轻量化有源相控阵雷达——无人机未来超视距作战基础.docx

《轻量化有源相控阵雷达——无人机未来超视距作战基础.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《轻量化有源相控阵雷达——无人机未来超视距作战基础.docx（8页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、轻量化有源相控阵雷达无人机未来超视距作战基础目录1 .文章核心观点：12 .【解读】11. 1.为什么不具备独立超视距打击能力？12. 2.卫星中继信息接力：助武装无人机超视距作战32.2.1.卫星中继信息接力32.2.2.全球作战如臂使指32.2.3.高速数传明察秋毫42.3.下一场局部战争或冲突将开启无人机A1自主模式协同作战42.3.1.前述42.3.2.有人驾驶战机与无人机，通过人机交互系统实施协同作战52.3.3.无人机与无人机，通过预先程序控制计划或随机自主实施协同作战62.3.4.无人机既能进行大纵深自杀突袭，也能在无人加油机支援下实施远程低空奔袭71 .文章核心观点：1 .雷神

2、公司宣称研发成功一款紧凑型机载有源相控阵雷达。该雷达重量轻，成本低，可以安装到包括无人机和直升机等大多数飞行器上。其性能则达到了第四代机载雷达以上的水平。2 .雷达重量约在50公斤左右，是大多数现在有源相控阵雷达的三分之一，成本则只有其一半。其采用氮化钱(GaN)技术与数字接/发器、CHIRP处理器以及独特的风冷降温设计。2 .【解读】从世界范围来看，大型无人机大多执行侦察和打击任务。侦察的手段以常规手段为主，主要包括可见光侦察以及电子侦察。这些载荷已经实现了小型化，因此无人机可以顺理成章地完成这些任务。但是在打击任务方面，目前无人机的对地打击以视距内打击为主，尚不具备独立超视距打击能力。2.

3、1. 为什么不具备独立超视距打击能力？分析原因，主要是独立态势感知能力不强，也就是无人机缺乏能够用于直接引导导弹攻击的远距离搜索探测能力。再说直白一些，就是缺乏雷达。现在无人机的应用已经非常广泛，但是主要以战术运用为主，协助陆军执行战术侦察和打击任务。尚不具备战役作战以及战略职能。现在媒体对无人机大肆宣传，无人机被传得无所不能，能够执行侦察、打击、特种作战、运输、电子对抗等多种能力。但是看一下他们的作战对象，无非是一个车队、几名战壕里的战士或者几辆坦克。从目前无人机的运用来说，其作用主要是提升了陆军的作战或者超视距作战能力。其对于空军的帮助有多大，目前已有案例来看，作用不大。因此，从空军的角度

4、，无人机作用发挥有限，依然处在支援保隙地位。为什么现在无法发挥重要作用？一方面是有人无人协同理论还处在探索阶段，另一方面是人工智能技术还不够成熟。另外，还有一个重要的原因，就是无人机自身的配套武器装备还不够强，特别是雷达方面。从目前无人机的载荷挂载能力来看，小型对地导弹以及空空导弹都处在无人机的挂载能力范围之内。能挂为什么不挂？因为主动态势感知能力，目前是远远不足的。雷神公司使得机载雷达系统轻量化。借助该型装备，未来无人机可能具备超视距空空、空地武器发射能力。直接为有人无人协同作战、无人独立作战提供物质基础。考虑到现在导弹射程远，对飞机机动要求降低，因此一旦这种雷达完成各种兼容性测试，将会带来

5、一大波无人机升级潮。比如MQ9等无人机。未来无人机超视距空空、空地作战将成为现实。目前看来，雷达的发展还有很长的路要走。虽然从文章中可以看出，雷达价格成本控制较好，符合美军低成本研发需求。但是武器装备的模块化水平、能耗能力同样重要。因为无人机的动力系统有限，功率往往不足。有源相控阵雷达如果需要满足四代机及以上的探测能力，需要有较高的发射功率，因此对飞机功率需求较高。这一点可能就不是雷达一方面能做的，需要发动机方面取得进步。雷达+发动机两个因素，是目前制约无人机大规模应用于空战的桎梏。2.2.卫星中继信息接力：助武装无人机超视距作战据外媒报道，美国数据通道公司与美军签订了一份3.63亿美元合同，

6、将为包括捕食者无人攻击机和全球鹰无人侦察机在内的无人机作战部队提供更加灵活、高效的卫星中继服务。那么，卫星是如何为无人机提供中继通信服务的呢？2.2.1.卫星中继信息接力近年来，卫星通信系统以覆盖范围广、信息容量大、传输质量高的特点，得到各军事强国的高度重视，而无人机体积小、造价低、使用方便、战场生存能力强，同样得到各军事强国的青睐。在近年来爆发的几场局部战争中，“通信卫星+无人机”的组合圆满完成了情报、监视和侦察等任务，对战争产生了深远影响。无人机卫星通信系统一般由机载用户终端和卫星中继站组成。地面指挥站或指挥中心通过光纤将无人机的控制指令送往地面卫星通信站进行处理，经过数据加密、编码、调制

7、和变频放大后，再通过天线发送给卫星。通信卫星再将接收到的无人机控制指令信号放大后转发给机载用户终端。机载用户终端再将信号发送至机载指挥单元的各个分系统执行设备，完成侦察或打击任务。一名参加过伊拉克战争的无人机操控人员说：“我们身在拉斯维加斯，心在伊拉克，卫星通信让我们身临其境。”实际上，美国空军部署在伊拉克的所有捕食者无人机都是在内华达州空军基地遥控操作的。因此，“无人机+卫星通信”是完成一场集察打于一体战争的最佳组合。2.2.2.全球作战如臂使指遥测（位置、速度、姿态等飞行信息）和遥控（地面遥控指令）信息是事关无人机飞行安全和任务成败的关键因素。虽然，这类信息传输速率较低，但可靠性要求较高，

8、受地形和地球曲率影响，传统无人机的测控仅能在视距范围内实现，而卫星通信则为无人机的全球化作战提供了更加全面的技术手段。以美国全球鹰无人机为例，该机加装了特高频（UHF）低速卫星通信终端作为超视距备份链路，信息传输速率为12Kbps/秒，可实现低速遥控指令和遥测信息的超视距传输。目前，“捕食者”的改进型水手侦察无人机也加载了国际海事卫星的按需分配多接入UHF窄带卫星通信设备，同样具备12Kbps/秒的信息传输能力。正是由于卫星通信中的UHF/1/C等低频信号传输稳定，设备技术成熟，目前在各国装备的军、民用无人机中得到广泛运用。另外，国际商用通信卫星、海事卫星等商用卫星公司都提供了低速数据接入服务

9、。同时，为了保证无人机更好的探测和通信要求，其天线一般都安装在机头上方的结构内。2.2.3.高速数传明察秋毫无人机通过携带可见光、红外以及合成孔径雷达等侦察设备，可以在敌方上空执行全天候监视、侦察、打击任务，但传统视距链路受布设地点和视距范围限制，无法满足此类无人机全天时、全天候的作战需求。因此，将卫星采集自全球各地的高速ISR数据实时回传至地面指挥中心，成为无人机对卫星通信系统的基本要求。例如，全球鹰无人机选用了KU频段抛物面卫星通信天线，使用三轴机械座架，信息的发送速率高达50MbPS/秒。“捕食者”装有直径75厘米的三轴抛物面天线，加上信号处理调制解调器组件，可以实现最高1522Mbps

10、/秒的侦察信息传输能力。以色列研制的苍鹭系列侦察无人机采用了包含一套25厘米10厘米的X波段平板天线和直径80厘米的圆盘式天线系统，二者均装在一个双轴稳定支架上，具备最高128Kbps/秒的信息传输能力。此外，宽带卫星通信通常使用X/Ku/Ka频段资源，其天线增益较高，在同等速率下机载天线可进行小型化处理，同时受地面和邻星的信号干扰相对较小，可满足无人机对高速信息传输的需求。例如，国际通信卫星组织经营的国际商用通信卫星、美国的极高频军用通信卫星、日本的煌2号军用通信卫星等都提供了这类宽带数据转发服务。另外，由于大型侦察无人机主要在高空飞行，一般会采用技术成熟、性能较好的抛物面卫星通信天线，再配

11、合高清侦察设备，就能对敌方目标区域实行远程精细化侦察，为作战部队提供可靠的情报信息。总之，随着无人机技术的快速发展和任务载荷的不断升级，传统的视距测控系统已经无法满足无人机大范围、全天候、高速率的信息传输需求，而卫星通信系统作为最有效的超视距测控和信息传输解决方案，可以进一步提高无人机的通信能力和整体作战效率。2.3.下一场局部战争或冲突将开启无人机A1自主模式协同作战2.3.1.前述无人驾驶飞机，简称无人机，就是一种以无线电遥控或由自主程序控制的不载人飞机。它刚研制成功，就被运用于战场，揭开了以远距离攻击型智能化武器、信息化武器为主导的“非接触性作战”的新篇章。与载人飞机相比，无人机具有体积

12、小、重量轻、造价低、携带使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强等优点，备受世界各国军队的青睐。它自从1914年诞生以后就被广泛运用于几场局部战争、世界局部冲突行动中，都以准确、高效和灵便地侦察、干扰、欺骗、搜索、校射、中继、人为自主控制打击、自主控制攻击行动，引发了层出不穷陆海空无人化武器装备等相关技术的研发，在实战中不断由弱变强、由作战保障向支援攻防行动、作战主要打击力量方向发展，对未来作战行动的影响不断加大。随着各类信息化、精确化、数据化、智能化武器装备的发展，机器人、无人战舰、无人机等将成为未来战场空间主要打击力量。2.3.2.有人驾驶战机与无人机，通过人机交互系统实施协同作战有人

13、驾驶战机与无人机混合编队、协同作战，把以往由地面控制改为空中控制无人机，由飞行员直接指挥无人机作战行动。在有人驾驶战机与无人机协同作战中，无人机可以充当先锋，深入敌方战场进行空中侦察，配合有人驾驶战机迅速掌握战场态势；无人机执行任务时受地面站和有人驾驶战机的双重控制，通过人机交互系统将无人机获得的目标信息及时传输到有人驾驶战机。而当战场情况发生变化时，空战编队中有人驾驶战机与无人机的指挥控制系统迅速作出反应，无人机抓住有利战机实施自主打击。编队中多架飞机的传感器可以组成一个信息网，每架飞机作为网络的一个节点，任何一个节点毁坏都不会影响其他节点工作，这就增强了空战编队在复杂电磁环境下的生存能力。

14、同时，有人驾驶战机作为指挥机在战斗的后方，无人机通过实现隐蔽接敌和静默攻击，让敌人防不胜防。2015年，美国提出了有人驾驶战机搭配无人僚机协同作战的概念。2017年，美国空军实验室与洛克希德马丁公司联合研发展示了有人驾驶战机与无人机的编组协同。2018年7月初，美国空军基本设想是，能够利用人工智能技术，以极低的成本制造出一架具备功能强大的无人战斗机。2019年3月，美国空军实验室和克拉托斯防务公司联合研发的XQ-58A“女武神”无人机首飞。该机是一种隐身、远程、高亚声速无人僚机的原型机，也被称为一种“忠诚僚机”，可辅助F35等隐身战斗机作战。2023年12月9日，美国空军的F-22“猛禽”、F

15、-35A“闪电”H这两款现役第五代隐身战斗机，首次与美国空军研究实验室的XQ58A“女武神”隐身无人机进行编队飞行中，成功地充当了有人机之间的通讯中继节点。2023年，美国空军计划扩大无人机与有人机之间的有人与无人平台组队。这种努力可能有助于促进美国防部长所说的从一架高速战机上发射微型无人机的设想。也就是说，较大型飞机（比如F-35战机或F22战机）能够控制一支附近的无人机队。为了实现从多名操作人员控制一架无人机转变为一人同时承担多架无人机的指挥与控制职能，2023年美国空军将开始研发新型“布洛克50”无人机地面控制站，帮助飞行员转型操作更大型的“死神”无人机，让“捕食者”无人机退役。同时，开

16、发小型无人机技术，扩大“死神”无人机的任务范围。英国计划实现一架有人战机能够同时指挥5架无人机，法国计划实现“阵风”战机与“神经元”无人机混合编队的作战目的。2023年，俄军方和机器人研发机构已经对新研制的战斗机器人进行了协同配合演练，取得良好效果。俄空降兵特种部队在北极的亚历山大地岛举行的演习中实施了高空伞降，随后利用无人机发现了假想敌的营地，还引导攻击机对其进行了打击。此外，空降部队官兵还使用无人机支援迫击炮等火炮进行射击校正，俄空军“猎户座”无人机在测试中首次向地面目标发射了小型导弹。俄罗斯在莫斯科航展上曾经出现米格公司研发的新型隐形无人机，与具有世界先进水平的美国同类型机如X45B相比并不逊色。此后，俄罗斯又研制“猎人