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无人战斗机

无人战斗机(英文名:Uninhabited Combat Air Vehicle;简称:UCAV),是一种全新的空中武器系统,专门作为战斗平台而设计的无人机,能够携带和施放致命或非致命武器对敌人实施攻击,并具有完成情报、监视和侦察以及电子攻击等任务的能力。

第一次世界大战起,美国空、海军就开始致力于发展用于执行作战任务的无人战斗机,但由于技术原因一直未成功。1991年海湾战争,美国大量使用了无人机用于侦察、目标瞄准和战伤评估,无人机的价值首次得到共识,直接导致了“捕食者”、“暗星”和“全球鹰”无人机的立项,并使计划制定者开始考虑无人机的其他任务角色--压制敌方防空火力和攻击任务。2012年,法国联合希腊意大利瑞典瑞士欧洲国家研制的“神经元”无人战斗机成功试飞。2013年5月,美国X-47B成功实现从航母上弹射起飞。2014年,英国雷神无人机完成第一轮试飞。2021年1月,日本防卫省正在开发无人战斗机,并计划在2035年前装备部队。2025年3月3日,美国空军公布了新无人机型号YFQ-42A和YFQ-44A。

无人战斗机主要由飞行作战平台系统、信息收集与通信系统、操控站与回路中的操控员组成。其具有隐身性能好,维护保障费用低,无人员伤亡风险等特点。

研制背景

20世纪70年代,无人机技术开始出现,其主要通过简单电子设备遥控。进入20世纪80年代,无人机技术迅速发展,飞行性能、续航时间和速度大幅提升,攻击能力增强,受到了西方国家尤其是美国的重点关注。20世纪90年代初期,军方对无人机的要求越来越高,无人机不但要完成侦察任务,还要能够完成情报处理甚至自主攻击任务。进入21世纪,随着军队作战和反恐维和任务的增加,对无人战斗机的需求更为迫切,促使无人战斗机应运而生。

发展历史

20世纪50至60年代,无人机起初主要用作防空兵器性能鉴定和部队训练的靶标。进入70年代后,其不仅继续作为靶机使用,还大量应用于执行战场军事侦察任务,当时被称为远程驾驶飞行器(RPV)。到了80年代,其用途进涵盖了战场监侦、电子对抗、目标指示、战果评估、通信中继以及大地测绘学、资源探测、环保监视等多个领域。从第一次世界大战起,美国空、海军就开始致力于发展用于执行作战任务的无人战斗机,但由于技术原因一直未成功。1991年海湾战争,美国大量使用了无人机用于侦察、目标瞄准和战伤评估,无人机的价值首次得到共识,直接导致了“捕食者”、“暗星”和“全球鹰”无人机的立项,并使计划制定者开始考虑无人机的其他任务角色--压制敌方防空火力和攻击任务。进入21世纪后,无人机技术迅速发展,并在现代战争中显示出越来越重要的作用。特别是在2001年阿富汗战争中,美国首次使用捕食者无人机执行攻击任务,开创了无人机作战使用的新篇章。

主要特点

无人战斗机具有隐身性能好,维护保障费用低,无人员伤亡风险等特点。

无人战斗机的设计紧密围绕任务需求进行,不受人的生理因素限制,因此能够采用高风险、高性能的技术,在飞行速度、高度、航程以及敏捷性、机动能力等方面取得了一定突破,其过载能力远超有人战斗机,大大增强了突防能力;无人战斗机不仅能采用比例导引制导律的空空、地空导弹,还具备精确打击移动目标的能力。在机体结构上,由于无需配备驾驶舱、座椅、仪表和生命保障系统等设备,无人战斗机的设计相对简单。然而,其系统却异常复杂,涵盖了无人机本身、地面控制站、数据链以及多种机载系统,如信息存储与传输、探测与对抗、任务规划与管理等。此外,无人战斗机的制造费用较低,因为它省去了座舱、显示器和防护救生系统等设备,同时还节省了飞行员培训、飞机使用和保障等费用,从而进一步降低了整体使用成本。

关键技术

无人战斗机主要由飞行作战平台系统、信息收集与通信系统、操控站与回路中的操控员组成。

机身设计

无人战斗机的机身设计可以不拘于有人战斗机的限制,突出“无人"飞机的优势,满足任务的有效世和采购力的要求,为传感器和通讯的射频表面结构应与任务需求和维护模式兼容。同时,无人战斗机应具有与任务需求和维护模式协调的开口。

推进系统

推进系统应满足无人战斗机的作战任务需求此外还应满足维护性、长期存储和使用部署的要求,充分利用电力管理和分配系统以及飞机电池维护的技术提升成果。

飞行器管理

机载飞行器管理采用模块化结构,兼容与任务描述、作战极念以及机载/机外目标定位结合相协调的不同的控制结构,允许飞行器的自主控制和任务奇理系统的交互作用。飞行控制功能自动完成对飞行器的实际机被操纵,实现防撞、地形回避和攻击机动,达到任务管理的精度要求。

任务管理

任务管理应最大展度地利用机载和离机智能辅助决策,减轻任务控制员的负担,在紧急情况下系统的功能性可适当降级,所有致命的行动都需要人工优先权,但允许无人战斗机自主采取自保护措施和攻击突然出现的威胁。任务营理受任务控制站的控制和设定。

机载和机外传感器综合应能搓供准确的目标信息,能够搜索、探测、跟踪、识别并且进行多日际优选,在县夜和不利天气条件下,在具有战术意义的距离上达到提示和使用武器的精度要求;使无人战斗机有充足的时间到达确保武器杀伤效果又不误伤自已的投放位置。

通讯

所有的通讯应具有"鲁棒"性和安全性、在满足任务离求的同时使用最小带宽。无人战斗机系统的通讯既要符合未来全球指挥控制的体系结构又要最大限度地利用现有的软硬件设施。通讯方式包括窄带适讯、视线宽带通讯、超视线究带通讯,并应能与空中交通控制相联,无人战斗机系统的天线应具有与任务需求和维护模式相协调的隐身性。

武器系统

无人战斗机应最大限度地适应武器的内、外运载以允许现役和未来武器的综合。机身与悬挂装置的结构综合允许运载和投放各种武器以及内置油箱、常规军械和自卫设施。当选择有效载荷时、计划使用的武器的安全运载、释放、分离、起效应是首先要考虑的。无人战斗机应能携带未消耗的武器安全回收。

典型项目

英国

雷神无人机的研制工作于2006年12月正式启动。2014年,英国雷神无人机完成第一轮试飞。在大型无人强击机方面,飞翼式无人攻击机具备升阻比大、结构效率较高、隐身性能好等特点。

欧洲

2001年,法国德国意大利西班牙瑞典和英国共同参与启动了一项未来欧洲空战系统(SCAFE)研究计划,展望了欧洲2020年的空战系统。作为研究的一部分,该计划确定了包括无人战斗机在内的平台类型和未来应优先发展的技术。2003年,法国投资3亿欧元启动Neuron无人战斗机方案演示验证计划为未来的欧洲2020年空战系统计划做准备。

2012年,法国联合希腊、意大利、瑞典、瑞士等欧洲国家研制的“神经元”无人战斗机成功试飞。

美国

1996年,美国空军科学顾问委员会发表的《新世纪展望--21世纪航空航天力量》中UCAV方案,其采用先进的隐身设计,使用高性能火箭与吸气式组合发动机,飞行速度达到马赫12~15,飞行高度24~25km,机动过载达到20g。可携带精确制导武器激光武器对高价值目标进行攻击。在美国《空军2025》UCAV方案中,其采用隐身设计,用2台涡轮发动机作为动力,有CPS/INS导航系统,该机翼展32m,起飞重量10886kg,巡航速度 741km/h,最大飞行高度25.9km,续航时间大于40h,作战半径6850km,能在目标上空巡逻24h,也可直飞攻击位于13600km的目标。

2013年5月,X-47B成功实现从航母上弹射起飞。同年10月,X-47B隐形无人机起飞,在两架F/A-18战斗机的护送下,它依靠精确的GPS系统和先进的航电装置飞到“布什”号航母上空,随后成功降落到航母的飞行甲板上。其作战半径约1100公里,能在航母周边965公里的范围内持续巡逻。通过空中加油,它还需要具备2200公里的作战半径。

2025年3月3日,美国空军公布了新无人机型号YFQ-42A和YFQ-44A。

日本

2021年1月,日本防卫省正在开发无人战斗机,并计划在2035年前装备部队。

以色列

以色列航空研发的哈比无人战斗机,它将无人机、导弹以及智能机器人技术融为一体,不仅可以利用目标产生的电磁波进行搜索,还能对目标进行跟踪和自主攻击。哈比自身携带机载导弹和反雷达装置,能够自主攻击目标雷达,并且在任务完成以后自主返回。哈比无人战斗机系统包括1部地面指挥车,3部发射车,54架无人机以及辅助装备。

中国

20世纪 60年代末,中国开始无人战斗机的研制,先后研制出“无侦5”“ WZ-2000”、“ASN-15”等无人侦査和监视飞机。

作战形式

无人战斗机直接用于作战有两种形式,一种是以自身作为战斗部杀伤敌目标的自杀型无人战斗机,另一种是携带武器并可反复使用的无人战斗机。前者以反辐射无人机为主,一般在无人飞行器上加装被动雷达导引头和引信、战斗部。其优点是便于穿越敌防区,并可在敌方地域上空巡航待机,一旦发现目标即可实施自杀式攻击。它能够垂直向下攻击,使敌方难于对其拦击。以色列研制的哈比就是其中十分典型的一种。携带武器并可反复使用的无人机才是真正意义上的无人战斗机。它采用人在回路中的控制方式,由地(海)面指挥控制中心、空中指挥控制飞机或有人战斗机上的飞行员操纵,能够执行对地攻击和空战任务。与自杀式无人机相比,其主要特点在于升阻比大,盘旋等低空低速机动能力强。这就使得无人战斗机具备更加精确的姿态调整能力和机动能力。与自杀式无人机的纯打击能力相比,携带有小型精确制导武器的无人战斗机能够完成攻击、拦截地面和空中目标等多样化的任务。

对于多数无人战斗机而言,其航空武器系统采用人在回路地面操控模式。其作战使用需要地面控制站完成远程目标人工识别、制导武器系统的火控离线解算、攻击地面决策等功能,并通过地面控制站任务规划系统指挥控制无人战斗机进入可攻击区,构成制导武器的发射条件。人在回路地面操控模式不可避免地要求地面21世纪的战争与无人战斗机之间进行大量的数据交互,这就对无人战斗机通讯的带宽及其可靠性和实时性提出了更高的要求。同时,由于无人战斗机与地面通讯条件的限制以及地面操控人员生理因素的限制,当无人战斗机在对地面或空中目标进行攻击时,其估算精度、动作准确性、反应时间均会受到影响,地面操控人员并不能充分利用无人战斗机和航空武器系统的全部能力,甚至错过或丧失攻击时机。

参考资料

美无人机首在航母上降落 被指拉大和中国技术差距.环球国际.2025-03-07

雷神完成首轮试飞 成英国无人攻击机领头羊.环球网.2025-03-07

美媒:美空军官宣首批“无人战斗机”机型.百家号.2025-03-04