無人戰(zhàn)斗機發(fā)展及光電任務載荷關鍵技術探討

曹成，李天浩

（空軍工程大學航空工程學院，陜西 西安 710000）

隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，科學技術的快速發(fā)展進步，計算機技術、信息化技術等在我國各個領域都有非常廣泛的應用。無人戰(zhàn)斗機在軍事作戰(zhàn)中有非常強大的優(yōu)勢特征，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中發(fā)揮著至關重要的作用，而且隨著無人戰(zhàn)斗機的使命及作戰(zhàn)任務的不斷升級發(fā)展，以及無人戰(zhàn)斗機的研發(fā)水平的不斷提升，現(xiàn)階段的無人戰(zhàn)斗機能夠直接到達提防區(qū)，并且能夠在敵方的作戰(zhàn)區(qū)域上方尋艦待機，可以在敵方發(fā)現(xiàn)目標時實施自殺式的攻擊，具備非常強的攻擊性，通過人在回路中的控制方式，能夠執(zhí)行對地攻擊以及空戰(zhàn)任務，其是我國對空作戰(zhàn)領域至關重要的裝備與武器，無人戰(zhàn)斗機發(fā)展及光電任務載荷關鍵技術研究有利于我國空軍戰(zhàn)斗能力的提升，因此要加強對無人戰(zhàn)斗機發(fā)展及光電任務載荷關鍵技術的研究。

1 無人戰(zhàn)斗機的相關概述

無人戰(zhàn)斗機是最新研發(fā)的非常辛勤的空中武器系統(tǒng)，其能夠在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中執(zhí)行空戰(zhàn)的任務，也能夠實現(xiàn)對敵軍的攻擊任務，其在戰(zhàn)斗過程中不需要駕駛員駕駛，尺寸非常小，具有極高的隱蔽性，而且由于無人機不受駕駛員身體條件的限制，所以有非常大的性能包線以及較長的續(xù)航時間。無人戰(zhàn)斗機能夠直接在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中使用，目前主要有兩種重要的作戰(zhàn)形式，一種是通過將無人戰(zhàn)斗機當作戰(zhàn)斗部殺傷敵人目標的自殺型無人攻擊機；另一種是能夠攜帶武器并且能夠在戰(zhàn)爭中一直重復使用的無人戰(zhàn)斗機，目前，無人戰(zhàn)斗機最重要的功能是實施防空壓制及操縱扣擊。光電任務荷載能夠為無人機戰(zhàn)斗系統(tǒng)的信息有效獲取提供有力支持，其在無人戰(zhàn)斗機系統(tǒng)的快速升級發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作用，在執(zhí)行作業(yè)偵查以及戰(zhàn)場監(jiān)視等任務的不斷發(fā)展，并且無人戰(zhàn)斗機在執(zhí)行偵察監(jiān)視以及目標瞄準及定位過程中發(fā)揮著至關重要的作用，一定程度上實現(xiàn)了無人戰(zhàn)斗機系統(tǒng)任務的轉型升級。

2 無人戰(zhàn)斗機的發(fā)展現(xiàn)狀分析

2.1 英國BAE系統(tǒng)公司的雷神

神奇最開始的意思是海爾特人神話的雷神，現(xiàn)在是英國國防部研發(fā)的最新無人戰(zhàn)斗機的稱號。2010年，英國推出技術驗證機雷神。雷神具備非常強大的隱身功能，而且還能夠自動防衛(wèi)，有一定的跨周記飛行能力，而且續(xù)航時間非常長。英國研發(fā)的雷神無人戰(zhàn)斗機在戰(zhàn)爭中應用，具備非常強的整體布局能，并且能夠有效地提升升力，所以其續(xù)航時間非常長，以為有效保障跨越大洲攻擊的功力。雷神通過尾氣使排氣裝置進行排氣，這種排氣裝置能夠將發(fā)動機噴管完完全全地包裹在機體中，一定程度上有利于減少雷達和紅外信號的干擾。雷神的前機身菱形截面非常的流暢，而且其一非常自然地過渡到后機扁平截面，在充分保障雷神戰(zhàn)斗機氣動性能的前提下，能夠有效滿足可探測性的功能需求。雷神戰(zhàn)斗機系統(tǒng)可以對無人機的滑行以及起飛進行有效的管理及控制，其一定程度上能夠沿著需要搜索的區(qū)域進行航行，并且可以在戰(zhàn)爭中非常及時地對存在威脅或者意外的情況做出反應，并且其能夠圍繞搜索區(qū)域有效確定最優(yōu)的航線，有利于對目標進行最終的鎖定。雷神戰(zhàn)斗機是借助傳感器系統(tǒng)進行偵查圖像傳輸?shù)?，其在?zhàn)斗過程中能夠非常準確地確定預計攻擊的目標位置，并且可以自主對目標進行攻擊，然后再沿著既定的航線原路返回基地，并實現(xiàn)著陸及滑行。

英國國防部現(xiàn)階段仍然傾向于在UCAV中保留人在回路的控制方式，通過這種方式實現(xiàn)對雷神的人為操縱，進而可以讓操作人員能夠非常準確地把握敵方的目標及投放武器攻擊等，以便實現(xiàn)對雷神的有效管理及控制，也可以在雙座戰(zhàn)斗機的后座發(fā)出指令操作雷神。

2.2 歐洲的神經(jīng)元

神經(jīng)元無人戰(zhàn)斗機是由法國組織，并由歐盟中的多個國家共同參與的UCAV技術演示驗證項目，其一定程度上體現(xiàn)了未來歐洲信息化作戰(zhàn)、網(wǎng)絡中心戰(zhàn)中的發(fā)展方向及作用，神經(jīng)元無人戰(zhàn)斗機幾乎涵蓋了歐洲所有重量級航空、電子防務企業(yè)，是集歐洲之力研發(fā)的無人戰(zhàn)斗機。神經(jīng)元無人戰(zhàn)斗機應用了類似B-2轟炸機的氣動外形，戰(zhàn)斗機機長10m，翼展有12m，其最大起飛質(zhì)量是6t，最高升限是3000m，載彈量達400kg。神經(jīng)元無人戰(zhàn)斗機具備雷達和紅外雙重低可探測的功能，其可以深入戰(zhàn)爭的中心區(qū)域，進行網(wǎng)絡中心戰(zhàn)爭，其也能夠比較準確地制導區(qū)外攻擊彈藥，可以對敵方的目標進行非常精準的攻擊。神經(jīng)元無人戰(zhàn)斗機能夠通過神經(jīng)元的隱身性功能，并借助機械傳感器，可以深入敵方區(qū)域進行敵機檢方的偵查及先期的進攻。神經(jīng)元無人戰(zhàn)斗機有兩個內(nèi)在的武器艙，一定程度上能夠掛載激光制導以及GPS制導。另外，神經(jīng)元無人戰(zhàn)斗機的指揮系統(tǒng)是能夠實時發(fā)布指令的，可以實時指揮神經(jīng)元無人戰(zhàn)斗機進行發(fā)射分部前奏巡航導彈，并且能夠聯(lián)合直接攻擊彈藥對防區(qū)外的攻擊目標進行準確的攻擊。

2.3 美國諾格公司的X-47B戰(zhàn)斗機

美國諾格公司研發(fā)出的X-47B無人戰(zhàn)斗機具備蝙蝠型雙翼飛航導彈，其是能夠與翼身有效融合的飛翼構型，X-47B研發(fā)一定程度上代表著無人駕駛飛行器領域的歷史性突破，其不僅是人類歷史上第一架不需要人工進行干預、完全能夠由電腦進行操控的無尾翼、噴氣式無人駕駛飛機，其也是能夠從航母上起飛并且能夠自行回落的隱身無人駕駛偵察攻擊戰(zhàn)斗機。X-47B戰(zhàn)斗機機長11.64m，翼長為10.92m，整個飛機高有3.10m，重量是6350kg，最大的起飛質(zhì)量是20215kg，最高的升限是12192m，其機翼具備折疊的功能，這有利于減少在航母艦上占用空間。X-47B能夠進行高空作戰(zhàn)，其能夠給美軍執(zhí)行全天候的作戰(zhàn)任務提供強有力的支持，具備非常強大的隱身性能及戰(zhàn)場生存的功能，能夠攜帶各種傳感設備以及內(nèi)部武器裝備載荷，進而能夠有效滿足聯(lián)合作戰(zhàn)、網(wǎng)絡作戰(zhàn)的需求，可以進行空中加油操作，能夠提升戰(zhàn)場覆蓋能力，可以為遠程飛行提供支持。X-47B無人戰(zhàn)斗機驗證機是美軍邁向新型空中作戰(zhàn)平臺非常重要的一步，而且美軍非常重視發(fā)展適合特種作戰(zhàn)的機身設計，所以X-47B無人戰(zhàn)斗機系統(tǒng)能夠有效融入美軍的核心作戰(zhàn)體系，進而有利于提升美軍的軍事作戰(zhàn)能力。

3 無人戰(zhàn)斗機光電任務載荷關鍵技術的研究

無人戰(zhàn)斗機不但有非常持久而且非常高精度的偵查期監(jiān)測能力，而且有一定的目標識別能力及實施跟蹤能力，并且具備快速而準確定位的功能，所以其在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中發(fā)揮著至關重要的作用，能夠在作戰(zhàn)過程中為網(wǎng)絡中心站在戰(zhàn)場實現(xiàn)快速態(tài)勢感知以及高度的信息資源共享。無人戰(zhàn)斗機在作戰(zhàn)過程中還需要具備一定的探索以及攻擊的能力，要能夠充分發(fā)揮其非接觸以及非對稱的主要作戰(zhàn)方式的優(yōu)勢作用，在戰(zhàn)爭中非常精準地進行攻擊的任務。無人戰(zhàn)斗機的光電任務荷載能夠快速獲取戰(zhàn)場的信息，能夠及時進行態(tài)勢感知，并且具備一定的制導武器引導功能，其是現(xiàn)階段軍事作戰(zhàn)過程中無人戰(zhàn)斗機非常重要的構成部件。

3.1 能夠自動識別目標與跟蹤

為了有效保障無人戰(zhàn)斗機偵查監(jiān)視、準確定位以及目標瞄定與制導武器功能的充分發(fā)揮，光電任務荷載要能夠對目標進行準確的識別及快速地跟蹤，進而能夠有效滿足無人戰(zhàn)斗機在軍事作戰(zhàn)過程中的目標監(jiān)測識別以及跟蹤定位的需求。這過程中不僅需要充分發(fā)揮光電任務荷載慣性穩(wěn)定控制系統(tǒng)的作用，還要求不斷提升目標自動識別技術水平，要加強現(xiàn)代化信息技術的應用水平，讓其能夠借助視頻圖像自動識別跟蹤技術，能夠比較及時準確地了解目標的具體位置。在作戰(zhàn)過程中，還要非常及時將目標位置信息反饋給伺服控制系統(tǒng)，并且要能夠驅動穩(wěn)定平臺轉動以及視軸的移動，以便實現(xiàn)對目標的自動跟蹤及準確定位。由于無人戰(zhàn)斗機在軍事作戰(zhàn)過程中應用場景非常的復雜，而應用平臺以及及傳感器又具有多樣性的特征，所以要通過多光譜圖像數(shù)據(jù)融合目標識別技術應用，并且要重視不斷提升光電設備的偵查監(jiān)視及目標跟蹤能力。

3.2 光電任務載客系統(tǒng)綜合設計技術分析

隨著科技水平的不斷提高，無人戰(zhàn)斗機在軍事戰(zhàn)爭中的應用需求也在不斷地發(fā)展變化，這一定程度上對無人戰(zhàn)斗機光電任務荷載系統(tǒng)，特別是無人戰(zhàn)斗機在光電任務載荷系統(tǒng)提出了更高的要求?，F(xiàn)階段的無人戰(zhàn)斗機研發(fā)過程中，不僅要求其多光電傳感器共裝載，還要求其具備非常高的性能指標，要保證系統(tǒng)質(zhì)量比較輕，而體積比較小，所以要加強對供電任務載荷系統(tǒng)進行小型化的設計，盡可能地保證其在最小質(zhì)量及體積的基礎和前提下實現(xiàn)其作戰(zhàn)使命。在光電任務載荷系統(tǒng)的優(yōu)化設計過程中，要借助微機電技術、新材料技術折疊光學技術、微掃描技術等，對不同光電傳感器進行模塊化的綜合設計應用，進而有效保障無人戰(zhàn)斗機在戰(zhàn)術性能指標的基礎和前提下實現(xiàn)輕型化與小型化的發(fā)展。

4 結語

總之，隨著無人戰(zhàn)斗機光電任務載荷裝備技術的不斷發(fā)展，無人戰(zhàn)斗機光電任務載荷將朝著小型化、高性能化以及智能化等方向發(fā)展，這有利于為信息化作戰(zhàn)體系中重要的信息節(jié)點及武器節(jié)點提供有力支援，也有利于提升無人戰(zhàn)斗機的戰(zhàn)斗能力，所以要重視無人戰(zhàn)斗機光電任務載荷關鍵技術的研究分析。