原標(biāo)題：【深度】 無人機(jī)集群反高超聲速武器作戰(zhàn)概念設(shè)計(jì)

臨近空間高超聲速武器，指飛行速度大于馬赫數(shù)5，飛行高度位于臨近空間( 25～100km)的軍用飛行器。美國戰(zhàn)術(shù)高超聲速武器在2020年技術(shù)成熟度可達(dá)到6級(jí)，美國空軍則能夠在2025年前部署空射戰(zhàn)術(shù)高超聲速武器。日本、印度、澳大利亞等國也展開了對(duì)臨近空間高超聲速武器的研究。

對(duì)此，世界各軍事強(qiáng)國都對(duì)高超聲速武器的防御技術(shù)給予了足夠的重視。空基攔截是一種較為新穎的反高超作戰(zhàn)概念，已有研究中描述了關(guān)于空基攔截方案的頂層概念、作戰(zhàn)流程、技術(shù)框架等方面，認(rèn)為空基攔截具備部署靈活、攔截彈發(fā)射初速度高、目標(biāo)在巡航/滑翔段機(jī)動(dòng)能力弱的優(yōu)勢(shì)，適合執(zhí)行隨遇突發(fā)作戰(zhàn)任務(wù)。但該方案也存在作戰(zhàn)運(yùn)用方面的一些限制，而無人機(jī)集群技術(shù)作為無人機(jī)作戰(zhàn)運(yùn)用的未來趨勢(shì)，具備極高的作戰(zhàn)效能。

因此本文將探討無人機(jī)集群技術(shù)在臨近空間高超聲速武器防御作戰(zhàn)中的應(yīng)用，以彌補(bǔ)空基攔截方案中存在的不足，提高其作戰(zhàn)效率。

1現(xiàn)有空基攔截方案存在哪些問題

按照現(xiàn)有空基攔截方案的設(shè)想，采用高空長航時(shí)無人機(jī)，攜帶空基攔截彈，在被保護(hù)要地上空巡邏待戰(zhàn)。一旦發(fā)現(xiàn)敵方高超聲速目標(biāo)，無人機(jī)則迅速向截?fù)粑恢脵C(jī)動(dòng)，占據(jù)來襲目標(biāo)前方正迎頭位置，向目標(biāo)發(fā)射攔截彈，并進(jìn)行毀傷效果評(píng)估。攔截彈制導(dǎo)采取與美國空射撞擊殺傷系統(tǒng)( airlaunched hit-to-kill，alhtk) 類似的地面火控雷達(dá)制導(dǎo)。該方案的不足體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

01 對(duì)無人機(jī)平臺(tái)能力需求的矛盾

飛行速度為馬赫數(shù)6的高超聲速飛行器飛行1000km需要用時(shí)556 s，而無人機(jī)從地面起飛爬升至12km的作戰(zhàn)高度，其用時(shí)與這一時(shí)間接近。這就要求無人機(jī)不能在得到預(yù)警信息后再從地面起飛，而必須采取巡邏待戰(zhàn)的作戰(zhàn)方式，因此對(duì)其留空能力有較高需求。無人機(jī)為實(shí)現(xiàn)長時(shí)間留空，通常采用與全球鷹無人機(jī)類似的大展弦比設(shè)計(jì)，要求航空發(fā)動(dòng)機(jī)具備較好的燃料經(jīng)濟(jì)性。另外，作戰(zhàn)中也要求無人機(jī)在得到預(yù)警信息后迅速向估計(jì)的截?fù)粑恢脵C(jī)動(dòng)，需要具備較快的飛行速度和優(yōu)良的轉(zhuǎn)彎性能，這就要求無人機(jī)具備較好的氣動(dòng)設(shè)計(jì)，并采用大推力的航空發(fā)動(dòng)機(jī)。

以上對(duì)無人機(jī)兩個(gè)方面的能力需求帶來了飛行包線上的矛盾。反映在裝備上，目前各國現(xiàn)役無人機(jī)平臺(tái)還沒有可以很好兼顧這兩方面能力需求的型號(hào)。而如果降低設(shè)計(jì)指標(biāo)以求折衷，則將造成無人機(jī)平臺(tái)能力上的缺陷。

02 無人機(jī)平臺(tái)占位的困難

圖1是平均速度為馬赫數(shù)4的攔截彈對(duì)馬赫數(shù)6的目標(biāo)進(jìn)行攔截時(shí)在不同彈目距離下所允許攻擊范圍的仿真圖。由圖可見， 攔截彈必須位于以來襲目標(biāo)為頂點(diǎn)的圓錐底面上，也就是說必須采取近似正迎頭的攻擊方式，否則脫靶量將呈現(xiàn)急劇發(fā)散趨勢(shì)。這就要求無人機(jī)需要在攔截彈發(fā)射前盡可能占據(jù)來襲目標(biāo)的正迎頭位置。但臨近空間高超聲速武器可以進(jìn)行1～2g長時(shí)間機(jī)動(dòng)， 具備大范圍機(jī)動(dòng)能力，具體來襲方向難以估計(jì)，這使得無人機(jī)平臺(tái)占據(jù)目標(biāo)正迎頭截?fù)粑恢玫脑O(shè)想難以實(shí)現(xiàn)。特別是如sr-72的平臺(tái)級(jí)高超聲速飛行器，在執(zhí)行偵察或打擊任務(wù)時(shí)，完全可以犧牲部分時(shí)效性，通過環(huán)繞目的地飛行的方式，完全擺脫攜帶攔截彈的無人機(jī)平臺(tái)。此時(shí)，在機(jī)動(dòng)范圍上與高超聲速飛行器的差距會(huì)導(dǎo)致無人機(jī)無法獲得攔截窗口。

圖1 不同距離上攔截彈攻擊區(qū)示意圖

03 平臺(tái)可用載荷的不足

當(dāng)前大型無人機(jī)平臺(tái)可用任務(wù)載荷普遍為百千克級(jí)別，載荷較大的如美國已終止的x-47b項(xiàng)目，其任務(wù)載荷約為2 t。因此無人機(jī)平臺(tái)在面臨反高超任務(wù)時(shí)存在可用載荷的不足，體現(xiàn)在：難以攜帶體積較大、所需功率較高的傳感器設(shè)備，平臺(tái)自身的態(tài)勢(shì)感知能力較弱；對(duì)所掛載的攔截彈長度、彈徑、重量有嚴(yán)格限制，影響了攔截彈性能；也不能攜帶較多攔截彈，抗擊多批次目標(biāo)能力弱。

04 作戰(zhàn)體系魯棒性的不足

無人機(jī)上不同任務(wù)載荷之間存在總可用載荷限制下的矛盾。 因此在現(xiàn)有設(shè)想中，放棄了無人機(jī)平臺(tái)自身的探測(cè)能力，僅將其作為攔截彈的空基掛載平臺(tái)，作戰(zhàn)中的信息支援完全依靠天基紅外衛(wèi)星、陸基遠(yuǎn)程預(yù)警探測(cè)雷達(dá)、預(yù)警機(jī)等其它傳感器節(jié)點(diǎn)。一旦在作戰(zhàn)中這些節(jié)點(diǎn)遭受破壞，或者在離開我方縱深進(jìn)行作戰(zhàn)時(shí)，無人機(jī)平臺(tái)面臨缺乏其它節(jié)點(diǎn)信息支援的作戰(zhàn)環(huán)境，就會(huì)失去作戰(zhàn)能力。與敵方體系對(duì)抗時(shí)我方空基反高超體系的魯棒性明顯不足。

2無人機(jī)集群反高超作戰(zhàn)典型能力需求

無人機(jī)集群用于反高超作戰(zhàn)的優(yōu)勢(shì)，主要在于可通過對(duì)各平臺(tái)分散化的部署，實(shí)現(xiàn)對(duì)廣闊戰(zhàn)場空間的控制，各平臺(tái)也可根據(jù)自身的任務(wù)劃分，高效利用任務(wù)載荷。根據(jù)空基攔截作戰(zhàn)的一般流程，可認(rèn)為無人機(jī)集群在反高超作戰(zhàn)中有以下幾項(xiàng)典型能力需求。

集群的自主協(xié)同決策能力

在反高超作戰(zhàn)中，無人機(jī)集群需要通過任務(wù)分工，實(shí)現(xiàn)對(duì)大范圍內(nèi)的覆蓋搜索和探測(cè)跟蹤， 并對(duì)來襲目標(biāo)實(shí)施火力打擊。因此，在自主協(xié)同決策能力上有4個(gè)方面的需求：1) 協(xié)同任務(wù)規(guī)劃能力，實(shí)現(xiàn)不同無人機(jī)平臺(tái)間優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，確保攔截過程閉環(huán)；2 ) 戰(zhàn)場目標(biāo)管理與資源分配能力，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場資源的優(yōu)化配置， 并在個(gè)別無人機(jī)節(jié)點(diǎn)失效時(shí)重新整合剩余資源，發(fā)揮最大系統(tǒng)效用；3) 無人機(jī)系統(tǒng)在線和離線信息融合能力，以產(chǎn)生和維持與集群的高級(jí)操作員一致的態(tài)勢(shì)感知；4) 沖突消解和避撞能力，以保證在復(fù)雜環(huán)境下集群的飛行安全和順利協(xié)同作戰(zhàn)。以上需求在美軍無人機(jī)自主控制等級(jí)(autonomous control level) 標(biāo)準(zhǔn)中位于5～7級(jí)，而目前自主能力較高的全球鷹無人機(jī)位于2～3級(jí)， 可見反高超作戰(zhàn)對(duì)無人機(jī)系統(tǒng)的自主控制能力有較高要求。

02

由于高超聲速目標(biāo)的飛行速度為空基攔截彈平均速度的1.5～2倍，那么對(duì)目標(biāo)實(shí)施攔截的前提是無人機(jī)集群至少要能夠在攔截彈動(dòng)力射程的3倍距離上( 約300～400km) 發(fā)現(xiàn)并跟蹤來襲目標(biāo)。結(jié)合無人機(jī)集群各平臺(tái)分散化的特點(diǎn)，可由不同無人機(jī)平臺(tái)搭載的多個(gè)傳感器協(xié)同工作，生成精確目標(biāo)信息，再將信息直接發(fā)送給攔截彈載機(jī)，攔截彈采取網(wǎng)絡(luò)化制導(dǎo)的方式攻擊目標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)化瞄準(zhǔn)可降低對(duì)單個(gè)傳感器的性能需求，也擺脫了對(duì)地面火控系統(tǒng)的依賴，提高了空基攔截系統(tǒng)的行動(dòng)自由度和魯棒性。美軍目前的戰(zhàn)術(shù)瞄準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)( tactical targeting network technology，ttnt) 可針對(duì)地面移動(dòng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化瞄準(zhǔn)，aim120d空空導(dǎo)彈可實(shí)現(xiàn)對(duì)空中目標(biāo)的第三方制導(dǎo)，表明了該項(xiàng)能力需求的技術(shù)可行性。

03 信息的超視距傳輸能力

在作戰(zhàn)中，為實(shí)現(xiàn)對(duì)廣大區(qū)域的監(jiān)視探測(cè)和控制，需要將無人機(jī)分散布置，因此平臺(tái)之間距離較遠(yuǎn)。為了能在目標(biāo)機(jī)動(dòng)能力較弱的巡航/滑翔段實(shí)施攔截，也需要無人機(jī)集群前出部署，可能會(huì)遠(yuǎn)離地面控制站和中繼站。 為了保證集群與操作員以及無人機(jī)平臺(tái)間的信息交互，需要無人機(jī)集群具備信息超視距傳輸能力。超視距信息傳輸可以通過在無人機(jī)集群中設(shè)置專門的通信中繼無人機(jī)實(shí)現(xiàn)，目前以色列iai公司的el/k-1850數(shù)據(jù)鏈通過中繼方式將通訊距離從200km擴(kuò)展至370km。此外，也可通過衛(wèi)星中繼天線進(jìn)一步擴(kuò)展無人機(jī)集群和平臺(tái)的活動(dòng)范圍，目前美國rq-4a 全球鷹、mq-9死神等大型無人機(jī)即采用該方案。

04 面向各自任務(wù)的良好飛行和載荷能力

根據(jù)對(duì)攔截殺傷力鏈閉合的需求，初步設(shè)想無人機(jī)集群中包括預(yù)警探測(cè)和火力打擊兩類無人機(jī)平臺(tái)。其中，預(yù)警探測(cè)類無人機(jī)需要攜帶體積較大的主動(dòng)或被動(dòng)探測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)周邊半徑超過200km的360°空域探測(cè)，飛行高度應(yīng)當(dāng)位于稠密大氣層上方(約20km) ，有利于紅外和光學(xué)探測(cè)設(shè)備發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，預(yù)警探測(cè)類無人機(jī)部署位置靠前，因此也需要具備較長飛行時(shí)間，以減少出動(dòng)頻次；火力打擊類無人機(jī)需要攜帶多枚( 考慮現(xiàn)有技術(shù)水平設(shè)想4～6枚) 空基攔截彈在要地上空巡邏待戰(zhàn)，在收到攔截指令后快速機(jī)動(dòng)調(diào)整，攔截彈發(fā)射前需要迅速抬起40°～50°仰角，使攔截彈獲得良好的發(fā)射角度。所以，它應(yīng)當(dāng)在攜帶較多任務(wù)載荷時(shí)具備短時(shí)間內(nèi)的快速飛行能力和優(yōu)良可用過載，而為了保證充足的任務(wù)載荷可降低對(duì)飛行高度和留空時(shí)間的需求。

3 01 無人機(jī)集群反高超作戰(zhàn)過程

設(shè)想無人機(jī)集群由預(yù)警探測(cè)和火力打擊兩類無人機(jī)構(gòu)成，為簡化集群構(gòu)成，各平臺(tái)數(shù)據(jù)交互通過衛(wèi)星中繼實(shí)現(xiàn)。地球同步軌道紅外預(yù)警衛(wèi)星提供早期預(yù)警信息，由集群控制席位和戰(zhàn)區(qū)級(jí)反高超bm/c3i 兩級(jí)指控系統(tǒng)實(shí)施協(xié)調(diào)指揮。體系中各元素的信息交互關(guān)系如圖2所示，其典型作戰(zhàn)過程可分為以下階段：

1) 戰(zhàn)備階段。在戰(zhàn)備情況下，我方陸基攔截系統(tǒng)在被保護(hù)區(qū)域附近就近部署，無人機(jī)集群在要地上空附近待戰(zhàn)巡邏，準(zhǔn)備執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)。

2) 預(yù)警階段。敵方高超聲速武器發(fā)射后，我方預(yù)警衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)敵方目標(biāo)，首先進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別，初步判斷目標(biāo)屬性后將目標(biāo)信息發(fā)送給戰(zhàn)區(qū)級(jí)bm /c3i，保持對(duì)目標(biāo)的監(jiān)視。指揮中心對(duì)目標(biāo)的攻擊意圖進(jìn)行判斷，在判斷為威脅后，發(fā)出二級(jí)預(yù)警信息，下達(dá)作戰(zhàn)任務(wù)。

3) 準(zhǔn)備階段。無人機(jī)集群高級(jí)控制員進(jìn)行部隊(duì)作戰(zhàn)的適宜性檢查，制定作戰(zhàn)計(jì)劃。根據(jù)早期預(yù)警信息引導(dǎo)預(yù)警探測(cè)無人機(jī)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，并命令火力打擊無人機(jī)調(diào)整自身位置和姿態(tài)， 同時(shí)向戰(zhàn)區(qū)級(jí)bm/c3i反饋戰(zhàn)場態(tài)勢(shì)。

4) 攔截階段。無人機(jī)通過協(xié)同探測(cè)得到目標(biāo)精確位置， 目標(biāo)進(jìn)入攔截區(qū)后，集群高級(jí)控制員指揮無人機(jī)發(fā)射攔截彈， 攔截彈在其它無人機(jī)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)化中制導(dǎo)導(dǎo)引下飛向目標(biāo)， 接近目標(biāo)后導(dǎo)引頭截獲目標(biāo)， 中/末制導(dǎo)交班后進(jìn)入末制導(dǎo)直至彈目遭遇。進(jìn)行毀傷效果評(píng)估，若未摧毀，則戰(zhàn)區(qū)級(jí)bm/c3i決定繼續(xù)攔截或轉(zhuǎn)入陸基攔截流程。

圖2 無人機(jī)集群反高超作戰(zhàn)概念頂層視圖

02 無人機(jī)集群反高超作戰(zhàn)運(yùn)用

根據(jù)集群中無人機(jī)平臺(tái)所承擔(dān)的任務(wù)種類，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)水平，對(duì)無人機(jī)平臺(tái)戰(zhàn)技指標(biāo)提出的需求如表1所示。其中火力打擊無人機(jī)攜帶6枚質(zhì)量為250kg、動(dòng)力射程為200km的空基攔截彈；預(yù)警探測(cè)無人機(jī)攜帶可全向探測(cè)的紅外傳感器，對(duì)典型高超聲速目標(biāo)作用距離為300km，通過雙機(jī)或多機(jī)協(xié)同對(duì)目標(biāo)精確定位，其空間位置關(guān)系如圖3所示。

表1 無人機(jī)平臺(tái)設(shè)想戰(zhàn)技指標(biāo)

距離要地200km以內(nèi)由陸基系統(tǒng)進(jìn)行防御，200～km范圍為空基攔截區(qū)。火力打擊無人機(jī)部署于距離要地100km處，攔截區(qū)為滿足攔截彈發(fā)射條件區(qū)域，殺傷區(qū)為彈目遭遇區(qū)域。根據(jù)仿真結(jié)果，攔截和殺傷區(qū)近似扇形，寬度約為270km，在距離要地100km處等間隔部署6架火力打擊無人機(jī)，其殺傷區(qū)即可覆蓋所有方向，無人機(jī)只需小幅度調(diào)整自身位置和朝向即可。預(yù)警探測(cè)無人機(jī)部署于距離要地400km處，通過雙機(jī)定位方式獲得目標(biāo)位置信息，因此需要雙機(jī)探測(cè)范圍完全覆蓋空基攔截區(qū)，滿足這一條件時(shí)雙機(jī)與要地的最大夾角為0.46rad，那么覆蓋所有方向則需要至少14架預(yù)警探測(cè)無人機(jī)。按照以上設(shè)想，由14架預(yù)警探測(cè)無人機(jī)和6架火力打擊無人機(jī)構(gòu)成的無人機(jī)集群，可實(shí)現(xiàn)對(duì)要地周邊空域的全面探測(cè)，攜帶36枚空基攔截彈，具備抗擊多方向、多批次高超聲速武器攻擊的能力。

無人機(jī)集群反高超作戰(zhàn)概念與單平臺(tái)陸基制導(dǎo)方案相比具備明顯優(yōu)勢(shì)，主要包括：1) 陸基雷達(dá)探測(cè)范圍受部署位置、天線朝向等因素的影響，存在探測(cè)盲區(qū)，而空基平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)對(duì)作戰(zhàn)空域的全方位覆蓋；2) 高超聲速目標(biāo)由于等離子鞘套現(xiàn)象的存在，其雷達(dá)散射特征較弱，影響了雷達(dá)作用距離，但它的蒙皮和尾焰的高溫使得其紅外特征異常明顯，通過無人機(jī)搭載紅外傳感器進(jìn)行協(xié)同定位更符合高超聲速飛行器的目標(biāo)特性；3)無人機(jī)集群具有很強(qiáng)的機(jī)動(dòng)能力，作戰(zhàn)范圍不受陸基雷達(dá)系統(tǒng)位置的限制， 可以遠(yuǎn)離國土縱深作戰(zhàn)，在作戰(zhàn)運(yùn)用上更靈活，戰(zhàn)場生存能力也更強(qiáng)；4) 集群中由多架火力打擊無人機(jī)攜帶攔截彈，火力連續(xù)性比單架平臺(tái)更強(qiáng)。

圖3 無人機(jī)集群戰(zhàn)場部署示意圖

4無人機(jī)集群反高超關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)無人機(jī)集群實(shí)施反高超作戰(zhàn)的能力需求以及作戰(zhàn)概念的設(shè)計(jì)辨識(shí)關(guān)鍵技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)該作戰(zhàn)概念需要具備以下技術(shù)支撐。

智能化的航空集群自主協(xié)同技術(shù)

實(shí)現(xiàn)無人機(jī)集群的反高超作戰(zhàn)需要高度智能化的自主協(xié)同技術(shù)，具體包括4個(gè)方面：1) 編隊(duì)飛控技術(shù)。它對(duì)控制精確程度和實(shí)時(shí)性要求很高，除了對(duì)單機(jī)的飛行姿態(tài)進(jìn)行控制以外，還需要解決編隊(duì)生成、隊(duì)形保持、隊(duì)形變換以及協(xié)同避障問題，是無人機(jī)編隊(duì)作戰(zhàn)的前提；2) 態(tài)勢(shì)評(píng)估技術(shù)，即客觀反映戰(zhàn)場情況，根據(jù)敵方兵力、部署和可能采取的策略，估計(jì)敵方意圖和行動(dòng)，為我方下一步行動(dòng)提供決策依據(jù)；3) 任務(wù)分配技術(shù)。它不僅要實(shí)現(xiàn)在戰(zhàn)前根據(jù)全局信息為無人機(jī)預(yù)分配任務(wù)，為無人機(jī)的行動(dòng)提供重要參考，也要在作戰(zhàn)中客觀環(huán)境發(fā)生變化時(shí)完成在線更改，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)規(guī)劃，以適應(yīng)千變?nèi)f化的戰(zhàn)場環(huán)境；4) 航跡規(guī)劃技術(shù)。在執(zhí)行任務(wù)前，高級(jí)控制站需要完成全局參考航跡規(guī)劃，并將該數(shù)據(jù)裝訂于無人機(jī)平臺(tái)上，任務(wù)過程中發(fā)生突發(fā)情況時(shí)，無人機(jī)也需要根據(jù)自身機(jī)動(dòng)能力的約束條件實(shí)時(shí)進(jìn)行沖突消解、威脅規(guī)避或地形跟隨。

02

紅外探測(cè)是無人機(jī)集群實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場感知的主要手段，因此首先需要實(shí)現(xiàn)對(duì)臨近空間高超聲速目標(biāo)的及早發(fā)現(xiàn)，這就要求無人機(jī)對(duì)監(jiān)視空域內(nèi)進(jìn)行全方位的快速掃描，具備大范圍紅外掃描技術(shù)。發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，要對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別和定位，這就要求建立準(zhǔn)確而完備的高超聲速目標(biāo)特征模型和信息庫，盡可能減小俯仰角和方位角的測(cè)角誤差，具備跟蹤精度較高的紅外凝視技術(shù)。同時(shí)由于高超聲速武器不同飛行階段的紅外輻射峰值頻段不同，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型飛行器的全程跟蹤預(yù)警，也要求紅外探測(cè)系統(tǒng)具備3～5μm和8～12μm的雙波段探測(cè)技術(shù)。在實(shí)現(xiàn)精確探測(cè)的基礎(chǔ)上還要通過交叉定位技術(shù)正確識(shí)別目標(biāo)位置，剔除虛假目標(biāo)，特別是在視界內(nèi)有多個(gè)目標(biāo)時(shí)要實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的準(zhǔn)確定位。

面向高超聲速目標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)

瞄準(zhǔn)技術(shù)用于實(shí)現(xiàn)無人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)瞄準(zhǔn)能力的數(shù)據(jù)鏈應(yīng)當(dāng)是專用鏈路。區(qū)別于通用的指揮、控制、 通信戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈，網(wǎng)絡(luò)瞄準(zhǔn)數(shù)據(jù)鏈需要具備更短的數(shù)據(jù)鏈更新周期和傳輸延遲，具備較大傳輸帶寬，才能滿足對(duì)高超聲速目標(biāo)的作戰(zhàn)需求。此外，為了與預(yù)警探測(cè)無人機(jī)的作戰(zhàn)樣式相適應(yīng)，數(shù)據(jù)鏈應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)，不設(shè)置中心節(jié)點(diǎn)，建立扁平化的通訊網(wǎng)絡(luò)，并且實(shí)現(xiàn)作用距離400km以上的超視距傳輸。為了提高平臺(tái)生存能力，網(wǎng)絡(luò)瞄準(zhǔn)數(shù)據(jù)鏈應(yīng)當(dāng)采用定向通訊模式，以保證在高強(qiáng)度電子戰(zhàn)環(huán)境下的反無源探測(cè)能力，在天線的設(shè)計(jì)上也需要考慮兼顧平臺(tái)隱身性能。

04 無人機(jī)相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)

用于反高超作戰(zhàn)的高性能無人機(jī)平臺(tái)涉及多項(xiàng)無人機(jī)制造的共性重要技術(shù)，包括總體設(shè)計(jì)技術(shù)、氣動(dòng)布局、飛控系統(tǒng)、航電系統(tǒng)、隱身技術(shù)等。此外，針對(duì)無人機(jī)具體作戰(zhàn)環(huán)境，滿足無人機(jī)長滯空時(shí)間和大載荷的需求， 必須降低結(jié)構(gòu)重量以攜帶更多燃油和任務(wù)載荷，這就需要提高高強(qiáng)度輕質(zhì)復(fù)合材料的性能和使用率。美國rq-170無人機(jī)復(fù)合材料使用率超過90% ，并且洛馬公司已經(jīng)開展了全復(fù)合材料驗(yàn)證機(jī)試驗(yàn)。集群中兩型無人機(jī)都對(duì)飛行高度、速度、滯空時(shí)間方面有明確要求，這就要求采用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)相比于常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)，需要具備低油耗、可用飛行高度高、高空推力損失小、高空邊界特性好的特點(diǎn)，火力打擊無人機(jī)還需要具備短時(shí)間內(nèi)的較大推力。在高新技術(shù)的應(yīng)用中，可通過變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)無人機(jī)對(duì)于動(dòng)力的需求。

05 臨近空間攔截彈設(shè)計(jì)技術(shù)

攔截彈首先需要實(shí)現(xiàn)在臨近空間環(huán)境下超過高超聲速目標(biāo)的可用過載，與此相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)包括直/氣復(fù)合控制導(dǎo)彈外形與布局優(yōu)化技術(shù)、高溫高加熱率的結(jié)構(gòu)材料與熱防護(hù)技術(shù)，長工時(shí)軌控發(fā)動(dòng)機(jī)、雙脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)和擺動(dòng)噴管推力矢量等動(dòng)力技術(shù)；攔截彈要實(shí)現(xiàn)臨近空間環(huán)境下對(duì)目標(biāo)的精確制導(dǎo)，適宜在主動(dòng)段采取紅外制導(dǎo)方案，其關(guān)鍵技術(shù)包括遠(yuǎn)距離紅外探測(cè)技術(shù)、高精度跟蹤技術(shù)、大動(dòng)態(tài)范圍紅外探測(cè)技術(shù)、氣動(dòng)熱適應(yīng)技術(shù)、高幀頻信息處理技術(shù)等，同時(shí)也要具備適用于大機(jī)動(dòng)目標(biāo)的新型制導(dǎo)律技術(shù)。攔截彈最終需要實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的有效毀傷，但面對(duì)可進(jìn)行主動(dòng)機(jī)動(dòng)的高超聲速目標(biāo)其脫靶量往往無法達(dá)到直接碰撞所需的精度，因此需要探索新的毀傷機(jī)制， 包括復(fù)合材料金屬球、碳化硼顆粒、人造金剛石顆粒等高硬度輕質(zhì)破片，針對(duì)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的可吸入氣溶膠等，以及在彈目交會(huì)極快情況下的引戰(zhàn)配合技術(shù)。

本文提出了無人機(jī)集群反高超作戰(zhàn)概念，設(shè)想以預(yù)警探測(cè)和火力打擊無人機(jī)組成集群，實(shí)現(xiàn)對(duì)廣闊戰(zhàn)場空域的監(jiān)視探測(cè)與控制，通過多站定位和網(wǎng)絡(luò)瞄準(zhǔn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)高超聲速目標(biāo)的制導(dǎo)與攔截，從而構(gòu)建起靈活可靠的空基反高超能力，同時(shí)辨識(shí)了支撐該作戰(zhàn)概念實(shí)現(xiàn)的5個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。該方案充分發(fā)揮了無人機(jī)平臺(tái)的空基探測(cè)優(yōu)勢(shì)，較好解決了空基攔截反高超作戰(zhàn)中無人機(jī)占位困難和可用載荷不足的問題，具備較高的作戰(zhàn)效率。隨著后續(xù)研究中對(duì)無人機(jī)集群反高超作戰(zhàn)想定的細(xì)化，該研究將進(jìn)一步豐富和完善反高超作戰(zhàn)手段，拓展無人機(jī)集群的作戰(zhàn)應(yīng)用范圍。

本文刊載自《飛航導(dǎo)彈》2018年第10期

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