殊途同歸
——歐洲合作發(fā)展未來空戰(zhàn)系統(tǒng)的來龍去脈（中）

文/溫杰

殊途同歸
——歐洲合作發(fā)展未來空戰(zhàn)系統(tǒng)的來龍去脈（中）

文/溫杰

（接上期）

21世紀初，歐洲各國分別在無人駕駛戰(zhàn)斗機（UCAV）技術驗證方面取得了顯著進展后，站在了一個至關重要的十字路口：是繼續(xù)各自為政，還是推進聯(lián)手合作。面對這個非常現(xiàn)實而且頗為棘手的問題，大多數(shù)歐洲國家選擇了竭誠合作，聯(lián)手打造一種具有歐洲血統(tǒng)的UCAV驗證機。

6月4日，歐洲六國聯(lián)合研制的“神經元”無人駕駛技術驗證機在法國空軍組織的“空中聚會”（Air Meeting）航展上首次公開亮相。隨著“獵鷹”8X公務機和“陣風”戰(zhàn)斗機先后升空，“神經元”（Neuron）驗證機在地面人員控制下平穩(wěn)起飛，在表演空域內組成獨特的3機編隊，以350千米/時速度、150米高度在伊斯特爾空軍基地上空飛過，距地面觀眾的斜距不到400米。這次飛行表演在如此有限的空域內順利進行，不僅展示了達索飛機公司在工程技術和飛行性能方面取得的巨大成就，更是充分顯示出“神經元”驗證機的可靠性和安全性，令現(xiàn)場觀眾贊嘆不已。

初步確定計劃目標

“神經元”計劃的問世在很大程度上取決于法國的不懈努力。當法國國防部在2003年巴黎航展上正式宣布了UCAV驗證計劃后，瑞典、希臘和意大利等國很快對此產生濃厚的興趣，各方開始就有關事宜進行了初步協(xié)商。此時，法國國防部經過全面考慮，在2004年初做出了一個重要決定，將本國的“地平線”計劃正式更名為“神經元”計劃，希望能有效地集中各國的資金和技術，真正打造出歐洲的第一種全尺寸UCAV隱身技術驗證平臺，并有可能成為世界上第一種投入生產的UCAV。

2003年12月22日，薩伯公司與達索飛機公司簽署了一份諒解備忘錄，正式確定參與“神經元”計劃。2004年1月底，希臘國防部與法國防務采購局（DGA）簽署了一份意向書，確定希臘航宇公司（HAI）參與“神經元”驗證機的研制工作。隨后，意大利的阿萊尼亞公司、西班牙的航空制造公司（EADS-CASA）和瑞士的魯格公司（RUAG）先后加入到“神經元”計劃中。最終，6個歐洲國家基本確定了聯(lián)合實施“神經元”計劃的總體框架和基本模式，希望通過合作達到3個主要目標。

第一個目標是保持和發(fā)展參與這個項目的歐洲航宇公司的設計能力。隨著“陣風”和“臺風”戰(zhàn)斗機項目逐步接近尾聲，這些公司的相關部門在2030年前將不再有機會承擔任何新型戰(zhàn)斗機研制工作，因此有必要提供一個發(fā)展方向來推動歐洲在航空技術領域的的研究與探索，從而保持與美國競爭的能力。

瑞士魯格公司承擔了高速風洞試驗

第二個目標是為歐洲在2015年前設計新一代戰(zhàn)斗機儲備所需的關鍵技術，重點集中于氣動布局、自主決策、低可探測性等技術領域，充分驗證在材料、計算機和航空電子等方面的技術能力，并力爭研制出適應未來網絡中心戰(zhàn)的無人機系統(tǒng)。這項計劃面臨的主要技術挑戰(zhàn)不僅包括外形設計、多電系統(tǒng)、先進控制系統(tǒng)、自主性，還涉及到人的因素在任務環(huán)中的作用、與國家空域系統(tǒng)綜合等方面。

第三個目標是通過建立一個研制新一代作戰(zhàn)飛機的歐洲工業(yè)團隊，推出一種可以信賴的協(xié)作創(chuàng)新模式。與以前共同組建一個合資企業(yè)的方式有所不同，6國政府出于項目發(fā)展效率的考慮，同意將工業(yè)和管理方面的控制權交給DGA負責，由它負責協(xié)調參與國的利益，做出各項決定和實施整個計劃。

作為歐洲6國聯(lián)合發(fā)展的一個技術驗證項目，“神經元”計劃牽動著正在研制新一代空戰(zhàn)平臺的各國神經，將集各國先進航空技術之大成，制造出一種具有隱身能力的無人駕駛平臺，通過試飛來驗證

一些關鍵技術，從而滿足不同作戰(zhàn)任務需要。

法國航宇實驗室負責低速風洞試驗

首次展示驗證平臺

具體而言，“神經元”計劃的運作模式就是以達索飛機公司為主承包商，參與研制工作的各國承包商充分利用和發(fā)揮各自的技術優(yōu)勢，分工負責一部分設計和研制工作，最終在位于法國南部伊斯特爾空軍基地的總裝車間內完成裝配和測試。正因如此，“神經元”計劃的合作并非一蹴而就，各國一直在有關資金投入和工作份額的分配上討價還價，直到2005年12月才初步達成了框架協(xié)議。

“神經元”驗證機在伊斯特爾空軍基地首次公開亮相

2006年2月9日，DGA簽署了一項價值4.82億美元的合同，正式將“神經元”計劃授予了主承包商達索飛機公司，標志著醞釀多年的無人戰(zhàn)斗機技術驗證平臺終于駛入正軌，設計與研制工作正式啟動。

達索飛機公司在全面實施“神經元”計劃之前，面臨的一個主要問題是如何將最終目標明確分解為一個個設計概念，排列出所要驗證的各項關鍵技術，從而指明解決問題的方向。對此，達索飛機公司負責國際間合作的副總經理伊維斯·羅賓斯曾經表示：每個人都知道答案是UCAV，但是沒有人知道問題是什么。

5月22日，“神經元”設計團隊向DGA遞交了第一份項目研究報告，提前完成了初步技術定義階段，其后開始了為期3年的系統(tǒng)定義與設計階段。同年9月7日，“神經元”計劃完成了中期評審。在這次評審中，各家公司向來自6國國防采辦機構的代表們提交了各自在為期6個月的可行性研究中取得的成果，主要包括飛機的總體布局、低可探測性目標、為滿足設計目標而必需的子系統(tǒng)和從地面站控制驗證機所必需的性能。中期評審的結果令人滿意，于是，“神經元”計劃推進到詳細設計階段。

2007年4月10日，“神經元”驗證機的縮比模型分別在法國航宇實驗室的低速風洞內和瑞典斯德哥爾摩防務研究所的高速風洞內進行試驗。這些風洞試驗主要模擬“神經元”驗證機在真實飛行條件下的飛行情況，旨在確認其整個飛行包線內是否可控，為順利進入下一階段的研制工作打下堅實的基礎。

“神經元”驗證機采用了飛翼布局

在長達近5年的設計和研制后，各承包商在2011年初把各自負責研制的主要部件陸續(xù)運抵伊斯特爾空軍基地。達索飛機公司按照共同研制的數(shù)字樣機，在總裝車間內開始安裝燃油管路、電子線路和設備，并完成了驗證機的總裝工作。12月，研制人員完成了“神經元”驗證機的首輪靜態(tài)測試。

2012年1月19日，達索飛機公司在伊斯特爾空軍基地舉行了一個簡約而隆重的儀式，公開展示了6國聯(lián)合研制的“神經元”技術驗證機。公司首席執(zhí)行官查爾斯·埃德爾斯坦尼主持了揭幕儀式，名譽主席塞爾吉·達索先生、工業(yè)團隊的代表和參與國的國防部官員蒞臨現(xiàn)場，見證了“神經元”驗證機首次公開亮相的歷史時刻。

“神經元”驗證機正在進行最后的總裝過程

精心考慮設計細節(jié)

“神經元”驗證機留給外界的第一印象是似曾相識。的確，近年來隨著X-47B和“鬼怪鰩”等驗證機的陸續(xù)試飛，飛翼布局已經成為各家公司設計UCAV的一個共識。這種布局可以順其自然地充分利用空氣動力，從而實現(xiàn)氣動性能和隱身性能的最佳優(yōu)化，是一個非常接近于完善設計的形狀。而且，飛翼布局不僅可以明顯降低飛行阻力，在所裝燃油量一定的條件下，能大大增加飛機的航程，而且省去了相關的結構材料和操縱機構，使結構重量顯著減輕。

“神經元”驗證機的后緣呈M形狀，通過電傳飛控系統(tǒng)對機翼后緣的4個操縱面進行綜合控制，以實現(xiàn)航向穩(wěn)定性和偏航控制。據(jù)DGA公布的數(shù)據(jù)，該機的機長約9.3米，翼展約12.5米，全機重量約6噸，最大飛行速度可以達到馬赫數(shù)0.8。粗略來看，“神經元”驗證機的尺寸與F-16戰(zhàn)斗機相當，但是小于F-117A戰(zhàn)斗轟炸機。

除了采用飛翼布局外，達索飛機公司在實施“神經元”計劃過程中，也注重了相關細節(jié)設計。為了更好地降低雷達反射截面積，“神經元”驗證機采用了雷達吸波材料制成的埋入式進氣道，機身前部正上方設計有一個寬大的進氣口，空氣通過S形進氣道流入到機身內部。進氣口上緣采用鋸齒形結構，可以破壞雷達回波，下緣內部采用了附面層隔板，能夠有效吸除機身前部產生的附面層氣流，避免影響發(fā)動機的性能。

研制人員正在安裝“阿杜爾”Mk951發(fā)動機

從計算機輔助設計圖中可以看到S形進氣道的輪廓（藍色）

抑制紅外輻射也成為一個主要技術驗證項目。該機在尾部采用了埋入式排氣裝置，通過專門的燃氣冷卻裝置來降低紅外輻射。由于復合材料的制造成本過于昂貴，HAI公司制造了一個全尺寸合金排氣部件，從圓環(huán)形進口逐漸過渡到底部平坦的半橢圓形出口，前面連接發(fā)動機的尾噴口，后面適合于驗證機的“海貍尾”式排氣口。

“神經元”計劃并未專門研制新的傳感器、武器或動力裝置，而是圍繞可以使用的商業(yè)機載計算機，通過嵌入關鍵任務軟件，集中設計一種模塊化航空電子系統(tǒng)。除了設計成為一種全尺寸隱身平臺外，“神經元”驗證機還試驗了各種系統(tǒng)，重點測試自主導航和決策的軟件性能。程序可以在執(zhí)行任務期間動態(tài)地重新調整系統(tǒng)，如果戰(zhàn)術環(huán)境改變，將能夠選擇相應的任務計劃，并且設計人員還將確定作戰(zhàn)/決策回路中操縱員介入的最佳時機。

“神經元”驗證機的自主性還反映出從設計到使用成本的長遠考慮。與目前一些UAV計劃不同，“神經元”實際上只需要少量地面操作人員。操作員們僅提供航路點的更改信息，允許飛行器根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的威脅信息，自動地重新規(guī)劃其飛行路線。研制人員認為這種方法將允許兩個人來控制無人機，甚至有可能讓同一支隊伍操縱多架無人機。

HAI公司制造的排氣部件正在安裝到驗證機上

BAE系統(tǒng)公司針對FOAS計劃曾經提出了一種UCAV方案

醞釀發(fā)展“雷神”計劃

在“神經元”驗證機的展示現(xiàn)場，埃德爾斯坦尼呼吁各國政府現(xiàn)在應該充分利用在過去5年研制工作中取得的豐富經驗，開始考慮下一步的發(fā)展方向。這一呼吁并非空穴來風，很大程度上源于BAE系統(tǒng)公司在2010年7月率先推出的“雷神”（Taranis）技術驗證機，暗示著歐洲各國有可能摒棄前嫌，聯(lián)合啟動一項UCAV計劃。

10年前，BAE系統(tǒng)公司通過實施一系列技術驗證計劃，在氣動、隱身和飛行控制等核心技術領域取得了長足進步，并在此基礎上正式啟動了“雷神”計劃，通過研制和試飛一架UCAV全尺寸技術驗證機，評估低可探測性縱深攻擊平臺所需要的各項關鍵技術。隨著研制工作不斷進展，英國憑借著自身的技術實力，在國際合作中擁有了話語權，并且在未來空戰(zhàn)系統(tǒng)（FCAS）發(fā)展計劃中扮演了至關重要的關鍵角色。

“雷神”計劃的浮出水面得益于英國發(fā)展未來攻擊平臺的潛在需求和技術積累。早在20世紀80年代末，英國國防部就著眼于未來替換“狂風”攻擊機的潛在需求，與BAE系統(tǒng)公司聯(lián)合啟動了一項“未來攻擊機”（FOA）計劃，旨在研制一種具備縱深攻擊能力的多用途戰(zhàn)斗機。經過幾年分析和研究，英國國防部根據(jù)重新制訂的《戰(zhàn)略防務評估》報告，在1997年將這項計劃重新調整為“未來空中攻擊系統(tǒng)”（FOAS）計劃，以便適應剛剛出臺的遠征戰(zhàn)略，滿足英國皇家空軍的未來作戰(zhàn)需求。

在FOAS計劃中，英國國防部首次提出了UCAV發(fā)展遠景，在裝備發(fā)展方面重點關注各種用途無人機所需的關鍵技術，并參照美國發(fā)展UCAV的模式，鼓勵BAE系統(tǒng)公司著手從事與之相關的預先研究。按照FOAS計劃的要求，BAE系統(tǒng)公司對一系列先進布局概念進行了預先研究，力圖尋求到將低可觀測性和高敏捷性集于一身的一種可行方案，并大力探索自主飛行技術。然而，BAE系統(tǒng)公司卻刻意保持低調，對于內部從事的UCAV關鍵技術研究一直秘而不宣。

21世紀初，隨著BAE系統(tǒng)公司在一些核心技術方面取得較大突破，英國國防部著手制訂了一項極其保密的研制計劃，力求滿足皇家空軍對于縱深打擊和高空監(jiān)視的未來作戰(zhàn)需求。直到2005年5月，英國國防部才首次公開了這項稱為“戰(zhàn)略無人機試驗”（SUAVE）計劃，并正式宣布了終止FOAS計劃的決定。SUAVE計劃的公之于眾充分表明了英國在UCAV技術領域的信心，并在2009年順利完成。

在FOAS項目的基礎上，SUAVE計劃的主要目標是集中于降低關鍵技術的風險，為英國國防部在未來無人機發(fā)展戰(zhàn)略上提供決策依據(jù)。這項計劃涉及的研究領域包括自主式指揮控制、超續(xù)航動力裝置、自主式空中加油系統(tǒng)和定向能武器載荷等方面，分別由英國的各家公司負責。由于整個研制過程極其保密，這項計劃也被外界稱之為“藍箱”計劃。據(jù)推測，“藍箱”計劃秘密研究了幾種UCAV概念的細節(jié)設計，均具有長達24小時的續(xù)航時間。

SUAVE計劃的公之于眾，不僅表明英國的長期空中力量路線圖將建立在UCAV基礎之上，還暗示著英國在UCAV技術領域取得了飛速進展。憑借著獨樹一幟的設計思想，BAE系統(tǒng)公司很快自行設計和研制出英國的第一種隱身無人機，從而在UCAV領域占據(jù)了一席之地。

BAE系統(tǒng)公司研制的“渡鴉”驗證機首次采用了模塊化設計

“雷神”驗證機在澳大利亞武麥拉試驗場已經完成了3輪試飛

不斷優(yōu)化總體構型

在多年探索的基礎上，BAE系統(tǒng)公司厚積薄發(fā)，將醞釀已久的UCAV設計方案和研制計劃推到前臺，等待英國國防部的正式批準。2006年12月7日，英國國防部在對這個全尺寸驗證機的總體方案進行了全面細致的評審后，將一項價值1.24億英鎊的合同正式授予BAE系統(tǒng)公司領導的研制團隊。參與這項計劃的其他成員還包括羅羅公司、奎奈蒂克公司、GE航空公司以及英國國防部的防務科學與技術實驗室。

為了凸顯這項計劃的地位和作用，英國國防部借用了凱爾特神話中的Taranis一詞，將這項計劃命名為“雷神”計劃，期望未來發(fā)展出一種堪比“火神”轟炸機的全新無人攻擊平臺。由此，英國UCAV全尺寸驗證機計劃正式啟動，準備在4年時間里制造和試飛一種無人駕駛平臺，重點評估有關自主作戰(zhàn)能力所要求的關鍵技術，為英國空軍未來進攻性力量的組成提供決策依據(jù)。

從整個計劃進展來看，“雷神”驗證機的研制過程還比較順利。2010年7月12日，BAE系統(tǒng)公司在英國蘭開夏郡的沃頓工廠內隆重舉行了一個出廠儀式，隨著激昂澎湃的音樂在巨大的消聲室內逐漸響起，“雷神”驗證機首次現(xiàn)身，標志著裝配生產階段已經順利結束。

從作戰(zhàn)使用方面考慮，BAE系統(tǒng)公司一再強調英國空軍的UCAV應具備跨大洲攻擊的能力。因此，“雷神”驗證機采用了飛翼式布局，不僅具有較快的飛行速度，承擔突破防空系統(tǒng)的任務，同時可以充分利用機內空間來裝載大量的燃料，實現(xiàn)洲際間飛行。該機采用了大后掠前緣的翼身融合體布局，有利于實現(xiàn)氣動性能和隱身性能的最佳優(yōu)化。它的總體尺寸與BAE系統(tǒng)公司生產的“鷹”高級教練機相當，翼展約為10米，機長約為12米，起飛重量超過8噸。

在總體構型設計上，“雷神”驗證機重點突出了隱身性能。它的前機身為菱形截面，自然流暢地過渡到后機身的扁平截面，機身和機翼的后緣分別對應平行于前緣，在確保氣動性能的前提下，更好地滿足了低可探測性的需要。BAE系統(tǒng)公司更加注重細節(jié)設計，很好地滿足了隱身性能，同時也面臨著相當大的挑戰(zhàn)。

首先，研制人員解決了進氣道/發(fā)動機一體化的信號特征問題。在推進系統(tǒng)方面，“雷神”驗證機沿用了三角形進氣口，進氣道明顯隆起，目的是有效地保證動力裝置所需的空氣流量。它采用了“海貍尾”式的排氣裝置，把發(fā)動機的尾噴管完全包裹在機體內，達到同時減小雷達與紅外信號的目的。

其次，生產裝配必須滿足精確的制造要求。由于總體尺寸相對較小，“雷神”驗證機的大多數(shù)系統(tǒng)在集成過程中也引發(fā)了一個挑戰(zhàn)，同時，在裝配采用了低可探測性材料的機身時，設計公差已經設定在一根頭發(fā)直徑的量級，只有達到這一苛刻的制造標準，才能實現(xiàn)所希望的信號降低。

“雷神”驗證機采用了數(shù)字式飛行控制系統(tǒng)。此前，BAE系統(tǒng)公司通過“渡鴉”驗證機，已經出色地解決了數(shù)字式電傳飛控系統(tǒng)面臨的諸多關鍵問題，為發(fā)展一種靜不定的無尾布局平臺所采用的控制律提供了頗有價值的試飛數(shù)據(jù)。數(shù)字式電傳飛控系統(tǒng)能夠較好地實現(xiàn)大量操縱面的耦合控制，從而確保全尺寸驗證機具有靜不定的飛行特性，可以在各種條件下可靠地自主飛行。

“雷神”驗證機采用了飛翼式布局，突出了隱身性能

力求勝任多種角色

BAE系統(tǒng)公司試飛了一架“惡魔”驗證機，用于研究射流控制技術

從SUAVE計劃的技術層面來看，“雷神”計劃的一個核心任務是評估UCAV自主作戰(zhàn)能力是否能夠達到預期的戰(zhàn)場使用要求。為此，BAE系統(tǒng)公司正在借助于近年來在系統(tǒng)智能方面所取得的進展，緊鑼密鼓地設計“雷神”驗證機的自主控制系統(tǒng)，目的是提供高級別的自主性，有效地改進作戰(zhàn)效能。

據(jù)介紹，這種系統(tǒng)能夠自主控制無人機的滑行、起飛并沿著搜索空域航行，同時可以及時地對任何威脅或其他意外情況做出反應。接著，它圍繞搜索區(qū)域確定最佳的航線，鎖定目標，然后利用傳感器系統(tǒng)來傳輸一系列圖像和觀察結果反饋給操作員，以確定這是預計攻擊的目標。最后，一旦該機獲得授權，它自主地攻擊目標，然后沿著預定航線返回基地、著陸和滑行。

從中看出，英國國防部仍然傾向于在UCAV中保留人在回路的控制方式，從而保證操縱人員掌握有確認敵方目標和投放武器攻擊等關鍵任務決策方面的權限。操縱人員可以在地面站內進行控制，也能在雙座戰(zhàn)斗機的后座上發(fā)出指令。為此，英國國防部自2006年以來，已經按照SUAVE計劃實施了“自主式指揮控制”項目，先后在地面和空中驗證了在一架噴氣式戰(zhàn)斗機上控制多架UCAV的基本概念是可行的，但這種技術在投入使用之前還需要進一步成熟。

基于長期積累的經驗，BAE系統(tǒng)公司在“雷神”驗證機的機載任務系統(tǒng)中采用了一種先進的和高度靈活的開放式系統(tǒng)結構。在驗證階段，該機還配置了傳統(tǒng)的光電和雷達傳感器作為基本的機載探測設備，遠期有可能采用BAE系統(tǒng)公司正在研制的保形雷達。這樣，“雷神”驗證機不僅可以滿足當前以縱深打擊為主的任務構想，同時還能根據(jù)需要執(zhí)行遠程偵察和監(jiān)視任務。

毫無疑問，作為專門用于驗證低空突防任務的攻擊平臺，該驗證機設計了兩個內置武器艙，以便能夠攜帶對地攻擊武器，并保持較強的生存能力。但是，BAE系統(tǒng)公司表示，只是安排了“雷神”驗證機模擬武器投放的試驗，并未計劃實施武器投放的試驗。

據(jù)透露，BAE系統(tǒng)公司還考慮在“雷神”計劃中應用“圖像采集和開發(fā)”（ICE）系統(tǒng)，承擔空中監(jiān)視和偵察任務。ICE系統(tǒng)由兩臺廣角照相機組成，并且可以選擇在轉塔內安裝一種窄視角照相機，兩種照相機都具有紅外成像能力。ICE系統(tǒng)具有機載存儲和操作能力，可以用于飛行后分析，同時也能通過一個低波段數(shù)據(jù)鏈向地面?zhèn)鬏攭嚎s圖像，或者通過衛(wèi)星實現(xiàn)洲際間傳輸。ICE系統(tǒng)可以與驗證機控制系統(tǒng)有機綜合，提供了更大的自主性和靈活性，可以產生一幅完整精確的平面景象。（未完待續(xù)）

編輯：石堅

早在2006年，英國國防部曾經利用兩架試驗機進行了“自主式指揮控制”項目的試飛評估