中国曝光秘研空战新星:近空间飞行器[转]

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导读:中国曝光秘研空战新星:近空间飞行器 [img]http://pic.tiexue.net/pics/2007_10_4_68355_6168355.jpg[/img] 空间飞行器,顾名思义是指能够飞行在临近空间执行特定任务的一种飞行器。临近空间,一般指距地面20—100千米的空域,处于现有飞机的最高飞行高度和卫星的最低轨道高度之间,也称为亚轨道或空天过渡区。大致包括大气平流层区域、中间大气层区域和部分电离层区域。这一区域既不属于航空范畴,也不属于航天范畴,而对于情报收集、侦察监视、
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中国曝光秘研空战新星:近空间飞行器


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空间飞行器,顾名思义是指能够飞行在临近空间执行特定任务的一种飞行器。临近空间,一般指距地面20—100千米的空域,处于现有飞机的最高飞行高度和卫星的最低轨道高度之间,也称为亚轨道或空天过渡区。大致包括大气平流层区域、中间大气层区域和部分电离层区域。这一区域既不属于航空范畴,也不属于航天范畴,而对于情报收集、侦察监视、通信保障以及对空对地作战等,却很有发展前景。


近空间飞行器与其他飞行器相比较,具有两大独特优势。优势之一:目前世界上绝大多数的作战飞机和地空导弹都无法达到这一高度,且外太空武器还没有进入实战阶段,临近空间便成了相对独立的“真空”层,从而有相对安全的工作环境。优势之二:临近空间飞行器能够比卫星提供更多、更精彩的信息(尤其相对于一些特定区域)。应用成本要比卫星和高空侦察机便宜得多。


摘要部分

介绍了临近空间飞行器的特点和军事应用现状,针对巡航导弹和隐身巡航导弹防御特点和趋势,对未来临近空间飞行器在导弹防御方面的关键技术进行了分析与探讨。


正文部分

引言

巡航导弹作为一种远程精确制导的高技术武器装备,已成为以“非接触远程精确打击”为主要特点的新作战思想的重要支柱,在高技术局部战争和军事冲突中发挥了重要的威慑和杀伤作用。现代隐身巡航导弹的超低空飞行和隐身技术对现有的地面攻防对抗体系提出了新的挑战,如何防御隐身巡航导弹成为当前的技术热点和难点之一。

近年来,由于临近空间飞行器具有长滞空时间和高分辨率等优点,受到世界各主要强国的高度重视。临近空间飞行器为空中预警、侦察、监视等军事用途提供了不可多得的空中载体,临近空间飞行器用于巡航导弹预警和跟踪是未来巡航导弹防御领域的必然趋势。

1 临近空间飞行器

临近空间(Near space)通常是指20~100km的高空[1],其下面是传统航空器的主要运行空间,其上面是航天器的运行空间。临近空间飞行器是指运行在临近空间范围的飞行器[2]。由于技术和认识上的原因,临近空间的战略价值直到最近才引起各国的重视。临近空间飞行器成为各国近期研究的热点。美国、俄罗斯、欧洲、韩国、英国、日本、以色列等国家和地区都在投入大量的经费开展临近空间飞行器技术的研究。

临近空间的军事运用是临近空间开发的主要方向和目的。临近空间飞行器在情报搜集、监视以及通信保障领域大有前途。临近空间飞行器既能比卫星提供更多、更精确的信息并节省使用卫星的费用,又能比通常的航空器减少受到地面攻击的危险[3]。

临近空间机动飞行器(NSMV)是美军将开发的运用于军事领域基本型临近空间飞行器之一。其主要用途就是进行定点侦察。它能像卫星一样覆盖范围广,留空时间长,也可以像无人机那样对战术级作战要求作出快速反应。这些飞行器的推进系统各不相同,有的配备常用推进器,有的则配备非常规的浮力调整系统,这已系统可以让飞行器以30~50节的速度飞行,也可以使飞行器抵御临近空间中那些不常见的但却致命的气流。

临近空间在导弹防御方面的军事价值也已受到美国等的重视,2005年,美国导弹防御局高空飞艇项目进入样机制造和演示验证阶段,2005年11月,美国高空哨兵临近空间飞艇成功进入临近空间。可以相信,在不久的将来,临近空间飞行器将成为导弹防御的另一个重要平台。

目前,我国对于临近空间飞行器的研究还处于非常初级的阶段,介于临近空间飞行器的重要军事运用价值,今后几年我国也应不断加强这一领域的研究工作,使我国在未来军事竞争中处于优势地位。本文正是针对巡航导弹的特性,研究临近空间飞行器在巡航导弹防御中的应用前景和所要解决的关键技术。

2 巡航导弹预警技术及发展趋势

巡航导弹主要是指以巡航状态在大气层内飞行的有翼导弹[4]。随着科技的迅猛发展,巡航导弹的发展也十分迅速,现代巡航导弹具有隐蔽性好,突防能力强,命中精度高,杀伤威力大,通用性好,综合效益高的特点。

正是因为现代巡航导弹的以上优点,加之近年来几次局部战争中的成功实践,战绩斐然,使得世界上许多国家对发展本国的巡航导弹更为重视,纷纷增加了巡航导弹的研制计划,预计在今后的十年内,巡航导弹将大量装备和使用,因此,对抗巡航导弹已成为当务之急。

目前,大多数国家仍主要依靠常规地面雷达探测空中来袭目标。超低空飞行是巡航导弹最主要的攻击方式,巡航导弹正是利用雷达采用电磁波直线传播,当遇到山丘或高大建筑物时,障碍物背后的目标不能被探测到这一缺陷,能穿梭于群山之间而不被发现。而且,导弹飞得越低,背景的杂乱回波就越强,从而越过对方的雷达纺线。通常,巡航导弹在不同地形的巡航高度为:在海面上飞行高度为5~10m,平原地区为15m,丘陵地区为50m,山区为100m左右。可按预定程序绕过固定的防空阵地,从侧面或背面打击目标。当巡航导弹到达目标附近时,即使被发现,但时间短促,防空武器已经很难有所作为了。

另外,隐身巡航导弹的出现,为地面雷达预警又增加了新的难度。巡航导弹通过采用低RCS外形技术、吸波材料技术等措施躲避地面雷达的追踪,实现隐身[5]。

隐身巡航导弹虽然隐形,但其隐形效果主要作用于前方、下方的防空雷达。因此,在空中设置多种防空传感器,隐形巡航导弹的散射能量就会在多种传感器上体现出来。这些传感器获取的信号经过处理就会得到较完整的目标信息,为拦截提供一定的时间。

然而,天基探测器由于离地面太远,地表又经常被云层覆盖,不能有效地探测到低空飞行或超低空飞行巡航导弹的特征信号。

目前被广泛采用的机载雷达探测虽然能有效地探测到巡航导弹目标,但由于其不能长时间工作,探测位置不固定,不能对巡航导弹进行持续有效的预警。

为了探测巡航导弹,采用临近空间飞行器已成为必然趋势。临近空间飞行器一般由轻型复合材料制成,具备良好的红外和雷达隐身能力,既可用于战区内重点目标的前沿防空,又可执行空中巡逻、通信联络、环境监测等多种任务。若能装备合成孔径雷达,并升到3000米以上高度,它对低空目标的探测距离可从目前地基雷达的20~30千米提高到250千米。它一方面受到防空导弹的保护,另一方面与防空导弹配合,构成一个立体防空体系。

3 临近空间飞行器巡航导弹预警关键技术

目前,各国临近空间飞行器技术尚处于关键技术攻关与演示验证阶段,临近空间飞行器在巡航导弹预警方面的应用也正处于研究和论证阶段[6]。根据临近空间飞行器和巡航导弹预警技术的特点,本文将未来临近空间飞行器巡航导弹预警所涉及的关键技术归纳为以下五个方面:

(1) 面向任务的顶层设计和系统设计

1) 临近空间飞行器的合理布局和优化

2)临近空间飞行器侦察传感器与地面计算的合理布局与分工协作

包括临近空间传感器的布局与分工和临近空间飞行器与地面侦察设施间的布局与分工两个方面。应综合考虑各种传感器的特点,使系统整体达到最优。

(2) 隐身巡航导弹识别技术

1) 米波与毫米波探测技术

在探测隐身巡航导弹方面,米波雷达有其独到之处,无论隐身目标如何改变外形设计,米波雷达都会对其产生某种谐振,致使散射增强,从而增大了隐身目标的散射面积[7]。隐身巡航导弹和其他隐身飞行器,大多数使用谐振形吸收材料,这种材料有一种活性成分,在一般雷达照射下,其内部结构引起谐振,产生电子的重新排列,吸收一部分入射的能量。但是在米波雷达的照射下,频率低,波长长,震荡会越来越慢,吸收机理不再有效。

毫米波雷达对不连续的小散射波比较敏感。隐身目标任何不光滑的部位和对接的缝隙都会造成很强的反射,从而导致隐身目标散射面积增大。

2) 红外探测技术

红外无源探测的突出优点是对目标的依赖性最小[7]。温度越高,波长越短、体积越大的物体辐射越强,尤其是巡航导弹发动机燃烧室热金属空腔和尾焰喷口温度往往高达几百至上千度,排出的热气柱在几十米的长度内温度保持在几十至几百度,同时巡航导弹的蒙皮也要辐射大量的红外射线,也可在足够远的距离被探测到。

(3) 多传感器信息融合技术

1)基于多传感器融合的目标识别

为了发现巡航导弹,必须把空中(如导弹预警卫星、飞船、预警机系统、战斗机、预警直升机、空中气球系统、飞艇等等)、地面、海上以及其他多种平台携带的雷达、红外探测器、光电系统、激光系统以及其他非射频传感器融合在一起,并以最佳方式将来自各个传感器的数据融合到一个系统的信息库中,得到更精确的目标位置、速度信息。

2)多目标识别技术

现代立体作战环境非常复杂,战线纵横交错,为避免误伤己方或中立方目标,需要准确识别、跟踪、指示所要攻击的目标。

(4) 复杂背景和目标有效特征的建模、可检测性与可识别性的预测与评价

1)抑制强背景干扰,利用运动、形态和光谱等复合特征的检测识别方法。

2)目标/背景特性与识别技术的仿真、建模与性能定量评价及预测。

(5) 实时信息处理技术

1)研制可在临近空间飞行器上安装的面向巡航导弹目标的小型高可靠、高速并行信号处理机。

2)研制多处理机分布式并行处理系统。

3)高可靠、嵌入式、可扩充、模块化应用软件。

4 结论

防御巡航导弹是任何一个主权国家都不得不重视的迫在眉睫的大事。随着其他各国临近空间飞行器研制的发展,巡航导弹预警又有了崭新的空间,我国应紧跟其他军事强国的步伐,积极进行临近空间巡航导弹预警方面的研究;利用临近空间飞行器的优点,统一筹划未来巡航导弹防御体系;研究临近空间飞行器在巡航导弹预警方面的关键技术;以最佳方式将来自各个传感器的数据融合到一个系统数据库中,形成大空域、远距离、多功能、多频谱、多方位的立体探测网并使其协同一致地工作,在第一时间识别和跟踪巡航导弹。


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