，對地對空武器進(jìn)行訓(xùn)練和評估。采用俄羅斯米格24D“雌鹿”直升機(jī)的半尺寸模型。國內(nèi)同類產(chǎn)品是由南京航空航天大學(xué)與上海雛鷹科技有限公司合作研制的LE110直升機(jī)靶機(jī)，原總參60所研制的WZ-5型無人直升機(jī)也有專用的靶機(jī)型。

靶機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

目前，各國紛紛研制大量的地空和空空導(dǎo)彈，新型戰(zhàn)斗機(jī)不斷問世。這些武器裝備在設(shè)計(jì)定型、性能評估階段中都需要進(jìn)行實(shí)彈試驗(yàn)。已服役的武器系統(tǒng)，每年都要實(shí)彈訓(xùn)練，以提高作戰(zhàn)人員的實(shí)戰(zhàn)水平，并對武器系統(tǒng)進(jìn)行評估。尤其各國四代戰(zhàn)機(jī)逐步進(jìn)入部署與列裝階段，為第四代戰(zhàn)斗機(jī)對空武器系統(tǒng)的試驗(yàn)鑒定和裝備部隊(duì)后的軍事訓(xùn)練提供保障，為地面防空部隊(duì)防御第四代戰(zhàn)斗機(jī)的導(dǎo)彈提供目標(biāo)，開展研制模擬第四代戰(zhàn)斗機(jī)的高速、大機(jī)動性和高隱身性的靶機(jī)顯得非常重要。

體現(xiàn)四代戰(zhàn)機(jī)基本性能和抗干擾能力的靶機(jī)主要性能和特征如下。

(1) 雷達(dá)目標(biāo)特性，前向±30°雷達(dá)反射截面小于0.01m2。

(2) 高機(jī)動飛行特征，要求水平過載8g持續(xù)40s，或10g過載持續(xù)10s。

(3) 高空高速飛行，要求飛行高度大于18000m，速度Ma1.2～2。

(4) 目標(biāo)增強(qiáng)器和抗干擾設(shè)備攜帶能力，25～50kg任務(wù)設(shè)備。

(5) 低研制和成本。

針對這些方面對新型靶機(jī)的能力需求，將會不斷要求靶機(jī)更高的性能，同時(shí)不斷要求靶機(jī)采用新技術(shù)。隨著無人機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展，大量無人機(jī)的通用技術(shù)將會適應(yīng)性地移植到靶機(jī)上。結(jié)合未來的使用需求，將會呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：

(1) 總體布局上，新型靶機(jī)將采用先進(jìn)的氣動隱身一體化設(shè)計(jì)，并通過隱身材料與吸波涂層等技術(shù)應(yīng)用進(jìn)一步減低靶標(biāo)的雷達(dá)信號特征。

(2) 采用新型高推重比的渦噴發(fā)動機(jī)，采用機(jī)-彈結(jié)合方式降低成本并提高系統(tǒng)的靈活性；應(yīng)用矢量推進(jìn)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)靶機(jī)的直接力和力矩控制，數(shù)字化飛推綜合控制提高靶機(jī)的機(jī)動性和可靠性。

(3)任務(wù)系統(tǒng)上不再只是傳統(tǒng)脫靶量測試設(shè)備，先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)的特征模擬設(shè)備將會補(bǔ)充進(jìn)來，例如目標(biāo)特征模擬器，復(fù)雜電磁環(huán)境的模擬等，需要靶機(jī)具備足夠任務(wù)載荷能力和載荷布置空間。

(4) 隨著靶機(jī)向著小型化和模塊化發(fā)展，將大幅降低保障需求，系統(tǒng)完全采用機(jī)動靈活的裝載運(yùn)送方式；發(fā)射方式高效安全，回收技術(shù)可靠、精確。

(5) 為適應(yīng)多機(jī)密集編隊(duì)和協(xié)同任務(wù)的靶試也將成為科研和戰(zhàn)訓(xùn)的主要內(nèi)容，采用一站多機(jī)的測控鏈路裝置將有利于靶機(jī)的集群供靶的需要。協(xié)同智能是未來靶機(jī)測控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

(6) 無人機(jī)通用地面站將會是未來地面站的首選，滿足不同類別及型號靶機(jī)地面控制。

(7) 無論何種靶機(jī)，其經(jīng)濟(jì)性要求非常明確；在滿足對目標(biāo)特征基本模擬前提下，不盲目追求目標(biāo)系統(tǒng)的邊界指標(biāo)和性能，盡可能減低靶機(jī)的研制制造使用成本，提高靶機(jī)綜合使用效果。

結(jié)論

本文系統(tǒng)地回顧了靶機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，并對新型靶機(jī)系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)技術(shù)的未來發(fā)展趨勢進(jìn)行探討。隨著美國及周邊地區(qū)的第四代戰(zhàn)機(jī)的逐步列裝，能夠模擬先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)飛行特征的靶機(jī)是其發(fā)展的重要方向。新型靶機(jī)除具備寬速域、隱身性以及高機(jī)動性等飛行特性外，還需要能夠滿足電子、光電武器以及戰(zhàn)術(shù)對抗訓(xùn)練的要求，這對靶機(jī)飛行控制、航電及任務(wù)系統(tǒng)提出了更高的智能化要求。研究靶機(jī)的發(fā)展模式和研發(fā)策略，研制新型靶機(jī)對中國面空武器系統(tǒng)的發(fā)展具有巨大的支撐作用。