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中国“暗剑”:世界首款空战无人机
作者:澎湃新闻  发布时间:2018-6-12 浏览次数:154 

近日,一张由沈阳飞机设计研究所研发的“暗剑”无人战斗机全尺寸样机的图片出现在网络上,不仅在国内媒体引起了巨大的轰动,许多国外著名防务智库,如英国简氏防务等也在其网站上予以报道。《简氏防务周刊》网报道称,“暗剑”无人机被认为是高机动、超音速的无人空中优势战斗机或纵深打击平台。

网络流传的“暗剑”无人战斗机全尺寸样机图片。

网络流传的“暗剑”无人战斗机全尺寸样机图片。

事实上,“暗剑”无人战斗机的小比例模型早在2006年珠海航展上就曾经首次公开亮相。当时,该机也确实受到了各方的关注。不过,在珠海航展这样主要以外贸出口为主的场合亮相,当时外界多认为该机只是中航工业的一种未来概念设计,未必会真正作为一个型号投入大量人力物力进行研发。

如今,随着“暗剑”无人战斗机全尺寸样机的公开,世界上第一种很明显以空战为主要设计目标的无人战斗机,正在一步步地成为现实。

“暗剑”无人机设计分析

从目前公开图片上所展示的“暗剑”无人战斗机全尺寸样机外形来看,与此前珠海航展上公开的模型大致相同。不过,2006年到2018年,是中国航空工业研发实力快速发展的十余年,这必然使得该机能够应用很多最新的技术成果。比如,在这架全尺寸样机的进气道设计上就可以看到DSI技术,而在主起落架舱门的边缘也采用了有利于隐身的锯齿设计。

从“暗剑”无人机的总体设计来看,中航工业的科研人员则在努力为其找到一个兼顾机动性能与隐身性能的方案。比如,该型无人机所采用的前掠式DSI进气道、折线机身、倾斜双垂尾等,都属于标志性的隐身设计方案。另一方面,“暗剑”无人机又很突出机动性能,如伸缩前翼、双腹鳍、大角度后掠翼等。同时,该型无人机所采用的大三角形升力体机体设计还能拥有很好的超音速飞行特性,并且为装载更多燃料提供了更大的内部空间。因此,在该型无人机的设计要求中也必然有超音速巡航和较大作战半径的要求。其实,在“暗剑”无人机身上,我们可以看到很多苏-27/歼-11设计的痕迹,比如升力体机身、机腹进气道、后掠机翼以及机背的大型减速板等。考虑到沈阳飞机设计研究所本身就是歼-11系列战机的主要研发单位,这一做法也是很自然的事情。

不过,也正因为“暗剑”无人机追求隐身、机动、超音速以及航程几方面性能的全面平衡,所以单就隐身性能而言,该机可能要弱于国内外采用完全飞翼布局的其他型号无人机。但是,从制空战斗机的设计角度而言,更完美的平衡性往往比某一方面更为突出的性能还要重要得多。这也是当年美国空军ATF项目竞标中,诺·格公司团队YF-23惜败于洛·马公司团队YF-22的重要原因之一。

此前亮相的“暗剑”无人机等比例模型。

此前亮相的“暗剑”无人机等比例模型。

除了气动布局,该机外形尺寸的确定也很关键。此前,通过小比例模型,我们很难判断该型无人机的尺寸大小。而通过此次公开的图片,可以推测“暗剑”无人机的全长应该在13米左右,基本上类似于一架有人驾驶轻型战斗机。参照国产“枭龙”战机,“暗剑”无人机空重应该在7吨以内,最大起飞重量大于12吨。在保证机内燃料能满足1000公里左右作战半径的前提下,“暗剑”无人机的载弹量应该在1-1.5吨左右。

“暗剑”无人机采用的是单发设计,若要满足如此大的作战半径以及超音速巡航要求,其装备的应该是为歼-20隐身战机配套研发的WS-15大推力涡扇发动机。不过,在WS-15大推力涡扇发动机目前还没有达到批量生产和装备的情况下,“暗剑”无人机可能会首先装备WS-10“太行”涡扇发动机的改进型,也就是之前我们看到的歼-20以及歼-10B所换装的那款隐身版矢量推力发动机。这样,“暗剑”无人机凭借前翼、主机翼的机动襟翼、垂尾、一体化平尾、腹鳍等气动翼面,再加上矢量推力发动机,以及在摆脱飞行员人体限制后能做大过载机动动作的能力,其在近距离格斗中的机动性能很可能会秒杀目前以及未来短期内任何一种有人驾驶战机。

“暗剑”无人机由于采用的是隐身设计,那么其机载制导弹药一定是挂载于内置弹舱内的。从该机的机腹进气布局来分析,在采用S形进气道的前提下,机腹部位可以为安放内置弹舱提供一定的空间。从该机的外形尺寸判断,其机腹弹舱的空间至少可以挂载4枚霹雳-15中远程空空导弹,可以满足其作战需要。另外,“暗剑”无人机应该不会配备机炮作为固定机载武器,其近距格斗空战主要依靠的应该是霹雳-10空空导弹。

人工智能系统的革命

除了在硬件方面的出色设计,“暗剑”无人机的软件方面,特别是能否拥有高度人工智能化的全自动飞-火-推一体化控制系统,是更为关键的成败因素之一。

目前,无论是我国还是欧美,在先进无人机的操控方面还是以程序设定加人工操纵为主。在起飞、巡航飞行以及返航着陆等环节上,国内外先进无人机基本上都已经实现了自动化和自主化。无人机依靠自身装备的飞控系统就能够完成这些相对简单的环节。但是,在执行任务方面,比如搜索、发现和判别目标,如何对其实施跟踪甚至打击等等环节,都还需要地面人员的全程操控。

这种模式在目前行之有效的同时,也带来的很多无法克服的缺陷。比如,无人机装备的飞控系统软件在人工智能方面还很不完善,一旦遭遇比较恶劣复杂的天气或者受到强对流的影响,很容易就会导致失控坠毁,特别是在起飞和降落阶段。这也是美国空军“捕食者”无人机曾经一度在阿富汗和伊拉克频频失事坠毁的主要原因之一。

另一方面,在执行任务阶段,无人机严重依赖人员操控。而且,一般都需要两名人员操控一架无人机,一名人员负责飞行,另一名人员则负责操作雷达以及光电观瞄系统,搜索、发现目标并实施打击。在这一阶段,如果无人机的通信数据链遭到敌方强电磁干扰而中断,甚至卫星定位系统信号被敌方干扰或者屏蔽,那么无人机要么会坠毁或被击落,要么会被敌方俘获。伊朗在2011年12月利用电磁干扰设备成功迫降一架美国RQ-170无人侦察机,就是这方面的成功战例。

伊朗展示其俘获的美国RQ-170无人侦察机。这款保密程度很高的无人机却遭伊朗“活捉”,不可谓不丢人。

伊朗展示其俘获的美国RQ-170无人侦察机。这款保密程度很高的无人机却遭伊朗“活捉”,不可谓不丢人。

以上还是目前的亚音速、低机动性无人机所呈现的不足和缺陷。如果是“暗剑”无人机这种超音速、高机动无人战斗机,则还会增加更多的困难的要求

。比如,如果还是由人员来操控“暗剑”无人机与敌机作战,那么操控人员如何能够如身临其境一般感受到无人机的战场态势?操控人员通过操作台发出的指令经过地面站-中继通信平台的数据链到达无人机上的飞控系统时,是否会存在延时?要知道,在千钧一发的空战中,哪怕只有0.1秒的动作延迟,就可能会遭到敌方的毁灭打击。因此,无人战斗机能够成功的关键,就在于能否为其研发出一套完全可以满足智能化、自主化空战要求的人工智能飞-火-推一体化控制系统。

这套一体化控制系统要能够像一名拥有20年以上飞行经验的王牌飞行员一样,能够感知外界的一切信息并迅速做出最为正确的判断,还能立即做出决策和反应,统一协调飞控、火控以及发动机三大控制系统的工作——其研发难度是可想而知的。

当然,从目前国内外人工智能的发展来看,这种一体化控制系统的研发已经出现成功的曙光,最为典型的就是在2016年毫无悬念地战胜当时世界围棋冠军李世石的AlphaGo人工智能系统。相比此前任何一种棋类程序,如“深蓝”,这一系统最为可怕之处在于其具备无比强大的自我学习能力,从而拥有近乎无限的进化可能性。如果以AlphaGo为基础,研发出一套可用于无人战斗机的高度智能一体化控制系统,就将不再是梦想。

由此来看,其实“暗剑”无人机的研发以及最后的成功与否,不仅与中航工业息息相关,也在很大程度上取决于我国人工智能系统企业的技术实力。此外,这套智能化控制系统也需要足够的自我学习的数据储备,还特别需要大批空军以及海军王牌飞行员的积极参与。也许有读者还记得2005年有一部美国空战大片《绝密飞行》,影片中无人战斗机“艾迪”所具有的高度智能化量子计算机控制系统,其实就从一个侧面反映了未来真正的无人隐身战斗机应该具备的能力。因此,如今我们看到“暗剑”无人机全尺寸样机的出现,真的还只是“万里长征第一步”,未来依然任重道远。

影片《绝密飞行》剧照。无人战斗机搭配高度人工自能,祸兮福兮?

影片《绝密飞行》剧照。无人战斗机搭配高度人工自能,祸兮福兮?

 
 
 

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