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靶机:对空武器系统的“磨刀石”

发表时间:2023-12-13 15:26:20 来源:案例展示

  据外媒报道,8月25日,美国Kratos防务与安全解决方案公司开启了最新多用途无人机“空狼”的飞行试验。该型无人机可携带各类有效载荷,遂行多样化任务,与“火焰喷射”无人靶机有着高度相似性。这使得靶机这种对空武器系统的“磨刀石”再次进入人们视野。

  3个月前,相关国家于英国赫布里底群岛试验靶场举办了一场防空反导演习,“女妖”、米拉奇、Firejet等多型靶机纷纷现身。

  纵览各国靶机发展状况,现代靶机如何在低成本与高性能之间谋求最佳平衡,请看相关解读。

  1933年,首批量产的无人靶机“蜂后”在英国问世。1940年左右,美国也加入研制靶机的行列。那时,靶机主要被用来检验防空火力效能。

  有人将靶机的发展历史概括为开创、发展、充实完善和全面发展4个阶段,每一个阶段都有其标志性产品。80多年来,从最早的遥控靶机,到低速、亚声速、超声速等专门设计的巡航靶机,再到由退役战斗机改装的全尺寸实体靶机,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种类型号多达300多种,部分经典型号靶机的产量数以万计。

  进入21世纪,各类测试和训练对靶机的数质量需求与日俱增。尽管虚拟靶标技术逐渐成熟并得到应用,但运用靶机实体仍然是检验评估对空武器系统性能和杀伤效果、验证仿真所获数据有效性的最佳手段。从一定意义上讲,靶机模拟的逼真程度和充分性,直接决定着试验鉴定水平,影响着对空武器系统的作战效能。

  二战后,美国先后有30多家公司投入靶机研发,目前已形成完整的靶机研制体系,能够较好地满足其使用需求。俄罗斯、英国、法国等国也大力推进靶机研发,在技术、资金和人员等方面给予保障,逐渐完备靶机型谱,形成了性能先进、各具特色的靶机系列。

  去年6月,有关机构预测,2025年的全球靶机市场价值与2020年相比,将增长7.6%。这也反映出世界各国对靶机需求不断攀升、投入持续增长的趋势。

  所用平台一般都安装有动力装置、飞行控制管理系统等,既可由地面控制站控制飞行,也可以自动导航按照预定路线飞行。

  载荷主要是各类任务设备,包括担负目标特性模拟任务的电子战设备、雷达/红外增强装置、箔条/红外诱饵投放装置、脱靶量指示器等。别的设备还有拖靶以及发射和回收装置。

  动力装置是靶机的“心脏”,决定其运动特性、机动性能;飞行控制管理系统是靶机的“大脑”,根据地面控制站指令或预定程序,决定靶机飞行路线、飞行模式;目标特性模拟设备等任务载荷是“形体”,决定了模拟的逼真程度。

  靶机要想扮演好对手威胁目标的角色,必须形似加神似。“形似”,即由雷达、红外探测设备所呈现的外观尺寸、姿态、机动等特性,要与威胁目标相近;“神似”,指隐身性能、光电对抗能力、空域范围、战术运用等特性,要与对手威胁目标相匹配。

  美国1965年首飞的“石鸡”(Chukar)靶机是亚音速靶机,之后又相继推出了更新型的靶机。BQM-74F于2006年投入到正常的使用中,和1993年开始服役的BQM-74E相比,它的气动布局、推进系统来进行了改进,飞行速度、高度、航时、机动能力等性能得到提升,采用综合航电系统、航迹点导航标准工作模式,通过数据链可以每时每刻调整飞行状态。QF-16全尺寸靶机则是由美国退役的F-16“战隼”改装而成。它能够准确的通过需要选择有人驾驶或者遥控操纵工作模式,且装有自毁系统,可以有效的预防因靶机失控而发生意外。

  “女妖”系列靶机是英国一家防务系统公司的产品。“女妖”(Banshee)BTT-3是一种亚音速靶机,主要供导弹和其他防空武器训练使用,有多种飞行模式可供选择。2019年,“女妖”NG高速靶机现身,飞行高度超过12000米,机动过载高达9G,可逼真模拟掠海飞行的反舰导弹。

  意大利的米拉奇(Mirach)系列靶机最初为低速靶机。20世纪80年代初,米拉奇100亚音速多用途靶机问世。通过全系统验收后,它最大飞行高度达12500米,掠海飞行高度低至3米,可模拟多类目标,并支持编队飞行。2017年首次亮相巴黎航展的米拉奇40,通过采用商业发动机等明显降低了成本,灵活性、保障性更强。

  与潜在对手武器装备同步发展。靶机是对真实威胁的逼真模拟,一般潜在对手武器装备怎么发展,靶机就会随之同步发展。20世纪60年代以来,美国各类靶机由最初模拟米格-15到模拟米格-21、再到80年代模拟机动能力突出的米格-29,跟进发展的路径十分清晰。随着航空电子设备的改进,以及战机广泛采用干扰吊舱和隐身措施,靶机已经由以模拟运动特性、结构特性为主,转向以模拟雷达特征、对抗性能为主。

  新研专用与退役改装有机结合。靶机发展主要有两条技术路径——研制新型专用靶机或者利用退役飞机改装靶机。尤其是用退役飞机改装靶机,具有模拟逼真程度高、载荷搭载能力强、杀伤效果评估可信可靠等优势。美、俄等国都强调“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等,通过专用靶机与全尺寸靶机相互配合,较好地满足对空武器装备试验鉴定和部队训练需求。

  遵循通用化、模块化、系列化原则。加强通用化模块化组件设计,推出系列化产品,是提高靶机互操作性、适应性和可保障性的重要方法。发展三军通用型靶机、通用型地面控制管理系统,可避免重复性建设,操作维护也较容易。2008年,英国国防部开始实施“综合空中靶机服务”计划,初期研发“Voodoo”等4型靶机,用于满足未来20年三军防空训练需求。在需求与技术双重作用下,靶机通常由最初的基本型衍生发展而来,像美国的“火蜂”系列、法国的CT系列都是如此。

  在低成本与高性能间取得平衡。现代靶机作为一种消耗性装备,如何确保“打得起”是无法回避的问题。世界各靶机研制国在统型处理基础上,重点发展多用途靶机,研制通用化模块化设备组件,确立多靶机组合模拟理念,以缩短研究周期、构建高效费比的靶机体系。5GAT研制就充足表现了基于成本约束的技术创新理念,如实行限费用设计、采用复合材料等。如此一来,所研制靶机可在确保性能前提下尽可能地降低成本。

  随着具备隐身等特性的第五代战斗机陆续服役,研制与之相应的靶机成为当务之急。科研人员同时还要未雨绸缪,前瞻未来空战发展和下一代战斗机关键技术,拓展靶机功能。这两个方面共同决定了今后靶机的发展路径。

  体现超声速、高机动的运动特性。第五代战斗机通过改进发动机性能和机身材料结构等,普遍能轻松实现超声速巡航,并借助矢量推力技术,具有高机动性。呼之欲出的第六代战斗机,通过采用自适应循环发动机等技术、全翼身融合和大升阻比设计,飞行速度将会促进提升,具备各种高度、各种姿态下的敏捷机动能力。未来靶机的发展必须紧跟此类战斗机研发步伐,采用高推重比发动机、复合材料以及飞行推力综合控制技术等,获得超声速、高机动性、高加速性等运动特性,确保具备模仿此类战机“捕食技巧”的相关能力。

  获取对多种目标特征的模拟能力。下一代战斗机将大量采用数字化设计、3D打印以及微电子等先进的技术,通过对传感器、通信和电子战系统等进行整体优化,多功能硬件与软件的灵活配置,实现不同功能的快速切换。未来靶机也要与之相随而行,比照先进战斗机的类似性能,重点研发模块化、多功能模拟设备和多用途靶机,以便提供全速域、全空域、隐身等目标特征的模拟能力。

  实现智能化集群控制与自主控制。在数据、网络、云计算等技术上的支持下,下一代战斗机的态势感知能力将大幅度的提高。通过采用开放体系架构的战斗管理及武器扩充与使用系统,提升体系作战能力。目前,一些国家正在研发基于AI辅助决策、自主驾驶等技术的无人机自主核心系统,以便更高效地实现人机协同,完成各种任务。未来靶机的发展也需要及时跟进,研发智能化通用地面控制站,依托高性能计算系统、远程指控数据链,在获取分布式态势感知、智能辅助决策能力基础上,把这类战机模拟得更加逼真。

  提供虚实结合的模拟目标与环境。未来空战将呈现跨域联合、有人系统与无人系统协同作战的新形态。基于物联网的下一代战斗机将可能支持相互连通互操作,具备指挥控制无人机群、与地面战场系统协同作战的能力。这在美军的“忠诚僚机”项目、俄军的“猎人”无人机项目演示中已经有所展现。

  适应未来空战发展,未来靶机的发展将需要仔细考虑完成这些场景的逼真显现,使靶机在与无人机关键技术的相互验证与转化中不断拓展能力、完善功能,发展出可以融入电子战、网络战等环境、支持智能化组合式运用的靶机体系,为试验鉴定、部队训练提供更逼真的目标与环境,使对空武器系统经过多次打磨,铸就“火眼金睛”和过硬的防空反导本领。

  (作者:欧春芳 王玲 粘晨磊,单位:国防科技大学、空军预警学院、国防大学)

  图①:意大利米拉奇(Mirach)40靶机;图②:英国“女妖”高速靶机;图③:英国新一代“女妖”高速靶机;图④:美国QF-4E“鬼怪”靶机。资料图片

  (记者刘志强、常钦、郁静娴)粮食丰收,颗粒归仓。今年,在自然灾害多发频发情况下,粮食生产再获丰收,大面积单产提升行动功不可没。减“单”增“双”,湖南省湘乡市棋梓镇普安村农民田学文说:“单季稻改成双季稻,早稻集中育秧每亩补贴100元,流转的2000多亩田多种了一季,增收20万元左右。

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  “海上风电是清洁能源建设的兵家必争之地,更是风能产业的科技制高点。”他建议,加强海上风电技术标准体系建设,研制关键共性技术标准,通过标准促进科技成果转化、促进资源循环利用。

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