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空中靶标是对空武器装备试验和部队训练的重要组成部分,直接关系到部队战斗力的生成和提升。本文分析了空中靶标的主要功能要求和组成,以靶机为代表介绍了外军靶标发展情况,并重点介绍了国内靶机发展历程、现状和可能存在的问题,并对靶机的发展提出了展望和建议。
我国地缘辽阔,地形复杂多样,平原、高原、山地、丘陵、盆地五种地形齐备,山区面积广大;地势西高东低,大致呈三阶梯状分布,其中第一阶梯为西南部的青藏高原,平均海拔在4000m以上,总面积约250万平方千米,占全国面积约1/4。
空中靶标作为对空武器装备能力评估、部队对空训练及演习演练的重要组成部分,其主要功能应包括:(1)模拟敌空中威胁武器典型目标特性,包括典型作战目标的形状、尺寸、结构、材料等几何物理特性,高度、速度、机动性等运动特性,电磁声光热等辐射反射特性,干扰与抗干扰、反向攻击等对抗特性;(2)具备对于被探测、跟踪、命中等相关试验数据或击毁程度的采集能力,满足对空武器装备搜索、捕获、跟踪、攻击的目标需求,为部队训练和武器装备系统能力评估提供目标和依据。
常见空中靶标主要有气球靶、伞靶、拖靶、靶弹、靶机等。其中气球靶、伞靶和拖靶一般属于无动力无控装置,结构和功能均较为简单,而大部分靶弹是在导弹的基础上改制而成,这几种靶标的发展历程相对简单或者依附于导弹装备。空中无人靶机(以下简称靶机)作为空中靶标最常见的表现方式,其发展历程相对独立,而且一定程度上代表了我军对空武器装备试验和部队对空训练的发展水平,本文也将以靶机为代表介绍空中靶标的发展历程、现状及展望。国外靶机的发展
无人机概念的最早被提出并与军事应用结合的历史可以追溯到上世纪二十年代,英国在1920~1930年之间研制了以“蜂后”(Queen Bee)为代表的几型靶机,并应用于检验部队防空火力,被视为靶机的开端。到20世纪40年代,无人机正式开始作为靶机用于训练防空炮手。二战结束之后,西方国家开始逐步将退役或闲置的飞机改为无人靶机。随后,靶机技术作为军用无人机的重要组成部分得到了各国军方的重视与发展。美国作为二战后军事与科技发展水平最高的国家,在1940年左右开始研制生产系列靶机,并逐步占据世界领先地位,代表了世界靶机发展的最高水平,其产品涵盖了低速靶机、亚声速靶机、超声速靶机、旋翼靶机和全尺寸靶机等门类。
1945年7月,MQM33/36型低速靶机完成首飞,并直到本世纪初仍在使用,迄今生产超过7万架,并出口数十个国家,广泛应用于高炮和各种地空导弹对空射击的靶标,是低速型靶机的典型代表。该型靶机采用上单翼布局,机长3.85m,翼展3.5m,采用一台67.1kW的活塞发动机,最大平飞速度100m/s。
亚声速靶机的典型代表为1965年开发的BQM-74“石鸡”靶机,该型靶机采用上单翼布局,使用一台W R24-8涡喷发动机,机身3.95m,翼展1.75m,最大速度953km/h,在多个国家建有生产线,并经过多次升级改型,累计使用超过10万架,至今仍被用用于防空火炮、地空、空空以及舰空导弹的训练和试验评估。目前,美海军计划使用一种全新的BQM-1 77靶机代替现役的BQM-74E靶机,并已经完成首批交付使用。
此外,美军在1951年开始试飞KDA-1“火蜂”亚声速靶机,并开始批量使用,至1960年,其改进型号BQM-34A“火蜂”靶机研制成功,该型靶机机长7m,翼展3.9m,装载一台J-69-41A涡喷发动机,最大速度1 176km/h。目前,火蜂靶机已经退役。
超声速靶机的典型代表为GQM-163A型超声速靶机,该型靶机最早由美国海军组织研制,用于模拟超声速掠海飞行的反舰导弹,总长9.56m,最大飞行速度超过2.5Ma。目前主要应用于美国海军,并出口法国、澳大利亚、日本等国。
在全尺寸靶机领域,美军一直坚持退役改制的路线,从上世纪40年代开始,先后将F6F、T-33、F-102、F-86、F-106等改为靶机,比较有影响力的是在上世纪90年代美空军正式选定由F-4战斗机改制成的QF-4全尺寸靶机,从1997年到2015年,约生产使用315架左右。从2010年开始,美军计划将退役的126架F-16战斗机改为QF-16靶机,以逐步替代QF-4靶机,对三、四代战机进行目标模拟。
除美國以外,欧洲国家的靶机发展也各有特色,早期有英澳合作研制的“金迪维克”(Jindivik)靶机,法国的CT.10、CT.20靶机(弹)、意大利的P.1、P.2靶机等。从上世纪70年代末开始,欧洲国家的靶机发展同样迅速,并未完全落后于美国,包括英国的“海燕”(Petrel)超声速靶机(弹)、“小鹰”(Falconet)、法国的C.22靶机等,以及颇负盛名的意大利“米拉奇”(Mirach)系列靶机,包括“米拉奇”-10、“米拉奇”-20等以活塞发动机为动力的低速靶机,以及“米拉奇”-100、“米拉奇”-300等亚声速靶机。
国内靶机发展历程及现状
起步阶段(上世纪五、六十年代)
一般认为国内靶机的发展起始于上世纪五十年代。此阶段,我军主要使用国内自行研制生产的Ⅰ型靶机,Ⅰ型靶机属于遥控航模靶机,体形小、速度低,一般在目视范围或通过指挥镜观测指挥飞行,其优点是结构简单,造价比较低,适用于当时国民经济及科技不发达情况下部队规模化使用的需求。Ⅰ型靶机在七十年代以后经过多次改型升级,在部队炮射训练中持续使用,直到2000年以后仍有批量生产,其中最典型的升级型是1-50型靶机。此外,主要为了早期的地空及空空防御射击训练,于五十年代后期从苏联进口了“拉”-17靶机。其停供后,从上世纪六十年代开始,我国开始独立研制“长空”靶机并于六十年代中后期开展试验、试飞,并逐步投入使用。
初步发展阶段(1970-2000)
在初步发展阶段,我国自行研制的红Ⅱ型靶机崭露头角并成为部队训练的主要机型,该机型在1 970年完成设计定型。第六十研究所后续又对其进行了多次改型,通过对发动机、飞控、航电等系统进行多次技术更新,升级为Ⅱ -70型靶机。该型靶机在我军陆军、空军部队地面防空训练、科研单位武器研制试验、鉴定、检验等领域有着广泛的应用,累计产出万余架套,是目前为止我国使用数量最多的靶机型号。Ⅱ -70型靶机也成为低空低速靶机的代表并发展出高原、海用等系列型号。 快速突破阶段(2000-2010)
新世纪伊始,随着用户对高速飞行目标的需求日益迫切,发展出了以第六十研究所研制的Ⅱ-150型靶机为代表的亚声速靶机产品。Ⅱ-150靶机在国内率先突破了微小型涡喷发动机和小型高速无人机设计和控制两个领域的技术难题,实现了小型亚声速靶机的成功研制和批量使用。该型靶机自2004年起至今发展出一系列衍生机型并大量使用。
此后国内多个厂家和院校等先后实现技术突破,国内先后出现了“Ⅱ-250”“天鹰”、“飞鸢”等多种亚声速靶机型号,与Ⅱ-150一起被称为亚声速靶机,此类靶机采用小型涡喷动力,实现亚声速飞行,具有雷达、红外、电子对抗等多种任务单独或复合装载能力,可用于模拟三代战机、准隐身战机、巡航导弹、反舰导弹等空中来袭目标的速度、雷达、红外以及对抗等目标特性,主要为空空导弹、中近程防空导弹的实战训练提供空中靶标。
深入发展阶段(2010——至今)
在2010年之前,国内靶机的发展以速度为主要发展方向,一方面是因为部队训练急需一种速度更快、并能够以相对低成本大批量应用的靶机,以提高部队训练和装备试验水平;另一方面也受限于当时国内靶机行业总体技术水平偏低,在航空动力、材料、控制等多个支撑专业上缺少突破,相应的资源投入也不足以支撑靶机的多元化多样性发展。
到了2010年之后,随着装备性能提升和实战化训练要求的不断提高,也因为四代战机的列装和相应武器系统的发展,部队对于靶机在机动、隐身等方面的要求不断提高,已有的亚声速靶机对于新的需求难以适用,迫切需要具有更高性能的靶机出现。靶机行业经过多年积累,技术不断发展,认识不断提升,国家、军队和社会等多种资源对于靶机行业的投入也在不断提升,靶机行业进入蓬勃发展的时代。
以第六十研究所为代表的靶机厂商开始在亚声速靶机的技术基础上研制具备或同时具备机动、隐身能力的机动隐身靶。机动隐身靶机的典型特征是同时具备高速、大机动和低雷达散射截面等特性。我国的机动隐身靶机研制基本开始于此阶段初,并已陆续投入使用。此类靶机在亚声速或高亚声速飞行的基础上,具备模拟四代战机机动能力、可装载多种任务设备等特点,可用于模拟四代隐身战机、巡航导弹、反舰导弹等空中来袭目标的速度、雷达、红外、机动以及对抗等目标特性。
除了靶机自身的飞行能力之外,其余的目标特性模拟能力也至关重要,主要包括:(1)靶机自身采用雷达隐身设计,并可以通过加载龙伯球等雷达增强设备实现不同目标的RCS特性模拟;(2)通过加载曳光管等光源/红外源实现对不同目标的可见光/红外特性模拟;(3)通过单/多种机型编队飞行实现对饱和攻击、集群目标等态势的模拟;(4)通过加载电子干扰机等对抗设备,用于构建复杂电磁环境,或模拟敌具备电子对抗能力的威胁武器。
可能面临的问题探讨
更完备的顶层规划
不同客户群对新型高端靶机发展的需求逐渐呈现多样化、特殊化趋势,难以保障发展的系统性和持久性。当前还存在中低端靶机层面重復建设的现象,例如在小型低速靶机领域,目前至少有4~5种功能性能十分接近的型号,既不能在使用中拉开差距互补,又容易在发展应用中互相牵制,导致不良竞争,影响行业健康发展。此外,目前装备试验和部队训练的需求之间存在偏差,虽然都应以追求逼真模拟为目标,但受限于经费和保障条件,训练需求更趋向于高性能条件下的使用便捷性和经济性。因此,有必要尽快建立更加完备的顶层规划体系,给行业体系发展提供更加全面有效的指导。
更迫切的标准规范
空中靶标建设缺少标准规范约束,随着产品型号的不断扩充和发展,问题日益突出。目前产品发展呈现多样化趋势,不同厂家之间各自发展,设计标准化、产品规范性、器材兼容性都缺少统一标准,直接影响就是产品技术的重复开发,保障条件的大量重复建设,不同产品不具备兼容性和互换性,用户使用不便。此外,良好的标准规范建设有利于提高行业产品的整体可靠性和安全性。标准和规范体系的建设迫在眉睫,也是产品体系持续健康发展的重要条件之一。更先进的技术产品
我国靶机起步相对较晚,发展过程中又受到国家科技和经济发展水平制约,前期发展相对缓慢,虽然近年来发展相对迅速,但与欧美国家之间仍存在一定差距。随着四代战机、隐身无人攻击机、超声速巡航导弹等先进武器在各国纷纷列装,和下一代武器的研制开发,目前的空中靶标对外军典型装备目标特性的模拟能力上仍旧存在较大差距,主要体现在对于段段饬特性、集群飞行能力、电子对抗能力等方面的差距,迫切需要更先进的技术和产品来提高行业水平,真正做到实战条件下的逼真模拟。
更匹配的任务载荷
现阶段,空中靶标的总体发展水平落后于外军先进装备的发展水平,且这种差距水平在很长时间内难以消除,尤其对于中小型靶机而言,单纯依靠自身能力想要逼真模拟装备的各类目标特性尤为困难。因此除了自身的能力之外,靶标通常需要加装各类模拟载荷,比如红外源、雷达增强器、电子干扰设备、机载测量设备等。目前国内模拟载荷设备的功能性能仍滞后于试验和训练需求,包括设备小型化、低功耗化、低成本化等适装要求。任务载荷的发展程度,以及与靶机平台发展的匹配程度从一定程度上决定了靶标体系模拟的能力水平,应着力改变目前重平台、轻载荷的发展现状。
发展展望
顶层规划引领行业发展
空中靶标作为对空试验、训练的物质基础和重要标尺,应对其发展进行合理的顶层规划,通过专业的智能机构对其进行管理、引领与监督。有必要在研究掌握外军典型武器能力及发展趋势,掌握行业基本情况和能力的条件下,制定靶标发展方向、目标及路线,促进靶标建设系统化、体系化,实现靶标建设种类齐全、结构合理,并具备较好的效益性。在发展过程中可以适度借鉴外军发展经验和历程,充分利用国家经济快速发展和科技水平快速提升的有利形势,合理制定路线,实现加速发展和跨越式发展,力争尽快超越外军先进水平。 高端技术促进性能跃升
随着全球技术水平的不断突破创新,国内外武器装备发展水平也在飞速发展,以F-35、F-22为代表的四代机具备超声速巡航、高机动飞行、超隐身能力,新一代超声速巡航/反舰弹最大速度普遍超过2Ma,美俄等国均在着力开发5~10Ma甚至更高速度的下一代飞行器。靶机的发展也必然要求紧跟装备发展,不断突破超声速、高机动、隐身等方面的技术限制,实现自身能力的发展。
此外,周边国际形势的不断变化,以及未来可期的局部甚至更大范围内的战争风险,也必然要求靶机能够在更广的范围内完成更高的功能和性能,比如通过对先进技术的研究和应用,实现靶机的全天候作战模拟、高海拔高寒环境作战模拟、陆地/海面超低空飞行目标模拟、强电磁环境下的对抗模拟等能力。
集群协同日渐趋于常态
近年来,随着无人机技术、智能控制技术、通信技术等领域的突破创新,基于军事应用的无人机集群技术研究已经逐步展开。这其中,美国首先将其作为军用无人机的重要发展方向,通过顶层设计、项目规划、理论研究、关键技术攻关和演示验证等手段不断促进其快速发展,并取得了实质性的领先。美国国防部预研局( DARPA)、战略能力办公室(SCO)、以及空军、海军都开展了大量研究工作。2016年5月,美国空军正式提出《2016—2036年小型无人机系统飞行规划》,明确提出到2036年建成集群无人机作战体系。
为了应对这种新型威胁,必须加大对于集群式靶标的研究,通过对集群通讯技术、集群控制技术、航线智能规划技术、集群安全控制技术等关键技术的攻关突破,实现从作战规模、作战样式上逼近外军集群作战对象,做到提前规划、有序应对、逼真模拟。
人工智能展现深远影响
随着人工智能技术的快速发展,对相关联行业(尤其机器人相关)都产生了十分深远的影响,靶机的智能化发展程度相对落后于相关行业平均水平,尤其各类军民用智能终端、智能车辆等前端行业,可以想见人工智能技术必然在短期内对靶机行业产生技术冲击,带来重大变革。
目前靶机在飞行控制、任务管理、人機交互等方面的总体水平介于自动控制到自主控制之间,人工的操作和干预仍旧是飞行和任务决策的关键输入。在诸如复杂地形环境、多机协同、碰撞检测与控制、故障检测与重构、航线规划与安全检测、应急控制等操作上,常见的方式还是采用程序预先设定或人工直接干预的方式,存在程序预设逻辑有限、阈值设定不灵活、自主决策准确度不高、人工决策不及时等一系列问题。应加紧结合当前人工智能技术发展,提高飞行管理的智能化程度,提高系统保障性,降低保障人员专业化程度,提高系统安全性和可靠性。
靶机平台转向靶机系统
在现有靶机平台化发展的基础上,应加快其系统周边技术和产品的开发,提高以行业整体为规模、以产品系统为单元的发展水平,实现为各级部队训练需求、装备厂商试验需求的总体方案解决,形成靶机的系统化发展。
应根据顶层规划的需求和发展方向,一方面尽快研发自身具备较好性能,又能复合搭载多种载荷设备的通用型靶机平台,另一方面加快对诸如电子对抗设备、红外设备、机载测量设备等任务载荷的模块化设计和开发,实现平台与载荷的统一规划、同步开发、模块组合、快速达成。
价格主导兼顾性能优先
体系规划应同时考虑试验和训练两条线,尤其对于部队日常训练所大量使用的训练靶机,应兼顾性能提升和控制成本,在通用化的基础上考虑普及化,满足高性能前提下的低成本需求。基于此,靶机发展必须在规划研发阶段考虑其推广前景,可以采供不同型号高低搭配的方式,也可以采用同一型号高低配置的方式,建成部队用的好、打得起的靶标。此外靶机的寿命和可回收性也是决定单次训练成本的重要因素。
总结
空中靶标的发展取决于需求推动,又依赖于技术发展水平;低成本和高性能是既相互制约又相互依赖的两个目标;在当前对空武器装备快速发展、作战模式快速更新的大背景下,紧贴实战和突破创新是两个必须把握好的关键词,空中靶标行业需要抓住机会快速发展,成为我军战斗力生成和提高的助力。
我国地缘辽阔,地形复杂多样,平原、高原、山地、丘陵、盆地五种地形齐备,山区面积广大;地势西高东低,大致呈三阶梯状分布,其中第一阶梯为西南部的青藏高原,平均海拔在4000m以上,总面积约250万平方千米,占全国面积约1/4。
空中靶标作为对空武器装备能力评估、部队对空训练及演习演练的重要组成部分,其主要功能应包括:(1)模拟敌空中威胁武器典型目标特性,包括典型作战目标的形状、尺寸、结构、材料等几何物理特性,高度、速度、机动性等运动特性,电磁声光热等辐射反射特性,干扰与抗干扰、反向攻击等对抗特性;(2)具备对于被探测、跟踪、命中等相关试验数据或击毁程度的采集能力,满足对空武器装备搜索、捕获、跟踪、攻击的目标需求,为部队训练和武器装备系统能力评估提供目标和依据。
常见空中靶标主要有气球靶、伞靶、拖靶、靶弹、靶机等。其中气球靶、伞靶和拖靶一般属于无动力无控装置,结构和功能均较为简单,而大部分靶弹是在导弹的基础上改制而成,这几种靶标的发展历程相对简单或者依附于导弹装备。空中无人靶机(以下简称靶机)作为空中靶标最常见的表现方式,其发展历程相对独立,而且一定程度上代表了我军对空武器装备试验和部队对空训练的发展水平,本文也将以靶机为代表介绍空中靶标的发展历程、现状及展望。国外靶机的发展
无人机概念的最早被提出并与军事应用结合的历史可以追溯到上世纪二十年代,英国在1920~1930年之间研制了以“蜂后”(Queen Bee)为代表的几型靶机,并应用于检验部队防空火力,被视为靶机的开端。到20世纪40年代,无人机正式开始作为靶机用于训练防空炮手。二战结束之后,西方国家开始逐步将退役或闲置的飞机改为无人靶机。随后,靶机技术作为军用无人机的重要组成部分得到了各国军方的重视与发展。美国作为二战后军事与科技发展水平最高的国家,在1940年左右开始研制生产系列靶机,并逐步占据世界领先地位,代表了世界靶机发展的最高水平,其产品涵盖了低速靶机、亚声速靶机、超声速靶机、旋翼靶机和全尺寸靶机等门类。
1945年7月,MQM33/36型低速靶机完成首飞,并直到本世纪初仍在使用,迄今生产超过7万架,并出口数十个国家,广泛应用于高炮和各种地空导弹对空射击的靶标,是低速型靶机的典型代表。该型靶机采用上单翼布局,机长3.85m,翼展3.5m,采用一台67.1kW的活塞发动机,最大平飞速度100m/s。
亚声速靶机的典型代表为1965年开发的BQM-74“石鸡”靶机,该型靶机采用上单翼布局,使用一台W R24-8涡喷发动机,机身3.95m,翼展1.75m,最大速度953km/h,在多个国家建有生产线,并经过多次升级改型,累计使用超过10万架,至今仍被用用于防空火炮、地空、空空以及舰空导弹的训练和试验评估。目前,美海军计划使用一种全新的BQM-1 77靶机代替现役的BQM-74E靶机,并已经完成首批交付使用。
此外,美军在1951年开始试飞KDA-1“火蜂”亚声速靶机,并开始批量使用,至1960年,其改进型号BQM-34A“火蜂”靶机研制成功,该型靶机机长7m,翼展3.9m,装载一台J-69-41A涡喷发动机,最大速度1 176km/h。目前,火蜂靶机已经退役。
超声速靶机的典型代表为GQM-163A型超声速靶机,该型靶机最早由美国海军组织研制,用于模拟超声速掠海飞行的反舰导弹,总长9.56m,最大飞行速度超过2.5Ma。目前主要应用于美国海军,并出口法国、澳大利亚、日本等国。
在全尺寸靶机领域,美军一直坚持退役改制的路线,从上世纪40年代开始,先后将F6F、T-33、F-102、F-86、F-106等改为靶机,比较有影响力的是在上世纪90年代美空军正式选定由F-4战斗机改制成的QF-4全尺寸靶机,从1997年到2015年,约生产使用315架左右。从2010年开始,美军计划将退役的126架F-16战斗机改为QF-16靶机,以逐步替代QF-4靶机,对三、四代战机进行目标模拟。
除美國以外,欧洲国家的靶机发展也各有特色,早期有英澳合作研制的“金迪维克”(Jindivik)靶机,法国的CT.10、CT.20靶机(弹)、意大利的P.1、P.2靶机等。从上世纪70年代末开始,欧洲国家的靶机发展同样迅速,并未完全落后于美国,包括英国的“海燕”(Petrel)超声速靶机(弹)、“小鹰”(Falconet)、法国的C.22靶机等,以及颇负盛名的意大利“米拉奇”(Mirach)系列靶机,包括“米拉奇”-10、“米拉奇”-20等以活塞发动机为动力的低速靶机,以及“米拉奇”-100、“米拉奇”-300等亚声速靶机。
国内靶机发展历程及现状
起步阶段(上世纪五、六十年代)
一般认为国内靶机的发展起始于上世纪五十年代。此阶段,我军主要使用国内自行研制生产的Ⅰ型靶机,Ⅰ型靶机属于遥控航模靶机,体形小、速度低,一般在目视范围或通过指挥镜观测指挥飞行,其优点是结构简单,造价比较低,适用于当时国民经济及科技不发达情况下部队规模化使用的需求。Ⅰ型靶机在七十年代以后经过多次改型升级,在部队炮射训练中持续使用,直到2000年以后仍有批量生产,其中最典型的升级型是1-50型靶机。此外,主要为了早期的地空及空空防御射击训练,于五十年代后期从苏联进口了“拉”-17靶机。其停供后,从上世纪六十年代开始,我国开始独立研制“长空”靶机并于六十年代中后期开展试验、试飞,并逐步投入使用。
初步发展阶段(1970-2000)
在初步发展阶段,我国自行研制的红Ⅱ型靶机崭露头角并成为部队训练的主要机型,该机型在1 970年完成设计定型。第六十研究所后续又对其进行了多次改型,通过对发动机、飞控、航电等系统进行多次技术更新,升级为Ⅱ -70型靶机。该型靶机在我军陆军、空军部队地面防空训练、科研单位武器研制试验、鉴定、检验等领域有着广泛的应用,累计产出万余架套,是目前为止我国使用数量最多的靶机型号。Ⅱ -70型靶机也成为低空低速靶机的代表并发展出高原、海用等系列型号。 快速突破阶段(2000-2010)
新世纪伊始,随着用户对高速飞行目标的需求日益迫切,发展出了以第六十研究所研制的Ⅱ-150型靶机为代表的亚声速靶机产品。Ⅱ-150靶机在国内率先突破了微小型涡喷发动机和小型高速无人机设计和控制两个领域的技术难题,实现了小型亚声速靶机的成功研制和批量使用。该型靶机自2004年起至今发展出一系列衍生机型并大量使用。
此后国内多个厂家和院校等先后实现技术突破,国内先后出现了“Ⅱ-250”“天鹰”、“飞鸢”等多种亚声速靶机型号,与Ⅱ-150一起被称为亚声速靶机,此类靶机采用小型涡喷动力,实现亚声速飞行,具有雷达、红外、电子对抗等多种任务单独或复合装载能力,可用于模拟三代战机、准隐身战机、巡航导弹、反舰导弹等空中来袭目标的速度、雷达、红外以及对抗等目标特性,主要为空空导弹、中近程防空导弹的实战训练提供空中靶标。
深入发展阶段(2010——至今)
在2010年之前,国内靶机的发展以速度为主要发展方向,一方面是因为部队训练急需一种速度更快、并能够以相对低成本大批量应用的靶机,以提高部队训练和装备试验水平;另一方面也受限于当时国内靶机行业总体技术水平偏低,在航空动力、材料、控制等多个支撑专业上缺少突破,相应的资源投入也不足以支撑靶机的多元化多样性发展。
到了2010年之后,随着装备性能提升和实战化训练要求的不断提高,也因为四代战机的列装和相应武器系统的发展,部队对于靶机在机动、隐身等方面的要求不断提高,已有的亚声速靶机对于新的需求难以适用,迫切需要具有更高性能的靶机出现。靶机行业经过多年积累,技术不断发展,认识不断提升,国家、军队和社会等多种资源对于靶机行业的投入也在不断提升,靶机行业进入蓬勃发展的时代。
以第六十研究所为代表的靶机厂商开始在亚声速靶机的技术基础上研制具备或同时具备机动、隐身能力的机动隐身靶。机动隐身靶机的典型特征是同时具备高速、大机动和低雷达散射截面等特性。我国的机动隐身靶机研制基本开始于此阶段初,并已陆续投入使用。此类靶机在亚声速或高亚声速飞行的基础上,具备模拟四代战机机动能力、可装载多种任务设备等特点,可用于模拟四代隐身战机、巡航导弹、反舰导弹等空中来袭目标的速度、雷达、红外、机动以及对抗等目标特性。
除了靶机自身的飞行能力之外,其余的目标特性模拟能力也至关重要,主要包括:(1)靶机自身采用雷达隐身设计,并可以通过加载龙伯球等雷达增强设备实现不同目标的RCS特性模拟;(2)通过加载曳光管等光源/红外源实现对不同目标的可见光/红外特性模拟;(3)通过单/多种机型编队飞行实现对饱和攻击、集群目标等态势的模拟;(4)通过加载电子干扰机等对抗设备,用于构建复杂电磁环境,或模拟敌具备电子对抗能力的威胁武器。
可能面临的问题探讨
更完备的顶层规划
不同客户群对新型高端靶机发展的需求逐渐呈现多样化、特殊化趋势,难以保障发展的系统性和持久性。当前还存在中低端靶机层面重復建设的现象,例如在小型低速靶机领域,目前至少有4~5种功能性能十分接近的型号,既不能在使用中拉开差距互补,又容易在发展应用中互相牵制,导致不良竞争,影响行业健康发展。此外,目前装备试验和部队训练的需求之间存在偏差,虽然都应以追求逼真模拟为目标,但受限于经费和保障条件,训练需求更趋向于高性能条件下的使用便捷性和经济性。因此,有必要尽快建立更加完备的顶层规划体系,给行业体系发展提供更加全面有效的指导。
更迫切的标准规范
空中靶标建设缺少标准规范约束,随着产品型号的不断扩充和发展,问题日益突出。目前产品发展呈现多样化趋势,不同厂家之间各自发展,设计标准化、产品规范性、器材兼容性都缺少统一标准,直接影响就是产品技术的重复开发,保障条件的大量重复建设,不同产品不具备兼容性和互换性,用户使用不便。此外,良好的标准规范建设有利于提高行业产品的整体可靠性和安全性。标准和规范体系的建设迫在眉睫,也是产品体系持续健康发展的重要条件之一。更先进的技术产品
我国靶机起步相对较晚,发展过程中又受到国家科技和经济发展水平制约,前期发展相对缓慢,虽然近年来发展相对迅速,但与欧美国家之间仍存在一定差距。随着四代战机、隐身无人攻击机、超声速巡航导弹等先进武器在各国纷纷列装,和下一代武器的研制开发,目前的空中靶标对外军典型装备目标特性的模拟能力上仍旧存在较大差距,主要体现在对于段段饬特性、集群飞行能力、电子对抗能力等方面的差距,迫切需要更先进的技术和产品来提高行业水平,真正做到实战条件下的逼真模拟。
更匹配的任务载荷
现阶段,空中靶标的总体发展水平落后于外军先进装备的发展水平,且这种差距水平在很长时间内难以消除,尤其对于中小型靶机而言,单纯依靠自身能力想要逼真模拟装备的各类目标特性尤为困难。因此除了自身的能力之外,靶标通常需要加装各类模拟载荷,比如红外源、雷达增强器、电子干扰设备、机载测量设备等。目前国内模拟载荷设备的功能性能仍滞后于试验和训练需求,包括设备小型化、低功耗化、低成本化等适装要求。任务载荷的发展程度,以及与靶机平台发展的匹配程度从一定程度上决定了靶标体系模拟的能力水平,应着力改变目前重平台、轻载荷的发展现状。
发展展望
顶层规划引领行业发展
空中靶标作为对空试验、训练的物质基础和重要标尺,应对其发展进行合理的顶层规划,通过专业的智能机构对其进行管理、引领与监督。有必要在研究掌握外军典型武器能力及发展趋势,掌握行业基本情况和能力的条件下,制定靶标发展方向、目标及路线,促进靶标建设系统化、体系化,实现靶标建设种类齐全、结构合理,并具备较好的效益性。在发展过程中可以适度借鉴外军发展经验和历程,充分利用国家经济快速发展和科技水平快速提升的有利形势,合理制定路线,实现加速发展和跨越式发展,力争尽快超越外军先进水平。 高端技术促进性能跃升
随着全球技术水平的不断突破创新,国内外武器装备发展水平也在飞速发展,以F-35、F-22为代表的四代机具备超声速巡航、高机动飞行、超隐身能力,新一代超声速巡航/反舰弹最大速度普遍超过2Ma,美俄等国均在着力开发5~10Ma甚至更高速度的下一代飞行器。靶机的发展也必然要求紧跟装备发展,不断突破超声速、高机动、隐身等方面的技术限制,实现自身能力的发展。
此外,周边国际形势的不断变化,以及未来可期的局部甚至更大范围内的战争风险,也必然要求靶机能够在更广的范围内完成更高的功能和性能,比如通过对先进技术的研究和应用,实现靶机的全天候作战模拟、高海拔高寒环境作战模拟、陆地/海面超低空飞行目标模拟、强电磁环境下的对抗模拟等能力。
集群协同日渐趋于常态
近年来,随着无人机技术、智能控制技术、通信技术等领域的突破创新,基于军事应用的无人机集群技术研究已经逐步展开。这其中,美国首先将其作为军用无人机的重要发展方向,通过顶层设计、项目规划、理论研究、关键技术攻关和演示验证等手段不断促进其快速发展,并取得了实质性的领先。美国国防部预研局( DARPA)、战略能力办公室(SCO)、以及空军、海军都开展了大量研究工作。2016年5月,美国空军正式提出《2016—2036年小型无人机系统飞行规划》,明确提出到2036年建成集群无人机作战体系。
为了应对这种新型威胁,必须加大对于集群式靶标的研究,通过对集群通讯技术、集群控制技术、航线智能规划技术、集群安全控制技术等关键技术的攻关突破,实现从作战规模、作战样式上逼近外军集群作战对象,做到提前规划、有序应对、逼真模拟。
人工智能展现深远影响
随着人工智能技术的快速发展,对相关联行业(尤其机器人相关)都产生了十分深远的影响,靶机的智能化发展程度相对落后于相关行业平均水平,尤其各类军民用智能终端、智能车辆等前端行业,可以想见人工智能技术必然在短期内对靶机行业产生技术冲击,带来重大变革。
目前靶机在飞行控制、任务管理、人機交互等方面的总体水平介于自动控制到自主控制之间,人工的操作和干预仍旧是飞行和任务决策的关键输入。在诸如复杂地形环境、多机协同、碰撞检测与控制、故障检测与重构、航线规划与安全检测、应急控制等操作上,常见的方式还是采用程序预先设定或人工直接干预的方式,存在程序预设逻辑有限、阈值设定不灵活、自主决策准确度不高、人工决策不及时等一系列问题。应加紧结合当前人工智能技术发展,提高飞行管理的智能化程度,提高系统保障性,降低保障人员专业化程度,提高系统安全性和可靠性。
靶机平台转向靶机系统
在现有靶机平台化发展的基础上,应加快其系统周边技术和产品的开发,提高以行业整体为规模、以产品系统为单元的发展水平,实现为各级部队训练需求、装备厂商试验需求的总体方案解决,形成靶机的系统化发展。
应根据顶层规划的需求和发展方向,一方面尽快研发自身具备较好性能,又能复合搭载多种载荷设备的通用型靶机平台,另一方面加快对诸如电子对抗设备、红外设备、机载测量设备等任务载荷的模块化设计和开发,实现平台与载荷的统一规划、同步开发、模块组合、快速达成。
价格主导兼顾性能优先
体系规划应同时考虑试验和训练两条线,尤其对于部队日常训练所大量使用的训练靶机,应兼顾性能提升和控制成本,在通用化的基础上考虑普及化,满足高性能前提下的低成本需求。基于此,靶机发展必须在规划研发阶段考虑其推广前景,可以采供不同型号高低搭配的方式,也可以采用同一型号高低配置的方式,建成部队用的好、打得起的靶标。此外靶机的寿命和可回收性也是决定单次训练成本的重要因素。
总结
空中靶标的发展取决于需求推动,又依赖于技术发展水平;低成本和高性能是既相互制约又相互依赖的两个目标;在当前对空武器装备快速发展、作战模式快速更新的大背景下,紧贴实战和突破创新是两个必须把握好的关键词,空中靶标行业需要抓住机会快速发展,成为我军战斗力生成和提高的助力。