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美军实施J-UCAS计划 加速研制无人驾驶突击飞机
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X-45A(左)和X-47A无人驾驶突击飞机演示机。

无人驾驶突击飞机可对大部分有人驾驶战机力所不能及的地区实施打击。

无人驾驶突击飞机可执行压制敌防空系统的任务,扩展了有人驾驶突击飞机消灭主要目标的能力。

美国武装力量正在积极研制无人驾驶突击飞机。美国在未来无人驾驶作战飞机领域的一项重要计划是海、空军J-UCAS通用无人驾驶突击飞机计划,它由美国国防部高级研究发展局负责实施。此前从美海、空军获悉,该计划已经按军种分开实施,同时保留已研究的无人机方案。

J-UCAS计划的方向是研究、展示和评估研制能完成海、空军主要作战任务的舰载和陆基无人驾驶突击飞机及加快研制生产该作战系统所必需的未来技术。

该计划的目标是降低海、空军研制和采购能补充有人驾驶作战飞机机队的高效、便宜的无人机的风险。在该计划中应制订未来完全整合入联合部队的无人驾驶突击飞机构想。美国迫切需要研制无人驾驶突击飞机原因如下:

反应时间及到达受威胁地区的通路受限

美国领导人和政治家们认为,视武装力量对威胁作出快速反应的能力,其中包括解决危机或消除对国家利益的威胁是遏制和实现政治决心的重要工具。但这一能力在到达国外港口和机场及战区的通路受限的遥远地区变得难以实现。美国对阿富汗的干预由于地理和政治障碍而复杂化就是例证之一。与没有出海口或周边是美国与之没有正式驻军协议或机场、港口设施不符合要求的国家发生冲突时,美国不得不依靠舰载机或驻扎在远方空军基地的飞机。美国在伊拉克的行动也因土耳其港口、机场使用受限(甚至在有正式驻扎协议的情况下)而遇到了前沿驻扎问题。

一方面,在一些潜在敌人(如伊朗、朝鲜)拥有远程打击武器的情况下靠近受威胁地区前沿驻扎,完成遏制功能的保障是相当脆弱的。敌人拥有远程打击兵器或防空兵器使其可以在沿海建立“禁区”,美国海军在这里不可能感到安全。

对于陆军来说,反应周期和前往受威胁地区时间长是完成上述遏制功能的限制因素。为实现这些目标必须拥有机动和快速部队,它能在规模有限的突击集群编成中和集中使用便宜的杀伤兵器的网状信息管理结构框架中行动。后者对海、空军兵力遂行作战行动的方法提出了新的要求,包括杀伤兵器的信息与功能一体化。

在对打击效能和条件提出要求的同时,海、空军还要确保快速运输大量物资以保障大规模使用陆军重型兵器和战术飞机的能力。

海军“海上盾牌”、“海上打击”、“海上驻扎”构想和空军“全球打击”、“全球稳定攻击”构想体现了未来反应时间和到达受威胁地区的限制因素对美军联合部队的挑战的现实性与重要性。这些构想打算在作战行动初期先使用少量港口和空军基地,作战行动主要由舰载机和从敌人外交与军事可及范围以外的基地起飞的远程飞机保障。

根据美军联合作战构想发展,这些兵力兵器与在冲突过程中解决确保扩大必需的作战潜力的可能性问题相联系。

美军当前的弱点是机动部队在时间和通路受限时不能进行远程密集作战行动。美国2015年前计划用于机动部队的武器系统中只有B-2、F-22和F-35隐形飞机能在敌人设防空域内自由行动(F-117已经退役)。其中只有B-2战略轰炸机能在战区内没有空军基地的情况下采取有效的远程行动,但美军的B-2型机数量有限(只生产了21架)。

时效要求高的目标或机动目标比重的增加给打击部队增加了额外困难。在这种情况下在空中或太空侦察手段发现目标时,只有载机处于武器作战半径范围内才能确保对任何目标进行打击。为评估对敌人机动目标的杀伤效能可作以下假设。从获得目标指示到摧毁目标估计需时5分钟,而对于能在1分钟飞行8英里(约1分钟后发射)的美国典型杀伤兵器而言,这符合武器载机处于距目标32英里范围内的要求。对于现有杀伤兵器而言在使用长航时无人机时这些参数是可能的。

武器杀伤范围覆盖战区的要求

与有人驾驶飞机相比,无人机的优势之一是其最大飞行时间不依赖于飞行员的体力。这在根据“全球到达”和“全球稳定攻击”构想的战役-战略背景中是个重要优势。飞行时间因素的影响可在下面的例子中得到体现。对于192×192英里的假定作战行动区假设按上述要求,必须在离该区任何地点32英里以内有攻击机(5分钟反应时间以确保消灭机动目标),这要求至少有9架载机不间断地处于该区内。对此还应该加上驻扎条件的限制——基地距战区中心约1500英里(标准距离)。

B-2轰炸机是今天唯一能在此距离内行动并在敌人中级设防空域内生存的打击系统。根据现有实践,B-2型机曾完成总飞行时间30小时以上的全球作战任务,同时在敌人设防空域中只停留几小时,而且2名飞行员在往返战区过程中可轮换休息。目前没有关于机组在设防空域工作时间段内的耐力极限的有把握答案:一些专业资料估计为5-10小时。对于所举之例的情况,每架B-2型机可在设防空域停留约10小时,飞行过程时间总共约6小时;实际没有留出用于休息的时间。

为了不间断确保地对在战区内发现的每个目标的反应时间不超过5分钟,9架在战区内巡逻的B-2型机应每10小时出动1次,每天共战斗出动22次。考虑到现有的B-2轰炸机使用限制(每天战斗出动约0.5架次),需要44架完全做好准备的B-2型机。考虑到对预备队、可靠性和其他使用寿命的补充要求, B-2型机的数量需要增加到60架。

用于执行此种任务的无人驾驶突击飞机应具备以下能力:长时间巡逻(包括使用空中加油机);在有敌人对抗的条件下生存;根据灵活给予的目标指示消灭已发现目标。

为评估现有无人机作战能力,可研究一下“全球鹰”无人机,它具备携带武器的能力,能不间断留空36小时。上述假定作战情况需要9架无人机,每架每30小时出动1架次。为支持作战每昼夜需要出动约7架次,仅为有人驾驶飞机的三分之一。

应该指出的是,无人驾驶突击飞机在战区内停留时间应根据武器、机载弹药基数消耗强度及其生存能力来确定。载油量与武器弹药基数的最佳比例取决于对作战使用条件——战斗行动强度的预测,为在作战使用过程中对其进行高效指挥,可使用各种技术方案,例如,可使用装载油料或武器的模块化武器舱。

成本是对无人机尺寸的重要限制因素。在与有人驾驶攻击机共同使用的情况下,应根据综合效能指标确定无人机上述面貌参数(包括成本、生存能力和作战效能),并探索有人驾驶和无人驾驶攻击系统混编航空集团的合理编成并在二者之间合理分配作战任务。

无人机的决定性效能——低成本、高速度、高生存能力

当要求灵活性时无人机对有人驾驶飞机有明显的优势,但这不是其唯一强点。使用无人机无须冒人员损失的风险,这大大扩展了其合理使用条件,包括在敌防空兵器为有人驾驶飞机制造过高损失风险的情况下。但不应认为损失无人机无所谓。就尺寸和成本而言,无人驾驶突击飞机可与有人驾驶飞机相提并论,因此不能将其视为一次性系统。

在危机激化并将采取相应的政治决定的情况下,使用无人机可潜在地缩短反应时间。缩短总反应时间还得益于在风险情况下使用无人机不需要展开保障器材,包括预先展开搜索救援兵力。后者易受打击且通常需要几天的时间,而无人机在此期间可能已经在使用了。

美国至今对人员损失相当忌惮,这在一定程度上是其战略脆弱性。无人驾驶突击飞机潜在地能降低这一“脆弱性”,因为在使用无人机时没有人员损失。

无人战斗系统的使用成本应低于有人驾驶飞机,当远离基地或在战区大纵深行动需要不间断以杀伤范围覆盖战区时,这是对上述其高作战效能诸保障要素优势的重要补充。应该指出的是,这些优势的实现要求平时和战时无人机高度的一体化、可靠性和安全性。现有无人机在该领域还存在一些问题。同时潜在地不存在阻碍其在未来达到和超过有人机典型水平的技术或维护原因。

使用成本水平的下降与无人机操纵员训练开支的减少相联系,而且包括航线飞行、起飞、降落在内的大部分飞行阶段自主完成。通过使用模拟器练习,无人机操纵员的训练成本应低于有人驾驶飞机的飞行员和领航员。实际训练飞行的大幅度减少可减少燃油、备件消耗并延长无人机使用寿命,减少对新无人机再生产的需求。据评估,无人战斗系统使用成本比有人机低50-70%,考虑到作战开支和支持成本占飞机生命周期成本的近一半,潜在经费节约规模将非常可观。

无人机是对有人驾驶突击系统的有效补充

尽管无人驾驶突击飞机在作战条件下具有许多明显优势,但有人驾驶飞机在快速多变的战斗行动中和需要与陆军或海军部队密切协同时仍具有明显优势。夺取制空权和对与敌直接接触的地面部队提供支援是有人驾驶飞机的两大作战任务。但即使在这种情况下,仍有相当数量的任务使用无人机更加有效。这为通过合理共同使用无人机和有人机、发挥二者优势并提高一体化效能创造了前提条件。

如前所述,长时间使用有人驾驶飞机的制约因素之一是飞行员会疲劳。飞行员疲劳是积累效应,它是机组人员昼夜和月飞行时间的限制因素。长时间地作战行动会耗尽机组人员可允许的飞行小时数,因此作战定额通常受机组数量而不是飞机数量限制。在长时间作战行动条件下使用无人机能更合理地利用有人驾驶飞机机组的飞行时间储备,并在此基础上保持较高的战斗行动。

无人机为执行各种任务——观察、侦察或攻击或压制或摧毁敌防空系统可进行不同的配置,因此可成为有人战斗系统的得力助手,其中包括扩大有人驾驶飞机机组的态势信息掌握程度,压制和瘫痪敌防空兵器。在这些任务中无人机能提高有人驾驶系统的效能和生存能力,特别是冲突初期在空军“全球打击”构想中典型的通路受限的情况下。

在作战环境中的可靠性和工作量大不久前还是无人机的严重问题。无人机主要用于观察和侦察,因为在实战条件下它们损失很大。J-UCAS计划的目标之一是解决这些问题,包括研制和检验研制无人驾驶突击飞机必需的技术与设备。

在计划任务中特别重视的问题是降低无人机研制成本,以及使用所需物质保障规模,包括将使用成本降低到低于今天舰载机的水平。美国防部高级研究发展局和各军种确定了其雄心勃勃的目标——无人机作战任务清单从突击到通信、指挥、控制以及确保功能兼容性和隐身性。

计划的重要组成部分是使用原型机验证作战能力。在该框架内不仅将验证技术性能,还将验证作战能力。为此将使用模拟、试验和演示飞行的方法,以验证技术优势将实际转化为完成作战任务的能力。

计划中的另一项任务是为研制与生产计划过渡准备技术条件。J-UCAS计划首先是演示计划,至少对空军而言现有演示系统不大可能是主要的工业选项。国防部高级研究发展局认识到这一问题,除演示系统外同时提出了研制接近采购选项的任务。

在计划框架内解决这些任务包括研究各种尺寸、速度和工作体制方案的无人机,包括补充和改善有人打击系统能力,保障共同使用各种有人驾驶飞机和无人机的不同组合。

考虑到“全球打击”和“全球稳定攻击”构想的要求及空军能力现有弱点,国防部高级研究发展局在计划框架内将高自主性、大有效载荷的大型演示无人机作为重点。预计该演示机将确保使用和作战评估的适合性和准确性,提高使用构想方案的可靠性,并保证更快地向研制与生产计划过渡。美空军初步认为,大型无人驾驶突击飞机在通路受限的情况下有弥补远程作战能力空白的潜力,包括压制地面和空中目标、支援特种与地面作战的能力。

此前研制了有效载荷为2吨、有2个内置武器舱的X-45C型机。外挂副油箱后其航程可增加到2400公里。可携带多达8枚小圆径炸弹、JDAM制导炸弹。目前波音公司正在研究将X-45D作为未来超音速远程打击平台。

诺斯罗普-格鲁曼公司(C-47海军无人机的研制者)在J-UCAS计划框架内提交了与波音X-45C竞争的X-47B无人机方案。X-47B无人机是X-47A的改型,其尺寸更大,航程约2770公里,有效载荷约2.5吨。

根据现有资料,美国国防部在无人驾驶突击飞机尺寸方面的出发点是,它们应相当于能携带2吨弹药、航程不小于1850公里的标准多用途战术飞机。在美国防部高级研究发展局对X-47B的要求中确定了完成侦察-打击行动的可能性。美海军则需要能多次利用弹射器起飞和短距起降的型号。

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