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无人机最关键技术:数据链传输的安全和可靠

发布日期:2012-03-17  来源:网络  作者:全球无人机网我要投稿我要评论

  无人机uav)是指无人在机上驾驶、可自主控制或遥控的飞机武器系统。它可执行对空、对地(海)作战任务,并具有可回收、可重复使用的特征。

  它能够代替人类执行各种复杂、危险的作战任务,而人员不必冒任何生命危险。特别是美国政府为了在海外地区战争中消除民众的厌战和反战情绪,提出了“零伤亡”的战略指导思想,从而推动了无人作战平台的发展。

  2011年12月8日,伊朗公布截获一架美军RQ-170无人机,再次引发人们对无人机的关注。

  无人机的技术特点

  无人机与常规飞机既有联系又有区别。无人机没有驾驶舱及相关的环控救生设备,除了降低飞机的重量和成本外,还大大放宽了飞机设计的一

  些限制,如飞机发动机的位置可以更加合理,飞机的机动过载可以更高。就目前的飞机设计制造技术来讲,可以制造出过载极限高达20的高机动飞机。同时,无人机不是传统飞机的简单小型化。

  相比常规飞机,无人机具有一定的经济优势。无人机的设计制造成本低,无需复杂的机体和种类繁多的各种机载设备,只需一些必要的传感器;它的使用维护成本较低,操纵人员培训相对简单。不用时放在机库里,作战时拉出使用。与常规飞机相比,使用维护成本可节约达50%之多;它的作战成本较低,低于远距离发射巡航导弹或超视距空空导弹的费用。

  无人机的作战使用特点可以说相当明确。它可以替代有人驾驶飞机来执行一些非常危险的任务,可以近距离锁定敌方目标,从而提高攻击的精度;它作战使用灵活,可以在空中、地面、舰船上起飞或发射,攻击目标时,可以由指挥控制中心授命攻击,也可以自行快速攻击;无人机的突防能力较强,机体外形尺寸小,发动机功率小,各种信号特征较小,不易被敌方发现,因而具有较强的空防隐身能力。
 

  无人机武器化对未来战争的影响

  无人机的武器化对未来空战将产生重大影响,势必催生独特的空战战法。它既可以突入敌火力圈投弹,还可以采用多种方式发射武器。另外,在设计时根本无需考虑人体的生理极限,完全以任务为中心。

  特别是近年来美军提出“空海一体战”理论,作为“空海一体战”主角的X-47B舰载无人机,将在今年完成陆上航母适应性试验,并据此研究出一些独特的战法。

  航空技术的突飞猛进加剧了空战的激烈程度。隐身技术的应用加上较小的机身体积,使无人机具有较强的隐身特性。

  随着隐身技术的不断完善,无人机的隐身性能必将得到提高,隐身无人机大量出现在未来空中战场上,与F-22、F-35等第五代战斗机组成新的战斗机群,从而使未来的空中对抗更加激烈复杂。

  对未来防空作战的影响

  现代战争中,包括各种作战飞机和导弹在内的空中打击力量种类繁多,攻击方式多样,而无人机的武器化必然使其迅速成为空袭力量的重要组成部分。为达成更好的空袭效果,这一发展趋势使防空武器要抗击的目标类型更多、攻击性更强,所面临的威胁空前严峻。

  无人机作为杀伤性武器大规模投入进攻战斗,将对防空作战造成巨大压力,无人机的出其不意

  来袭也会让防空兵部队产生措手不及的战场压力,引起参战人员一系列复杂的心理应激反应,对防空作战造成重大影响。

  无人机的关键技术

  针对高技术防空武器的不断涌现,隐身技术的应用对提高无人机的战场生存能力具有至关重要的作用。

  通常,无人机机体表面采用降低雷达反射信号波能量的复合材料构造,使用雷达吸波材料。同时,无人机也尽量采用减小电磁波反射的机身构造,即在机身各部分的连接处进行光滑处理,避免形成角度增强反射,并在凹口处采取相应的隐身措施。

  根据任务需要,无人机的飞行控制技术也在不断更新。飞行控制技术包括传感技术、导航定位技术、飞行控制律设计等。

  随着作战任务的不同,如侦察、校射、运输、空中格斗等,无人机控制规律各不相同。尤其是一机多用时,无人机的控制任务也要随之改变,这就对飞行控制提出了更高要求,飞行控制律的设计成为难点。

  由于无人机具有承载任务多、续航时间长的特点,在无人机飞行过程中就需要有较好的动力推动技术和低油耗、高可靠性的发动机。

  当前,无人机使用的发动机主要有活塞式、涡轮式、转子式、太阳能式等。其中,太阳能式发动机能有效利用能源,满足无人机的长滞空需要,前景较好。

  无人机要实现智能的自主控制飞行,最关键的技术是数据链传输的安全和可靠问题。宽带、大数据量的传输是无人机的发展趋势和必然要求。目前,无人机主要采用Ku/Ka波段、C/X波段和L波段进行通信

  发射系统按其发射点位置来区分,主要包括陆(或雪、冰)上发射、水(舰)上发射和空中发射。

  按回收地点可将回收分为空中回收、陆上回收、水上或舰上回收;按回收方式可分为自主降落回收和遥控降落回收;

  按回收系统可分为回收网回收、伞降回收、滑跑降落回收(起落架回收)等多种。

  在对无人机系统结构、人机功能分配、战术使用方式等研究的基础上,采用虚拟现实、虚拟样机、分布交互式仿真技术和可视化技术等,建立合理的仿真战场环境、人机界面以及无人机模型,在满足实时性要求的“人在回路”分布交互式虚拟仿真环境下,进行无人机系统综合技术的研究。

  无人机的大量使用带来了新的空域管理问题,这些问题的解决将涉及基于规则的操作过程和协议以及所需的技术。除了鲁棒的宽带数据链以及单一的综合空中图像(SIAP)、空域管理外,尚需发展的相关技术包括:

  抗干扰gps系统、极低漂移率的惯性测量设备、冲突检测和防撞系统、空中交通管制和任务管理算法、精确着陆辅助装置、气候对作战环境的影响等。
 

  无人机的信息化发展趋势

  美国空军用“全球鹰”长航时无人机担负电子战和地地导弹预警任务,该机航程达26000千米,在离基地5500千米的目标上空作24小时的连续侦察监视飞行。

  为了提高生存能力,机上还可以安装干扰机、诱饵和雷达告警接收机其飞行高度为20000米,探测面积达13.74万平方千米。由此可见长航程、长滞空时间成为无人侦察机的重要趋势。

  飞得远、飞行时间长也对无人机的智能化提出更高的要求。未来无人机能够自主地飞到目标区,自主搜索目标、探测敌方的地形特征和搜索战术部署情况,并识别战机与威胁,自主决策行动,并携带智能武器系统。据报道,美国防高级研究计划局已出台一种智能化无人机的方案。

  各种先进雷达的部署让不具备隐身能力的战机面临巨大的风险。无人机的发展也不能违背隐身化这个潮流。

  美军最新试验的X-47B无人机就具有全波段全方向的隐身能力,X-47B选择菱形布局,同时尽量减少机体表面缝隙,机体全部采用具有隐身性能的复合材料,采用喷喷气发动机动力,上部进气。

  因此,雷达反射截面积极小。此外,无人机还通过超加速升降、倒飞、急转弯等机动方式增强其隐蔽性。

  与隐身化并行的另一项技术是微型化。微型无人机通常指基准尺寸(长度和翼展)小于15厘米的无人机,重量不超过1千克,这种无人机用雷达或红外传感器很难探测,飞行起来很

  安静,常使人无法察觉。随着纳米技术、微型传感器技术、微电波技术的进步,微型无人机将得到进一步的发展。目前美国正在着手包括12种微型无人机的研制计划,“微星”、“黑寡妇”等为目前美国在研的微型无人机。

  现代地面防空武器装备地不断发展,使飞机面临的威胁日益增大,用无人机代替有人机执行对地攻击甚至空战任务的必要性越来越明显,这既可执行情报侦察任务,又可执行作战突击任务。

  有人预言,到2025年左右,无人机将有可能成为战斗机群中的主力。无人机技术已日趋成熟,性能日臻完善,它能够承担的任务范围进一步扩大,任务级别由战术级扩展到战役、战略级;任务性质由支援性保障任务扩展到攻击性任务。

  无论在战略还是战术范围,无人机都将成为应用非常广泛的低风险、高费效比的战场感知平台,成为C4ISR系统的重要组成部分。

  虽然人们很重视无人作战飞机的研制开发,但是不能完全排除有人战斗机的作战使用。因而有人/无人两用型战斗机也引起人们重视。

  这种两用机备有两个可以相互独立工作的飞机操作平台,可以和普通飞机一样由飞行员操纵,也可由地面指挥中心直接遥控或按预置飞行程序自控飞行。

  随着无人机技术的进一步发展,无人机将从过去执行空中侦察、战场监视和战斗毁伤评估等任务的作战支援装备,逐渐升级为能执行压制敌防空系统、对地攻击、拦截战术弹道导弹和巡航导弹,可执行对空作战任务的真正的作战装备。

  无人机性能将会发生质的飞跃,从而有可能对未来空战的组织编制、作战原则、战术思想乃至国防策略等带来深刻的变革,给未来的防空作战带来更大的挑战。

  并且能够由此产生许多新的作战理念,使得未来的战争更加“文明化”,使得优势一方“没有流血”的战争理想可能成为现实。

  我国国土面积广阔,综合国力还不强大,如何利用手中的武器,立足现有条件,解决无人机发展给我们带来的新问题。保卫祖国的领空、领海和领地,还有很多值得我们去探索的问题。

  (作者单位为中国人民解放军93704部队)
 

 
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