军事技术是推动武器装备创新发展的重要因素,是保证国家安全和增强综合国力的重要支柱。近年来,先进武器平台技术、高效毁伤技术、新概念武器技术、军用卫星技术、军用动力和能源技术、军用电子元器件技术、先进制造技术等获得迅速发展,某些领域的技术已取得突破性进展。
先进武器平台技术
先进武器平台技术是指发展各类先进武器平台所需的总体及结构优化设计、平台控制等技术,对于提高武器平台的各项基本性能及综合作战效能起着关键作用。目前,各主要军事强国在航空平台、海上平台以及无人平台等领域掀起了新一轮发展热潮。
航空平台着力创新结构及气动外形设计,平台机动性、飞行速度和续航能力得到提升
航空平台创新技术尤其是新颖机翼技术发展步伐加快。美空军“自适应柔性机翼”技术已于2006年11月进行了飞行验证,该技术可显著提高机翼升阻比,同时增大飞机航程。美国防高级研究计划局(DARPA)“斜置机翼”风险降低试验和初步设计工作已经展开。这种创新的机翼布局对于未来飞机很有发展前景。英国为适应2020年以后的飞机需求,正在实施一项名为“综合式机翼”的机翼技术研究项目,重点通过显著提高机翼效率来大幅度降低未来飞机的燃油消耗和噪声排放。
除机翼技术外,飞机整体结构设计也在创新发展。美国DARPA于2003年启动“变体飞机结构”项目,通过在飞行过程中改变飞机的外形结构,使其在执行不同任务或在不同飞行包线时保持最佳性能状态。以上这些创新性设计概念突破了传统的结构和整体布局形式,为未来航空平台研制探索出了新的技术实现途径。在这些概念的支持下,未来航空平台的飞行速度,续航力、机动性等飞行能力将得到显著提升。
新船型研究与应用步伐加快,大中型舰船的航行速度、适航能力将进一步增强
世界军事强国积极开展多体船型和复合船体技术研究。2006年,英国提出排水量更大的未来三体战舰设计方案。法国推出了排水量近2000吨的小水线面双体近海巡逻舰方案。美海军研究局一艘采用2M船型的“短剑”号试验快艇下水,快艇横剖面呈2个M状,不仅航速快,而且尾流特征信号很低、2006年10月,美海军研究局投资建造了一艘可改变船型样式的“睡美人”号演示舰。该艇通过升起或降低中间船体部分实现吃水深度的变化既可在高海况情况下稳定航行,又可在浅水水域航行。多体船型和复合新船型的发展,将打破海上平台由常规单体船型一统天下的局面。新船型的应用,还将使水面舰艇航速和适航能力产生重大突破。
无人平台先进控制技术发展迅速,平台自动化、智能化水平不断提高
先进控制软件技术的发展,将为无人平台提供更为灵活、自主的控制手段。英国奎奈蒂克公司2006年10月底对一种“基于实体”的新型软件进行了试验验证。安装有该软件系统的无人机能在操作员控制下执行各种复杂的任务。美国波音公司及几所大学联合开发的“软件使能控制”(SEC)软件,在一个开放式计算机平台上提供灵活控制的交互界面。2006年,波音公司成功演示了无人机在该软件控制下的系列机动飞行。数据链技术的开发和应用提高了对无人平台的远程控制能力。美陆军“猎人-防区外杀手协同编队”项目2006年演示了“长弓-阿帕奇”直升机利用战术通用数据链指挥和控制“猎人”战术无人机。海军RQ-8B“火力侦察兵”垂直起降无人机将采用高速数据链技术,在“火力侦察兵”和近海作战舰艇之间建立数据传输和控制链路。欧洲EADS公司为德国陆军KZO无人机系统研制的数据链,可在强电磁干扰下向120千米范围内的无人机发送控制信号。这些数据链技术的开发和应用,将使无人平台与控制台之间建立起高速率、强抗干扰、实时的无线链路,极大增强对无人平台及其多种侦察、监视设备的实时控制和操纵能力。
高效毁伤技术
高效毁伤技术是实施高效火力打击的关键技术,与武器的战斗部、引信、火,炸药等重要部件或内容物密切相关,近几年这些方面都取得了重要进步。
特种战斗部初步展现出强大的实战与威慑能力
2006年,美国陆军“深挖掘机”钻地弹样弹成功进行了演示验证,对加固混凝土目标的侵彻深度已接近目前威力最强的钻地弹侵彻深度的2倍。2007年3月,美国国防威胁降低局对巨型钻地弹(MOP)进行了静态演示试验。美空军空中武器中心已计划将其装备在B-2轰炸机上。美国新型BLU-121/B温压弹的研制工作于2006年夏天结束,该弹的许多性能完全超过了预期目标。深钻地弹、巨型钻地弹以及温压弹等特种战斗部技术的开发和未来投入使用,不但会带来极为显著的实战效果,而且还会产生巨大的威慑作用。
多功能可编程引信受到青睐,其应用范围不断扩大
多功能可编程引信的发展和应用受到世界各国普遍重视。意大利奥托梅莱拉公司开发了一种舰炮炮弹用多功能可编程引信。该引信根据不同目标和用途可提供4种工作模式,同时还具有抗电子干扰能力。美军FMU-152“联合可编程引信”(JPF)自2004年投入使用以来,收到了良好的效果,几乎可用于美国空、海军所有的现役制导和非制导炸弹。未来,多功能可编程引信有可能成为众多不同类型引信的替代品,在多种武器中得到广泛应用。
弹药低附带损伤特性受到关注,低附带损伤战斗部将逐步问世
2006年3月,美国空军空战武器中心发布通告,计划为已装备部队的“小直径炸弹增量-1”(SDBI)炸弹研发低附带损伤战斗部。美国空军研究实验室和航空喷气公司研制的低附带损伤变型炮弹(LCD-HE),目前已用M102式火炮进行了试射,证实炮弹对目标周围的附带损伤小。低附带损伤战斗部可以降低因附带损伤等原因造成的政治舆论方面的负面影响,为军事发达国家放手发动城区作战、反恐等军事行动提供了重要支撑。
“绿色”火,炸药和火/炸药“绿色”制造技术研发活动日趋升温
2006年,美国成功研制出4种新型绿色起爆药,它们的使用将大大减轻对环境的污染。美国在继续开展“绿色发射药”和“低污染,不含高氯酸盐的高能推进剂”项目的同时,又通过“战略环境研究与发展计划”新启动了3项绿色制造技术的研究工作。“绿色”火/炸药和火/炸药“绿色”制造技术的发展与应用,对于解决火/炸药生产和使用部门面临的环境保护压力,以及因“三废”处理导致的高成本等系列问题将会产生积极的作用。
新概念武器技术
新概念武器在导弹防御、空间攻防对抗、信息对抗等领域具备许多传统武器所没有的优势。近几年在高能激光技术、动能拦截技术、电磁轨道炮技术等领域取得了一系列突破性进展。
机载激光武器技术趋于成熟,有望初步展示作战能力
2004~2006年,机载激光器(ABL)项目试验小组完成了所有分系统的低功率地面试验,对飞机,光束控制,火力控制系统,作战管理与指控系统等进行了性能测试。2007年8月,跟踪照明激光器、信标照明激光器、代替高能激光器首次共同参与飞行试验获得成功,对模拟目标准确定位并射击,标志着ABL低功率飞行试验圆满结束。目前,ABL小组已经完成6模块高能激光器与飞机的集成,还将继续安装其他分部件。按照计划,美国将在2009年8月进行首次实战打靶试验,届时高能机载激光武器将初步展现出其作战能力。
动能拦截弹初步具备作战能力,未来将面临更大发展
截至2007年底,美国实际部署的地基拦截弹已经成功进行了两次飞行试验。而海基“宙斯盾”导弹防御系统(AegisBMD)在2007年不仅成功完成了4次拦截试验,而且实现了两项第一第一次实现了在一次试验中同时利用两枚不同的拦截弹(1枚“标准31”型拦截弹和1枚“标准-2Ⅳ”型拦截弹)拦截两种不同的目标(1枚弹道导弹靶弹和1枚反舰巡航导弹靶弹):第一次在一次试验中同时利用两枚“标准-31”型拦截弹拦截两枚近程弹道导弹靶弹。2008年2月,经过软件升级改造后的“宙斯盾”弹道导弹防御系统成功摧毁了一颗美国国家侦查局的失效侦察卫星。动能拦截弹的实用化及其作战能力的初步展示,表明美国近年来在该技术领域的研究已取得根本性突破,这必将进一步刺激美国以及其他军事发达国家对动能拦截弹技术的发展热情,预计未来几年动能拦截弹技术将得到进一步发展和实际应用。
电磁轨道炮技术攻关步伐加快,其技术能力将得到全面检验
2006年,美国海军制定了电磁轨道炮五年发展路线图,初步计划于2011财年前完成32兆焦轨道炮的可行性演示研究。2007年1月,海军研制的一种新型电磁发射装置以7.4兆焦的初始动能使炮弹达到马赫数6.3的初速度。2008年1月,美国海军又实现了10.86兆焦的炮口初始动能。从各国研究情况来看,目前电磁轨道炮技术总体上处于关键材料和关键部件的技术攻关阶段,距离整机集成和演示验证可能还需要5年左右的时间。
军用卫星技术
军用卫星作为占领太空制高点的重要手段,在全球态势感知、大容量信息传输,自主导航定位以及空间信息对抗等方面具有不可替代的作用。
微小卫星标准化、模块化设计成为研究热点,将为卫星战术应用和空间信息对抗提供重要支持
美国已经将标准化、模块化微小卫星平台纳入国防部“快速反应作战空间”计划中。第一颗采用标准化设计的小卫星是“战术卫星-3”(TacSat-3)。美国空军研究实验室正在开发“即插即用”。快速组装卫星技术,将建造一颗小型、模块化、具有开放式标准和接口的卫星,计划在2009年发射升空、标准化、模块化微小卫星技术将使卫星实现低成本、批量化生产,并能有效缩短卫星的制造和准备周期,能够提高空间平台的快速响应能力,为天基信息系统的战术应用提供新的途径。
先进射频通信技术和激光通信技术的发展,将促使卫星的信息传输容量实现新的跃升
以相控阵天线、毫米波通信为代表的先进射频通信技术将在军用通信卫星中得到广泛应用。美国国防部“先进极高频”(AEHF)通信卫星2007年完成了集成系统试验,将于2008年底发射首颗卫星。2007年10月,美国首颗“宽带填隙卫星”(WGS)发射成功该卫星同时安装了厘米波和毫米波通信载荷,使现有军用通信卫星的毫米波通信能力得到极大增强。自由空间激光通信技术取得重大进展。2006年3月下旬,日本“闪光”(Kirarl)卫星首次与日本国家信息通信技术研究所的光学地面站进行了光学通信试验。同年6月,“闪光”卫星再次与德国宇航中心光学地面站进行了光学通信试验,光学通信链路成功保持了3分钟。美国“转型通信卫星”(TSAT)计划开始着手建造空间段,预计2015年前后投入使用。先进射频通信技术和激光通信技术在军事通信卫星上的成功应用,将使未来天基信息系统的信息传输和中继能力获得大幅度提升。
军用动力与能源技术
军用动力与能源是武器装备动力性能的基础,是提升各类武器平台基本作战性能的关键。
超燃冲压发动机技术发展迅速,即将步入飞行试验阶段
美海军“高超声速飞行”(HyFly)计划已经完成了超燃冲压发动机技术的地面试验。其中,吸气式碳氢燃料超燃;中压发动机的首次高超声速自由飞行试验已于2005年底获得成功。美空军“高超声速技术”(HyTech)计划也取得重大进展。2006年7月,由美国普惠公司承制的“地面演示验证发动机2号”(GDE-2)在NASA兰利研究中心完成了马赫数5条件下的地面试验将在2009年进行飞行试验。未来,以超燃冲压发动机技术为核心的高超声速飞行器能够提供全球远程、快速打击能力,将对未来作战样式和国家安全产生重要影响。
火箭发动机快速响应和重复使用能力成为未来航天动力的重要发展方向
美空军“快速响应低成本发射”计划中包括多个响应时间短、发射成本低的小型快速响应运载火箭方案。目前,除“猎鹰-1”火箭分别在2006年和2007年进行过发射试验之外,其他方案都还在技术验证阶段。美军火箭发动机的重复使用能力近年来也获得巨大提升。发动机快速响应和重复使用能力,将大幅度缩短太空资产的发射准备时间、大大减少其发射成本为提高空间作战响应能力提供了重要技术手段。
航空发动机推重比不断提高
美国推重比10一级的F119发动机已在F-22战斗机上得到应用。俄罗斯推重比10一级的新一代117C发动机正在苏霍伊试验设计局的飞行实验室进行试验,将很快安装在“苏-35”战机上。美国在2006年正式启动的“经济可承受的多用途先进涡轮发动机”(VAATE)计划中明确提出到2015~2020年,发动机推重比达到15,并能在不开加力的情况下实现马赫数3的持续飞行,到2025~2030年,发动机推重比达到20以上。
生物能源的研究力度加强未来将成为传统能源的重要补充
近几年,生物能源的优势已逐渐显现,各国都在积极研发、利用这种技术。2006年3月,美国HydrogenlCS公司开始为美空军和美陆军坦克与火炮司令部提供氢燃料电池,供其运输车和营地使用。2006年7月,美国陆军研究机构授予“超级电池”公司一份合同,用于生产一种高功率密度、低成本的XX25型25瓦甲醇燃料电池。美国波音公司已于2006年成功试验了一种拟用于高空长航时无人机的氢燃料推进系统。此外,各国政府都高度重视和大力支持生物能源的发展。美国总统布什2005年5月宣布生物能源是美国能源安全战略的重要组成部分。法国政府于2006年3月决定,将出资10亿欧元增建16个生物燃料工厂以加快生物能源的开发和利用。未来,生物能源将成为石油、煤炭等传统能源的重要补充,在军用、民用领域中得到广泛应用。
军用电子元器件技术
军用电子元器件是现代武器装备的核心部件和基本单元,武器装备信息获取、传输、存储、处理和利用水平的提高以及遂行信息化作战能力的增强,很大程度上依赖电子元器件技术的进步。
集成电路技术进一步向纳米尺度及多功能一体化方向发展
目前,基于45纳米技术的商业化电路产品已经出现。美国IBM公司、日本索尼公司和东芝公司已计划联手开发32纳米工艺,并将于2013年投放市场。多功能一体化是集成电路技术的又一重要发展方向。2006年6月,美国空军在空军现代化用户设备(MUE)计划中,将系统集成芯片确定为未来军用GPS接收机所需要的关键技术之一。
光电器件技术的发展为提升态势感知能力提供技术支撑
2006年初,美国DRS技术公司演示了其采用新技术研制的中波红外焦平面阵列。美国量子阱红外光电探测器技术公司正在根据DARPA的合同,加紧发展1024×1024像素四色焦平面阵列。2006年11月,由诺斯罗普·格鲁曼公司研制的二极管泵浦固体激光器演示验证了千瓦级平均输出功率。这种激光器体积小、质量轻、光束质量好,是未来跟踪照明探测器的首选。红外焦平面阵列技术和固体照明激光器技术的发展,为提高情报侦察、导弹预警和武器制导等系统的探测能力提供了有利的技术支撑,对于提升未来战场态势感知能力将起到积极的推动作用。
电真空器件需求依然旺盛,并与半导体器件相互结合与渗透发展
目前,电真空器件在高功率、高频率领域仍占主导地位。美国国防部专家判断,2010年前有270种军事装备离不开大功率微波真空电子器件,未来20年许多军事装备系统仍然需要大功率微波真空电子器件作为其核心器件。此外,电真空器件与半导体器件的相互结合与渗透不断加速。其中,微波功率模块(MPM)作为一种新型功率器件,具有功率密度高、效率高以及相位噪声低等特点,在雷达、导弹,通信和空间系统中显示出良好的应用前景。
先进制造技术
军用制造技术对于增强国防科技工业水平、提高国防威慑力、提高综合国力起着重要基础性作用,已成为衡量一个国家综合实力和科技发展水平的重要标志。
快速响应制造技术应用效果显著,大大提高了武器装备的研制与生产效率
2006年,美国首次在DD(X)驱逐舰先进舰炮系统研制中成功应用了虚拟仿真技术。美国海军下代航母CVN21将成为第一艘完全在虚拟环境中设计的航母。这些航母的设计通过虚拟现实技术,不但实现了更好的设计效果提高了制造效率,还大大节约了研制成本。未来,随着仿真、虚拟现实等技术的进一步发展,快速响应制造技术将获得更大的技术支撑,表现出更强的技术性能,从而为研制更先进,更复杂的武器装备奠定基础。
精密制造与特种加工技术手段不断进步,为生产和制造更为先进的武器装备提供了有力保障
近年来,精密制造与特种加工技术已在新型武器装备的研制与生产中得到了成功应用。欧洲“台风”战斗机使用的EJ2000发动机采用了电子束加工技术制造,所获得的整体叶盘结构比传统的叶盘转子结构重量轻且没有断裂危险。2006年,美国圣地亚哥国家实验室开发了一项新型激光修复技术,采用这种修复工艺时释放的热量比传统修复技术要少得多,而且不会伤害到小型薄壁零部件本身的结构性能。精密制造技术和特种加工技术的发展,为复杂型面、高精密表面的加工提供了解决方案,为生产和制造更为精密的先进武器装备提供重要技术保障。
作者:姬寒珊等