未來無人預(yù)警機的發(fā)展方向

歐林暉

【摘要】隨著未來航空業(yè)和電子業(yè)的飛速發(fā)展，具備預(yù)警、指揮、通信、偵察多功能的大型無人預(yù)警機將取代有人預(yù)警機。本文通過對未來無人機能力的預(yù)測，結(jié)合預(yù)警機的發(fā)展方向，提出了未來無人預(yù)警機的發(fā)展構(gòu)想。

【關(guān)鍵詞】無人機 預(yù)警雷達 共形天線 傳感器綜合

一、引言

預(yù)警機裝備有雷達、通信、電子偵察等諸多傳感器，集遠程探測、情報偵察、信息分發(fā)，指揮協(xié)調(diào)、聯(lián)合作戰(zhàn)等諸多功能于一身，是現(xiàn)代空戰(zhàn)的力量倍增器，而無人機具有適應(yīng)性強、費用低、生存能力強以及零傷亡的優(yōu)點，相信二者相結(jié)合的無人預(yù)警機將是未來一個重要的發(fā)展方向。

二、無人預(yù)警機目前的技術(shù)基礎(chǔ)

隨著無人機技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，在無人機上安裝預(yù)警雷達提供遠程預(yù)警信息已具備相應(yīng)的技術(shù)基礎(chǔ)。

2.1 以大型無人機為載機，在預(yù)警基礎(chǔ)上實現(xiàn)多功能

預(yù)警雷達最重要的指標就是探測威力，如果探測威力過小，應(yīng)用價值有限。根據(jù)雷達方程，探測威力與功率孔徑積成增函數(shù)關(guān)系，而只有大型無人機有條件提供較大的功率與孔徑，因此，研制大型無人機是實現(xiàn)無人機預(yù)警雷達最直接也是最有效的方式。如美國國防部2004年2月公布J-UCAS計劃中，無人作戰(zhàn)飛機具體的性能指標。即其航程在無需空中加油的情況下，達到1300nmil，有效載荷（包括彈藥和傳感器）為4500磅（約合2025公斤），達到了輕型頂警機所需的載重要求。作為未來的發(fā)展方向，有更大載荷、虹高飛行性能的無人機必將出現(xiàn)，能裝載有源相控陣雷達的無人預(yù)警系統(tǒng)是可預(yù)見的。

未來無人機并不會單純具備預(yù)警功能，實際上.機載傳感器設(shè)備融合已經(jīng)成為未來的重要發(fā)展方向，隨著航空電子技術(shù)的飛速發(fā)展，飛機的重量、安裝空間受到嚴格限制，通過對相關(guān)電子設(shè)備進行結(jié)構(gòu)和功能方而的綜合設(shè)計，能簡化設(shè)備、節(jié)省安裝空間、減輕飛機質(zhì)量，還可使不同設(shè)備、不同頻譜的信息實現(xiàn)最優(yōu)綜合、融合和無縫鏈接。

2.2 應(yīng)用新型雷達技術(shù)，降低平臺要求

2.2.1 采用共形陣列天線，實現(xiàn)飛機與傳感器一體化

共形陣列正受到西方各國空軍的高度重視。它是將傳感器（主要是天線部分）與飛機結(jié)構(gòu)件結(jié)合為一體，形成多功能共形陣列天線。其具備如下優(yōu)勢：（l）對飛機氣動性能影響小；（2）降低了平臺載重要求；（3）有利于飛機隱身。

2.2.2 采用寬禁帶器件，提升能量利用率

以碳化硅（BiC）和氮化鎵（GaN）為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料是繼以硅和砷化鎵為代表的第一代、第一代半導(dǎo)體材料之后迅速發(fā)展起來的新型半導(dǎo)體材料，最早就是針對新一代雷達和通訊系統(tǒng)等軍事裝備的需求而研究和開發(fā)的，即寄望于寬禁帶半導(dǎo)體功率器件來解決第一代、第二代功率器件的輸出功率低、效率低和工作頻率有局限性以至于無法滿足現(xiàn)代雷達等電子裝備需求的問題。

3 無人預(yù)警機的未來發(fā)展方向

3.1 大載荷、長航時

目前美國已研制出了利用太陽能作為動力的“太陽神”號大型無人機，預(yù)計可在3萬米高空巡航14個小時，隨著太陽能技術(shù)和電池技術(shù)的進一步發(fā)展，未來的太陽能無人機將具備更大的載荷和更長的巡航時間，這將大大提高無人預(yù)警機的作戰(zhàn)效能并減低使用費用。

3.2 多機協(xié)同化

未來的信息化戰(zhàn)場具有寬正面、大縱深、多梯次及全空域、全時域、全頻域的整體作戰(zhàn)特點，空戰(zhàn)模式山近距格斗向中遠距攔射發(fā)展，戰(zhàn)爭規(guī)模從單一武器平臺間的對抗發(fā)展為武器裝備體系與體系之間的整體對抗。在無人機預(yù)警雷達單機探測范圍有限的情況下，采用多機協(xié)同化作戰(zhàn)方式，覆蓋更大的空域、時域、頻域。各機之間通過通信數(shù)據(jù)鏈聯(lián)通，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)級別的融合，也可采用MIMO形式。

3.3 網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)化是指預(yù)警機在網(wǎng)絡(luò)體系中完成作戰(zhàn)功能，擔負網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的核心樞紐作用。預(yù)警機將快速地融合整個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的多個天基、空基和路基的各種雷達或偵察情報數(shù)據(jù)，并將自動化處理自身和外部傳感器獲取的目標數(shù)據(jù)，形成動態(tài)、三維的作戰(zhàn)空間態(tài)勢圖，使整個網(wǎng)絡(luò)的所有作戰(zhàn)單元都能看到一幅“共用的、統(tǒng)一的、單一的戰(zhàn)場圖像”，及時為指揮員提供目標指揮信息，有效控制目標，以更快的指令發(fā)出打擊目標的指令。

3.4 功能多元化

多元化將擴展預(yù)警機的功能、實現(xiàn)多傳感器綜合，提升預(yù)警機探測性能，它需要利用各種探測手段提高對巡航導(dǎo)彈和隱身飛機等小目標的探測能力、精確跟蹤能力，并加強無源探測、定位、識別和對地偵察能力，做好IFF、雷達、光電探測和地面探測系統(tǒng)的情報綜合，形成可應(yīng)用的情報，并使得預(yù)警機和作戰(zhàn)體系內(nèi)部各成員共同完成目標的發(fā)現(xiàn)、識別、決策、打擊和評估。

3.5 一體化

首先是機身和天線一體化，通過共形天線將天線做得與機身表面外形一致，可以將安裝天線后對飛機的氣動性能的影響降到最低，同時又能充分利用機身表面增大天線面積；其次是射頻一體化，同一個天線可以在非常寬的波長范圍內(nèi)工作，雷達、通信或者電子偵察等需要工作在不同工作頻段的電子系統(tǒng)可以通過一個天線工作；第三是處理一體化，現(xiàn)在預(yù)警機上有服務(wù)器、工作站、為各個系統(tǒng)服務(wù)的計算機，隨著計算機技術(shù)的的進步，將來在預(yù)警機上，功能強大的綜合核心處理機能夠把以前的任務(wù)計算機、武器控制計算機、信號處理機等計算機的功能集于一身。天線的公用、共形及設(shè)備量的減少，將極大改善加裝任務(wù)系統(tǒng)對載機的氣動性能和續(xù)航時間等多方面的影響。

四、總結(jié)

航空業(yè)和電子業(yè)的飛速發(fā)展為新型裝備提供了有力的支撐條件，大范圍遠距離預(yù)警將會使任務(wù)電子系統(tǒng)重量增加，從而對無人機的載重量提出更大的需求，同時未來軍事需求對新型裝備也提出了新的要求，相信無人預(yù)警機可以在未來軍事裝備中占有一席之地。