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临近空间飞行器:空天一体作战的新高地

归档日期:11-29       文本归类:防空作战      文章编辑:爱尚语录

  临近空间是伴随科学技术的发展在现代战争中开辟出来的一块新战场,是陆、海、空、天、电、网多维一体化战场的重要组成部分,是国家安全体系中的一个重要环节,近年来受到世界各国高度重视。运行在太空范围内的卫星易受干扰、成本高、部署周期长、损失后不易补充,而运行在航空范围的飞机易受打击、生存能力差、损失后不易恢复。临近空间凭借其独特的环境和物理优势,在临近空间飞行器加入陆、海、空、天、电子与网络空间信息网络后,将在未来空天一体联合作战中扮演至关重要的角色。

  临近空间通常指距地面20~100km的空域,介于飞机最高飞行高度与空间轨道飞行器最低飞行高度之间,是从航空区域向航天区域过渡的区域,是“空”和“天”的纽带。在军事运用上,临近空间极大地拓展了空天战场的范围与纵深,是空天一体作战的新高地,其战略地位十分重要。临近空间飞行器的出现不仅能在预警探测、侦察监视、通信保障、电子对抗等方面实现空天地信息的有效中继和衔接,还可以为现有的防空反导作战提供新的思路,甚至直接成为新型武器,大大加快战争节奏,实现全球范围的快速打击。

  临近空间飞行器是指在临近空间区域内飞行并完成攻击、侦察、通信、预警、导航及作战等任务的飞行器,有飞艇、气球、高空长航时无人机、远距离滑翔式遥控飞行器、高超声速飞行器等多种形式。根据飞行速度不同,大致可分为低动态(马赫数小于1.0)临近空间飞行器和高动态(马赫数大于1.0)临近空间飞行器两大类。

  低动态临近空间飞行器包括平流层飞艇、高空气球、高空长航时无人机等,具有悬空时间长、覆盖范围广、载荷能力大、飞行高度高、效费比高、生存能力强、易于更新和维护等特点。依靠浮力原理升空,不像卫星升空那样需要进行昂贵而又充满风险的火箭发射;长时间定点悬浮,不存在卫星和飞机掠过后的间歇问题;基本不存在电离层中断通信信号的问题;隐蔽性好,不易被雷达发现;能够携带可见光、红外、多光谱和超光谱、雷达等信息获取载荷,作为区域信息获取手段,用于提升战场信息感知能力,支援作战行动;可携带各种电子对抗载荷,实现战场电磁压制和电磁打击,破坏敌信息系统;可携带通信及其他能源中继载荷,用于野战应急通信、通信中继及能源中继服务。

  高动态临近空间飞行器伴随着超高声速技术发展而出现,主要包括平台和武器两种,平台以空天轰炸机为代表,武器以高超声速导弹为代表。

  高动态临近空间飞行器具有极高的飞行速度和大载荷能力,并采取隐身技术等对抗手段,具有极强的突防能力,上可威胁卫星等天基平台,下可攻击空基平台及地面目标,目前导弹防御体系无法实施有效拦截,具有远程快速到达、高速精确打击、可重复使用、远程快速投送等优点。既可携载核弹头,替代弹道导弹实施战略威慑,又可选择携载远程精确弹药攻击敏感目标,还可携带信息传感器,作为战略快速侦察手段,对全球重要目标实施快速侦察。

  20世纪90年代以来,以美国为主的军事强国对临近空间快速打击武器的发展进行了规划,并开展了大量深入的研究。其中,美国先后开展了多种不同类型临近空间快速打击武器的研究,并基于高超声速技术进行了大量实验探索,具有代表性的研究项目包括SR-72、X-37B等。

  临近空间具有重大军事应用前景,临近空间飞行器加入陆、海、空、天、电子与网络空间信息网络,将进一步实现军事信息获取和利用手段的多元化和一体化,明显提高联合作战体系的抗摧毁和抗干扰能力,在未来战争中起到至关重要的作用,成为新的战略制高点和国家安全体系的新支撑。

  (1)预警监视平台。信息化战争要求武器系统具备实时获取战场动态变化的能力,即对战场态势动态的监视,实时向指挥中心提供监视、侦察、情报信息,临近空间飞行器通过搭载先进的预警雷达、激光雷达、电子侦察等设备,构成临近空间预警探测平台,可全天时、全天候远距离探测、跟踪来袭的各类目标,查明其航向、航速等情况,并进行目标识别,在防空反导作战中发挥重要作用。同时,可与地面预警雷达,空中预警机、卫星形成空天一体化预警体系,实现对高、中、低空,远、中、近程空中目标的严密预警,以及对战术弹道导弹的早期预警,提供打击目标的准确数据,并引导攻击武器对敌实施精确打击。

  (2)通信中继平台。临近空间飞行器搭载通信设备后可为地面、海上、低空对象提供宽带高速抗干扰及超视距通信能力,其通信不受地形的限制,从而扩大可有效作战空间。目前,卫星导航、通信信号易受干扰的问题一直是困扰军队作战能力生成和发挥的隐忧。临近空间通信平台能够长时间持续工作,提供比卫星导航通信信号强度更大、保密性更好的信号。采用点波束天线,实现有限区域通信覆盖,不同于卫星通信的广域通信方式,因而具有良好抗干扰性能,可用作战场高空通信中继平台,执行与视距外部队通信的任务,提高联合作战能力。

  (3)电子对抗平台。临近空间飞艇可扩展为一种高高空、长航时、隐身的电子对抗和干扰平台,协同攻击机、轰炸机、无人机等作战。该系统具有灵活机动、覆盖范围广等特点,具有强大的电子对抗优势,可在各种地理环境下,根据情况选择最佳位置对敌雷达、通信、光电、导航、敌我识别等电子装备广泛实施压制性干扰和欺骗干扰,降低其作战效能,提高我方飞机、导弹等在作战过程中的突防能力、作战效能和生存概率。

  (4)打击平台。临近空间飞行器作为武器平台,具有覆盖范围大、不受气候条件限制等特点,可直接装备动能武器、定向动能武器等,长时间在战区上空巡航,一旦需要,就可以从临近空间迅速对敌地面战略目标实施打击,这种居高临下的突然攻击可极大地压缩预警反应时间,提高突防能力,具有很强的战略威慑作用和实战效能。同时,临近空间武器平台还可以远程拦截敌方现役和未来可能部署的多种空天进攻平台。

  将来低动态临近空间飞行器运用将更加灵活机动,可根据实际作战需求灵活组合、混合搭载不同载荷,大大增强战场态势感知和战场支援能力。

  未来临近空间快速打击武器可以构建三类飞行平台:快速打击时间敏感目标的高超声速临近空间飞行器、全球快速到达的高超声速临近空间飞行器和以快速进出空间为背景的高超声速临近空间飞行器。

  快速打击时间敏感目标的高超声速临近空间飞行器主要性能特征为:飞行速度5马赫以上、飞行距离几百甚至几千千米、飞行高度20~30千米。该类飞行器主要包括动力巡航、助推-滑翔两种飞行器。

  未来一段时间内,助推—滑翔式武器将是高超声速快速打击飞行器的重点发展方向。助推—滑翔式武器是一种新型组合导弹,可以同时结合弹道导弹射程远、飞行速度快,以及飞航导弹大升阻比、高机动性的优点,能有效突破导弹防御系统的拦截,完成对远距离目标的精确打击。

  全球快速到达的高超声速临近空间飞行器主要性能特征为:飞行速度大于5马赫、飞行距离几千甚至上万千米、飞行高度超过30千米。全球快速到达的高超声速临近空间飞行器对技术要求起点更高。

  全球快速到达的高超声速临近空间飞行器以美国臭鼬工厂推出的SR-72高超声速飞行器为代表,将在未来担负快速情报、侦察、监视和攻击等任务。根据计划,SR-72将在2018年开始研制,2023年实现首飞,2030年投入使用。全球快速到达的高超声速临近空间飞行器将赋予非接触、非对称作战新内涵,引领未来新作战样式的形成和发展。

  以快速进出空间为背景的高超声速临近空间飞行器简称空天飞行器,其目的是实现飞行器地面自主起飞、进出空间、降落和可重复使用,最终达到快速、廉价进出空间的目的。该类飞行器以X-37B为代表。美国花十年的时间研制成功X-37B轨道测试飞行器,集航空、航天多种飞行器的多种功能于一身,既能在大气层内作高超音速飞行,又能进入轨道运行,具有其他航空、航天器无法比拟的优势。

  以X-37B空天飞行器为代表的高超声速临近空间飞行器安装有普通飞机的涡轮喷气发动机,还有冲压发动机,甚至还有火箭发动机。涡轮喷气发动机可以使它从地面起飞,当时速超过2400千米时,就使用冲压发动机,使它在离地面6万米的大气层内以3万千米的时速飞行。如果再用火箭发动机加速,它就会冲出大气层,像航天飞机一样,直接进入轨道。返回大气层后,它又像普通飞机一样在机场着陆,成为自由往返天地间的输送工具。X-37B的出现奠定了太空战机的基础,很可能成为未来空天战机的雏形。

  目前,我国外层空间军事斗争准备缺乏统一明确的战略指导,严重影响了外层空间以及临近空间作战力量的快速高效发展。尽快确立我国外层空间与临近空间安全与发展战略已成为当前国家安全发展面临的紧迫任务。我们要善于总结和继承以往作战的经验与传统,更要面向未来,转变思想,大胆创新,采取超常举措,从追踪模仿前沿向抢占制高点转变,达成质的飞跃。

  临近空间飞行器是现代诸多学科和高新技术成果集成的平台,包括总体设计技术、能源技术、推进技术、飞行控制技术、蒙皮技术、环控技术等,既涵盖可飞行器本身的气动、弹道、推进、材料、热防护等技术,也囊括了飞行器在应用部署中涉及的预警探测技术、数据传输技术等。临近空间快速打击武器已成为航空航天技术的制高点。尽快突破临近空间装备研制的关键技术,构建合理的临近空间装备体系,是当前我军临近空间装备发展的重点。

  低动态临近空间飞行器在未来战争中将提供支持一体化联合作战的信息平台,是军事力量的倍增器,为实现空天一体信息作战,夺取信息优势,并最终实现信息全谱优势有着十分重要的意义。

  在联合作战方面,在未来信息化战争中,临近空间飞行器通过与航空器和航天器有机协同,可以实现空天一体的作战体系,极大地提高现有空天和区域作战能力。我们应该结合国情、立足实际、积极应对,在我国现有技术研究基础上,加强临近空间飞行器作战运用研究,确保我军在未来联合作战中立于不败之地。

  在预警监测方面,未来很长一段时间,我国面临严峻的周边安全形势,面对外部因素持续深入介入亚太区域缺乏有效应对手段。临近空间飞行器的运用或将为我国解决周边严峻地缘政治安全形势及反介入提供一个新的解决思路和手段。低动态临近空间飞行器可实现对国土周边地区、南海乃至第二岛链以内海域的全覆盖。平时在边境、海峡等交通要道周边部署飞艇、气球等可长期驻留的临近空间侦察平台,综合运用红外探测、可见光成像和雷达预警等多种手段对热点地区的移动目标(航母战斗群等)进行连续侦察和定位跟踪。一旦发生冲突,迅速向区域外军事力量的部署位置和可能移动的方向派出低动态临近空间侦察力量,对敌方动向进行连续跟踪监视,第一时间反应,为己方应对行动提供早期预警和情报支撑。

  在海洋信息情报支援方面。临近空间飞行器将在很大程度上缓解远洋作战对传统舰载预警机的依赖,甚至部分取代其预警探测功能。例如,潜艇获取情报能力有限,主要依靠声呐、可见光和有限的雷达手段获取情报,探测距离小,情报精度低,限制了潜艇的作战效果,而临近空间情报力量的运用将对潜艇编队海上行动提供更加可靠的信息情报支援。

  临近空间武器,特别是高超声速武器的产生,必将使未来空袭方式发生根本性变化,可以预见,在未来空天一体化作战中,临近空间武器将成为大国快速实施打击和战略威慑的重要手段,针对这一现实威胁,我军应大力加强临近空间进攻、防御装备体系的作战研究,抢占临近空间领域制高点。

  从美国发展的历程看,高超声速飞行器技术的发展必须注重和加强基础理论研究,坚持分步实施的原则,遵循从关键技术攻关,到演示验证飞行,再到中间成果应用、工程化形成装备的发展途径,不断推进高超声速技术的发展。

  所谓的空天一体化,实际是把保护领空、领土和领海的军事能力部署到太空领域,以获得更大的活动自由和更有效的保障能力。

  由于航空、航天力量的有机融合,使空天一体作战迅速成为信息化战场上的主要作战样式,其在军事领域中的作用和意义更是不可估量。

  大家对于中国各类“空”属性的飞机等武器装备可能如数家珍,但却对“天”属性的武器却并不十分了解,那么中国有哪些“天”属性的利器呢?

  实际上,空与天原本不分,是一个统一的领域,但在人类发射人造地球卫星后,业界考虑到大气层与大气层外的空间介质不同、飞行器的飞行原理不同,就把地球表面以上的整个空间分为空气空间和外层空间,外层空间也叫太空空间,或简称为天。

  然而,由于科学技术和战争实践的发展,临近空间(高度20至100千米)飞行器正在出现,另有一些飞行器可以跨越两个空间飞行,加之空与天的军事活动在指挥控制、作战行动和组织保障的难以分割性,军事上的空与天又在走向新的融合,成为新的意义上的“空天领域”。

  2007年,互联网流出了一张神龙空天飞机被悬挂在轰-6机身下方的照片,但线年年初,某西部省级媒体的新闻中播出了“我国跨大气层飞行器试飞成功”的画面,验证了神龙空天飞机的存在。

  公开资料显示,空天飞机是跨大气层飞行器中的一种,能够快速在地面、平流层、临近空间以及近地轨道之间穿梭,携带有效载荷执行空天任务。

  神龙空天飞机的飞行模式很有可能是这样:其由母机轰-6挂在,升空飞行到一定的速度和高度后,通过组合动力快速进入太空空域,并以8至10马赫的速度在30公里到100公里高度上进行了高超音速飞行。

  自从我国神龙空天飞机亮相之后,美国对此非常重视,每次发射美军都安排了大量的跟踪手段,比如卫星定位、RC135侦察机收集情报等。

  就在去年年初,神龙空天飞机再次升空时被美军跟踪,根据美国新闻周刊消息,美军发现神龙空天飞机具备了变轨能力,升空后进行了立刻变轨,甩开美军的陆基监视雷达。美军要想再次跟踪,就要获得神龙空天飞机的最新轨道数据。

  我们知道太空站是瞬时发生的,轨道速度在每秒7公里多,第一宇宙是最小发射速度,也是最大环绕速度,一分钟内就可以飞行近500公里。

  从中国东北到美国的阿拉斯加,超过4000公里的距离只有8分钟就搞定。一旦跟丢目标就意味着被摧毁,从轨道上发射对地打击武器可实现半小时全球打击圈,比弹道导弹更具威慑。

  神龙空天飞机的特点可以在轨道上部署,通过快速变轨摆脱跟踪,不像弹道导弹那样一旦发射就无法撤销,空天飞机可以在轨道上部署数月,甚至数年,一旦需要就可以快速开火。让美军恼羞成怒的是神龙空天飞机变轨把美军的跟踪甩来,自以为高傲的美太空军在跟丢目标后已经被判失败。

  如果说什么能让外国媒体如此“牵挂”的“天”属性武器,那一定是非DF-ZF莫属了。2014年1月9日,美国华盛顿自由灯塔网站,在首页头版报道了中国高超音速武器首次试飞的新闻。

  报道引用五角大楼分析人士的话将这种飞行器命名为WU-14,分析认为,这将使得中国具备和一样一小时打遍全球的能力。

  中国发展WU14也是在美国一小时打遍全球的作战思想上进行的研发突破,中国在过去两年多开始进行这一高超音速武器的试射,如今短短两年多时间进行了7次试射,所以美国专家说中国的高超音速武器将在未来两三年内服役将不是危言耸听。

  若非准备充分,每一次的试射都能取得相应成效,中国不可能在短短两年多时间里就进行了7次试射。与中国形成鲜明对比的是,比中国起步更早的美国最近一年多在超高音速飞行器领域倒是非常安静,其在2014年10月试射失败后就很少再听说美国这方面的消息,过去领先的美国在这个领域有被中国赶上的危险。甚至,如果中国更早部署这一武器,将会大大提升中国对美的威慑能力,大大提高中国对美的话语权。

  2016年8月,中国空间技术研究院官方新媒体平台在介绍该院向树红团队优秀事迹时透露:中国已经突破了20马赫临近空间飞行器的关键技术,这类飞行器是“快速全球打击系统”重要组成部分,堪称“大国重器”。

  该系统以天基信息系统为支撑,采用临近空间飞行器为打击手段,可以实现1小时内对全球任何目标的打击,且命中精度在几米以内。

  报道称,这一技术的突破为中国的“大国重器”研制扫平了关键性技术难题,使中国拥有这种“杀手锏”级装备成为可能,同时,该技术还成功应用于某军用重点项目的研制中。

  另外值得一提的是,中国目前存在数个高超音速飞行器计划,这些技术,都紧追美国,与美国正在发展的各项高超声速研究项目都能一一对应,这说明,中国正在以追赶并超越美国的最尖端航空技术为目标,并且取得了喜人的成功。可以说,以高超音速飞行器为代表的尖端军事技术将保证中国国家安全,免遭巨大威胁。

  2016年4月,据媒体报道,上海交通大学在新疆马兰成功进行了代号“4Q00I1”的飞行试验,圆满完成某型新概念浮空器临近空间往返飞行,并且全程处于受控状态,这是中国国内首次实现临近空间浮空器安全回收且设备完好。

  报道称,此次飞行高度达19.3公里,也就是2万米左右,基本抵达临近空间的底部,也就是大气层的平流层。

  目前,美欧日等已出台多个型号的临近空间飞行器研制计划,并进行了多次试验,但尚未取得完满成功。

  理想的临近空间飞行器,可在接近空间的空域作长期、持续飞行,或者是亚轨道飞行、高超音速巡航飞行等,具有传统航空、航天飞行器不具有的特殊优势,特别是在通信保障、情报收集、电子压制、空中预警等方面极具发展潜力。这类武器对于中国的电子战能力以及空中监视侦察能力的提升都会有着巨大帮助。

  2006年10月底,“暗剑”无人作战飞机在珠海航展上首次公开亮相,引起轰动。

  由于“暗剑”无人机装有鸭翼和两具垂直斜翼,这显示该无人机可能具备超音速巡航能力,飞行性能完全可以满足侦察机的绝大部分要求,但是因为其气动布局和超音速飞行性能限制了续航时间和作战半径,因此作为侦察机使用时主要依靠高速性能执行战术侦察任务。

  2011年9月互联网媒体上出现一张模糊的图片,显示“暗剑”无人机可能已经首飞,但此后可以明显确认是关于“暗剑”无人机的相关报道就几乎没有了。

  2015年9月的一份官方公开报道里,提及了某型机交付试飞中心后的首次试验飞行。

  从报道中,可以发现该型号为一架高超音速飞行器,否则不会特意指出“任务剖面特殊、飞行方式独特,飞行速度和高度更是远超试飞中心成立以来所有其他试飞机型”;

  报道中更提及:“从深邃的天空中大角度俯冲接近,潇洒地完成拉平,轻盈平飘至机场跑道,整个过程犹如利剑还鞘准确潇洒。”

  这就反映出该机为无人驾驶,否则飞行员无法承受这一瞬间的高过载,且该机可能采用大面积翼身融合外形,虽然“飘”有些文学色彩,但不难看出其机体重量不大。

  无论暗剑无人机只是技术试验机,还是实用型无人机,只要它能够达到设计的要求,或者说,一旦其它升空了,那么将现有战机统统甩开,5马赫以上的速度绝对超出现有战机的性能极限,对于中国都具有重大的意义:在高超音速领域,中国已经走到了别人的前面。

  在可以预见的未来,大国之间的宇宙竞争将会更加激烈,为了保卫本国的宇宙资产免收侵害,中国还会在空天防御性武器研发方面加大投入,而这些空天利器将成为中国宇宙资产有效捍卫者,也将是未来中国大国地位的重要保障。

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