未来天空的战争之翼,无人作战飞机的发展

扶摇寰宇杂谈 2022-05-01 12:23:39

随着航空科技的高速发展,有人飞机正在被无人机替代。我们正在迈向电影终结者变成现实的时代,无人驾驶飞机现在越来越变得高度智能化。

美国的哨兵隐身无人机,在刺杀本拉登的行动中提供了关键情报。

捕食者攻击机,自从2001年以来已经进行了数千次的任务。

这个是一只巨大的全球鹰,可以滞空侦查长达35个小时。这些无人机曾经帮助消灭了高达70%的基地高层领导。

面对如此高效的人机,专家预测未来十年将会有近三分之一的有人机会被无人机取代。从大的趋势来讲这是肯定的。因为现在无人机的发展非常快,它原来一直实行的主要是一种作战保障任务。但是随着近几年人工智能的不断发展,随着无人机其他技术的不断的成熟,它的自主能力越来越强。

而且它在空中的有很多有人机难以替代的优势。包括它的机动性更强,它的突防能力更强。所以在这种情况下原来的从作战保障逐渐的已经向无人作战飞机在过渡,也包括美国的X7B这样一个原型机、俄罗斯的猎人-B、英国的雷神,法国的神经元等等这样一些无人机都已经属于无人作战飞机的范畴。

无人作战飞机的操纵方式

捕食者无人机也存在致命弱点,例如体积比较大、被发现的几率较高、操作复杂、非常依赖地面控制等,这与捕食者匆忙从概念直接转为实战有很大关系。

在战斗机上飞行员的生命维持装置和弹射系统加起来和捕食者一样重,而无人机则用卫星控制系统代替了机舱,这就是这架飞机的大脑。

捕食者能在地球的另一面进行可靠的控制和监控。当捕食者飞出视线时,它可以连到一个KU波段卫星系统。卫星收到地面监控站的信息,并将其转发到飞机上。这时当捕食者将视频或者照片传回卫星系统,然后通过卫星传回监控站,让控制人员做出反应。卫星控制可以让捕食者在世界各地进行监视,参与一些打击任务和一些与作战无关的任务。

捕食者是由两个操作员进行操作的,一个主要负责无人机的飞行工作,一个主要负责武器操作系统。操作员使用的操作杆以及整个屏幕的显示和战斗机上面的布局非常相似。唯独不同的是操作员是在地面上进行操作的,甚至离任务发生地隔了半个地球的距离。

无人作战飞机的实战

2001年的十月份在阿富汗战争打响之后,在10月19号无人机就第一次发射了地狱火式导弹,摧毁了塔利班的坦克。11月15号那次攻击可以说更为著名,当时应无人机发现了一个集体组织的车队。当车队停止之后,无人机就召唤后面的F15战斗机进行攻击。而且这一次无人机也参与了战斗,它打的主要是地面的那些汽车等那些目标。

2001年在阿富汗,捕食者在恐怖分子奥马尔2万英尺的上空盘旋,千里之外飞行员和传感操作员开始倒计时。

地狱火导弹打中奥马尔的随从,虽然奥马尔本人逃脱,但这是无人机第一次实战使用地狱火导弹。单架无人机能够实时的发现、跟踪并消灭这些目标。这种效率是对战争的一次革命。

而地狱火导弹能够精确制导,主要依靠多普瞄准系统,这是所有捕食者任务的中心。它的工作原理是捕食者用激光或红外光束瞄准,使用近机鼻的MTS球(多光谱瞄准系统)光束射到目标上并产生脉冲,吸引位于地狱火导弹末端的激光探测头。捕食者使用光束计算轨迹和距离,这样就可以达到很高的精度。

无人作战飞机的操纵训练

据不完全统计,自1996年以来至少有五十多架捕食者因各种故障原因发生坠毁,占服役总量的六分之一到七分之一。虽然事故没有造成人员伤亡,但由于无人机不仅携带了大量情报数据,而且飞机的零部件也是不能外传的秘密无人机坠毁无形中增加了美军机密外泄的风险。

由于实际操作时风险很高,于是他们采用了视频模拟,由Xbox游戏主机手柄操控。不像战斗机飞行员至少要训练两年,远程操控员学习飞行无人机的时间只需要不到一年。

训练周期缩短之后一个是大幅度的降低了训练成本,另外一个就是在战争当中如果这支军队被击溃了,恢复起来速度应该说非常的快。因为训练周期非常短,所以说在短期之内就可以重新塑造一支新的军队。

当进行任务时,远程操控员会在地面的小型活动房屋内工作。他们通过卫星控制捕食者。这种传输使得人离开座舱,使得在地球任何地方操控飞机成为可能。

捕食者的飞控活动房屋它很紧密,大小和海运集装箱差不多,但它转换地面站到其他地方只需要2到3小时。操控员投入实战之后,除了行动在地球的另一半以外,一切都让人感到非常真实,甚至在真实空袭中无人机操控员看到的比有人飞机飞行员更多。

无人作战飞机的发展

二战期间通常需要耗时数月来搜集各种情报,不管是来自空中的还是地面的都要加以分析,并决定要打击哪些目标。然后动用数百架飞机以及数千枚炸弹来打击几个月前情报中的目标。而现在一架无人机就具有全部功能。它们可以在几分钟内完成发现、锁定、结束的循环。

它可以长期的盯着一个目标,不停的对他进行监视跟踪定位。最后实施打击。在2015年,美军对基地组织在伊拉克的一个头目扎卡维打击的时候,看起来似乎是F16战斗机发射了导弹打死了扎卡维,这个仅仅只花了六分钟。但实际上为了跟踪发现定位他,无人机对它实施了6000个小时的跟踪和监视。

在GPS出现之前,无人机的运用是有限的。由于自动飞行和导航系统过于原始,在20世纪60和70年代间亦经常坠毁。

20世纪80年代,随着全球卫星定位系统、卫星通讯系统、远距离数据传输功能、数控飞行系统、小型计算机和复合型材料等一系列的新技术的出现,现代无人机的雏形也初见了端倪。

1991年2月的沙漠风暴行动中,美军为寻找伊拉克导弹基地做准备,使用了崭新的无人机先锋者。先锋者是由以色列发明的简单便宜易操作的无人机,用来侦查叙利亚雷达站。美国海军很快与以色列签约购买,并很快发展成合作,由此成为RQ2先锋者。

冷战期间,当两大军事集团对峙时,无人机可以被用来侦查,而不是攻击。然而在911事件之后,美国开始打击个体目标,所以武装无人机开始变得有意义。从目前发展的程度来看,无人机在朝着一个自主化的方向不断的发展,不断的推进。

在刚开始的这段时间里,它的智能化水平还比较低,自主能力也比较弱,所以需要人进行操作。那么现阶段的无人机真的可以实现零伤亡吗?美国宣称无人机消灭了很多基地组织领导只造成有限的平民伤亡,但造成平民伤亡的这个事实仍难以掩盖。

这种伤亡可能有几个方面的原因,一个是技术层面的原因。比如说情报错了,比如说地图出现了问题,比如说无人机操纵员在发现目标的时候当时辨认的并不是很清楚,这都是原因。因为我们知道无人机的打击目标很多时候都是一些运动目标,都是一些对时间非常敏感的目标。对这些目标有时候可能没有时间对他进行一个全面的确认,所以在比较仓促的时候可能就发起了攻击。

无人机可以精确打击目标,但它们的视觉传感器有局限,可能会使操作员犯错。当操控员放大观察细节时,操控员就会丢失边缘画面。这个独立的小光电传感器一般只能看到地面上一小块区域,即使在2万英尺的高度,操控员对环境的感知能力有限。当他们放大镜头时,他们有时会丢失了地面上的关键细节。工程师们现在正在研制一种新的摄像头,可以比以前看到的更多,看的更详细。

新技术下的无人作战飞机

无人机武装带来不断的发展新技术,比如像带螺旋桨的小型杀伤性无人机“弹簧刀”。

弹簧刀发射后机翼、尾翼和螺旋桨都会被弹簧展开,这就是为什么它被称为弹簧刀。当操控员通过显示屏发现目标后,他会给弹簧刀下一个指令,可以让弹簧刀冲向那个目标,在接触时引爆自己的装药。

弹簧刀的航行侦查距离很短,并没有太大的侦查作用,仅仅是一款小型杀伤性无人机。未来这种攻击型无人机是否能够实现完全的自主化呢?自主能力特别是对于无人机难度是非常大的。它跟人不一样,人的话你经过反复的训练之后,可以独立起来。无人机全是靠电脑进行操作然后实行这种自主的起飞。

X47B是由电脑操控的无尾翼喷气式无人驾驶飞机。2013年它从航空母舰上起飞,然后降落。2014年实现了和超级大黄蜂F18战斗机的编队飞行。在2015年的时候又实现了空中的加油。像X7B它在自主性上就实现了一个比较高的程度,就可以实现自主起飞、自主飞行、自主降落,甚至以自主规划路线。而在飞行的过程当中,你想改变它的飞行路径,你想改变它的作战任务的话,只需要点点鼠标,用键盘给它指明方向、指明位置、指明任务就可以,所以说它实现了一个质的飞跃。

而且与F16战斗机相比,F16设计寿命是8000个小时,而它真正用于战斗任务的仅仅只占到了400个小时,也就是占飞行寿命的5%左右。而X47B它的设计寿命大概是4000到5000个小时,但实际上它的使用时间可以达到2500个小时。虽然战术性能上跟F16相比有点差距,但是能够实现它50%以上的功能。而且在这种情况下它的使用费用仅仅只有F16的12分之1。

X47B始终是一款实验性机型,离真正使用的飞机还有一段距离。更多的技术问题需要得到解决。特别是未来是否真的可以实现有人机和无人机的协同飞行。但是对无人机来讲的话难度是非常大的。

原来在越南战场的时候,只要美军的无人机一发射那么美军的有人驾驶飞机特别是直升机就赶快降落,因为他们非常害怕这些无人机。因为这些无人机的操控非常差,经常会飞着飞着就不知道飞哪去了。所以说当时无人机的性能是比较弱的。而现在无人机都开始跟有人驾驶飞机能够协同编队飞行,所以说它是一种质的飞跃。

X7B多次飞行试验的同时也暴露了很多的缺点。无人机的内置弹舱载弹量有限,航程受到限制,速度慢,机动性差。但是科技在不断向前走向一个无人机在智力上更接近我们的时代。

无人机的控制模式

我们知道对无人机的控制的有三种方式,一种叫人在回路当中。无人机要做什么由人来进行决定,所以说这个就叫人在回路当中。

还有一种方式叫人在回路之上,人在回路之上其实是一种监控模式,就是无人机在大多数时候就是了按照原来的预定计划来进行实施就行了。在任务需要的时候做一些任务的调整,做一些打击的决策的时候,人就会介入,这个就叫人在回路之上。

还有一种完全的自主叫做人在回路之外,就是彻底的把无人机的飞行、执行作战任务完全的摆脱了人,人在整个回路之外,所有的决策无人机自己就可以进行。包括确定目标,发现目标后确定目标。这是一种最为高级的方式,但是目前各个国家都不建议采用的一种方式。因为从程序设计来讲实现这一点,可以说这种可能性越来越大,也不是一个难度特别高的事情。但是从战争法国际伦理这个角度来讲的话,显然不能实现这一点。

因为如果采取了这种方式的话,无人机伤害了平民,那么这个账到底应该算在谁身上,应该怎么样来追究责任?因为不知道到底是这个飞机制造方产生的原因,还是因为程序出错出了问题,还是因为操控者所产生的问题。所以说没有办法去追究责任。

所以从目前角度来讲的话,尽管从技术上可以实现这种完全的自主打击,自主操控,但在实践当中往往人仍然在其中要发挥一个关键性的作用。特别是在打击的时候,到底要不要采取打击往往是由人类的操控员发出去的。

如果无人机要完全取代有人飞机并开始自己做决定,那么对未知情况的反应可能会是最后一道障碍。

目前全球鹰、影子、猎人、乌鸦、收割者、kmax直升机,这些无人机的数量每年都在增长。载人驾驶飞机能做的事情,无人机也能完成,几年内他们能做到的事情是我们之前从未想到的。

下一步可能是一大步,越来越多的全自动武装无人机的使用,但它其实实现起来还很遥远,因为很多技术需要得到解决。未来无人机将一代代变得更快、更强、更聪明。

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