歐林暉

【摘要】隨著未來航空業(yè)和電子業(yè)的飛速發(fā)展，具備預警、指揮、通信、偵察多功能的大型無人預警機將取代有人預警機。本文通過對未來無人機能力的預測，結(jié)合預警機的發(fā)展方向，提出了未來無人預警機的發(fā)展構想。

【關鍵詞】無人機 預警雷達 共形天線 傳感器綜合

一、引言

預警機裝備有雷達、通信、電子偵察等諸多傳感器，集遠程探測、情報偵察、信息分發(fā)，指揮協(xié)調(diào)、聯(lián)合作戰(zhàn)等諸多功能于一身，是現(xiàn)代空戰(zhàn)的力量倍增器，而無人機具有適應性強、費用低、生存能力強以及零傷亡的優(yōu)點，相信二者相結(jié)合的無人預警機將是未來一個重要的發(fā)展方向。

二、無人預警機目前的技術基礎

隨著無人機技術和電子技術的發(fā)展，在無人機上安裝預警雷達提供遠程預警信息已具備相應的技術基礎。

2.1 以大型無人機為載機，在預警基礎上實現(xiàn)多功能

預警雷達最重要的指標就是探測威力，如果探測威力過小，應用價值有限。根據(jù)雷達方程，探測威力與功率孔徑積成增函數(shù)關系，而只有大型無人機有條件提供較大的功率與孔徑，因此，研制大型無人機是實現(xiàn)無人機預警雷達最直接也是最有效的方式。如美國國防部2004年2月公布J-UCAS計劃中，無人作戰(zhàn)飛機具體的性能指標。即其航程在無需空中加油的情況下，達到1300nmil，有效載荷（包括彈藥和傳感器）為4500磅（約合2025公斤），達到了輕型頂警機所需的載重要求。作為未來的發(fā)展方向，有更大載荷、虹高飛行性能的無人機必將出現(xiàn)，能裝載有源相控陣雷達的無人預警系統(tǒng)是可預見的。

未來無人機并不會單純具備預警功能，實際上.機載傳感器設備融合已經(jīng)成為未來的重要發(fā)展方向，隨著航空電子技術的飛速發(fā)展，飛機的重量、安裝空間受到嚴格限制，通過對相關電子設備進行結(jié)構和功能方而的綜合設計，能簡化設備、節(jié)省安裝空間、減輕飛機質(zhì)量，還可使不同設備、不同頻譜的信息實現(xiàn)最優(yōu)綜合、融合和無縫鏈接。

2.2 應用新型雷達技術，降低平臺要求

2.2.1 采用共形陣列天線，實現(xiàn)飛機與傳感器一體化

共形陣列正受到西方各國空軍的高度重視。它是將傳感器（主要是天線部分）與飛機結(jié)構件結(jié)合為一體，形成多功能共形陣列天線。其具備如下優(yōu)勢：（l）對飛機氣動性能影響??；（2）降低了平臺載重要求；（3）有利于飛機隱身。

2.2.2 采用寬禁帶器件，提升能量利用率

以碳化硅（BiC）和氮化鎵（GaN）為代表的寬禁帶半導體材料是繼以硅和砷化鎵為代表的第一代、第一代半導體材料之后迅速發(fā)展起來的新型半導體材料，最早就是針對新一代雷達和通訊系統(tǒng)等軍事裝備的需求而研究和開發(fā)的，即寄望于寬禁帶半導體功率器件來解決第一代、第二代功率器件的輸出功率低、效率低和工作頻率有局限性以至于無法滿足現(xiàn)代雷達等電子裝備需求的問題。

3 無人預警機的未來發(fā)展方向

3.1 大載荷、長航時

目前美國已研制出了利用太陽能作為動力的“太陽神”號大型無人機，預計可在3萬米高空巡航14個小時，隨著太陽能技術和電池技術的進一步發(fā)展，未來的太陽能無人機將具備更大的載荷和更長的巡航時間，這將大大提高無人預警機的作戰(zhàn)效能并減低使用費用。

3.2 多機協(xié)同化

未來的信息化戰(zhàn)場具有寬正面、大縱深、多梯次及全空域、全時域、全頻域的整體作戰(zhàn)特點，空戰(zhàn)模式山近距格斗向中遠距攔射發(fā)展，戰(zhàn)爭規(guī)模從單一武器平臺間的對抗發(fā)展為武器裝備體系與體系之間的整體對抗。在無人機預警雷達單機探測范圍有限的情況下，采用多機協(xié)同化作戰(zhàn)方式，覆蓋更大的空域、時域、頻域。各機之間通過通信數(shù)據(jù)鏈聯(lián)通，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)級別的融合，也可采用MIMO形式。

3.3 網(wǎng)絡化

網(wǎng)絡化是指預警機在網(wǎng)絡體系中完成作戰(zhàn)功能，擔負網(wǎng)絡中心戰(zhàn)的核心樞紐作用。預警機將快速地融合整個網(wǎng)絡內(nèi)的多個天基、空基和路基的各種雷達或偵察情報數(shù)據(jù)，并將自動化處理自身和外部傳感器獲取的目標數(shù)據(jù)，形成動態(tài)、三維的作戰(zhàn)空間態(tài)勢圖，使整個網(wǎng)絡的所有作戰(zhàn)單元都能看到一幅“共用的、統(tǒng)一的、單一的戰(zhàn)場圖像”，及時為指揮員提供目標指揮信息，有效控制目標，以更快的指令發(fā)出打擊目標的指令。

3.4 功能多元化

多元化將擴展預警機的功能、實現(xiàn)多傳感器綜合，提升預警機探測性能，它需要利用各種探測手段提高對巡航導彈和隱身飛機等小目標的探測能力、精確跟蹤能力，并加強無源探測、定位、識別和對地偵察能力，做好IFF、雷達、光電探測和地面探測系統(tǒng)的情報綜合，形成可應用的情報，并使得預警機和作戰(zhàn)體系內(nèi)部各成員共同完成目標的發(fā)現(xiàn)、識別、決策、打擊和評估。

3.5 一體化

首先是機身和天線一體化，通過共形天線將天線做得與機身表面外形一致，可以將安裝天線后對飛機的氣動性能的影響降到最低，同時又能充分利用機身表面增大天線面積；其次是射頻一體化，同一個天線可以在非常寬的波長范圍內(nèi)工作，雷達、通信或者電子偵察等需要工作在不同工作頻段的電子系統(tǒng)可以通過一個天線工作；第三是處理一體化，現(xiàn)在預警機上有服務器、工作站、為各個系統(tǒng)服務的計算機，隨著計算機技術的的進步，將來在預警機上，功能強大的綜合核心處理機能夠把以前的任務計算機、武器控制計算機、信號處理機等計算機的功能集于一身。天線的公用、共形及設備量的減少，將極大改善加裝任務系統(tǒng)對載機的氣動性能和續(xù)航時間等多方面的影響。

四、總結(jié)

航空業(yè)和電子業(yè)的飛速發(fā)展為新型裝備提供了有力的支撐條件，大范圍遠距離預警將會使任務電子系統(tǒng)重量增加，從而對無人機的載重量提出更大的需求，同時未來軍事需求對新型裝備也提出了新的要求，相信無人預警機可以在未來軍事裝備中占有一席之地。