| 词条 | 英国“雷神”无人战斗机 |
| 释义 | 雷神（Taranis）英文原意是凯尔特人神话的雷神，是英国国防部研发中的最新无人战斗机（UCAV）的代号。英国“雷神”无人战斗机是一款三角翼高科技战机，于2010年推出技术验证机，此机具备隐身功能与自动防卫能力，可做跨越洲际飞行。 研制背景预先研究雷神计划是英国国防部长期以来潜心发展英国空中攻击力量的一个必然结果。早在20世纪80年代末，英国国防部就着眼于未来替换狂风攻击机的潜在需求，与BAE系统公司联合启动了一项未来攻击机（FOA）计划，目的在于研制一种具备纵深攻击能力的多用途战斗机。然而，经过几年分析和研究，英国国防部根据重 新制订的“战略防务评估”报告，在1997年将这项计划重新调整为未来空中攻击系统（FOAS）计划，以便适应刚刚出台的远征战略，满足英国空军的未来作战需求。 在FOAS计划中，英国国防部首次提出了无人战斗机的发展远景，在装备发展方面重点关注各种用途无人机所需的关键技术，并参照美国发展无人战斗机的模式，鼓励BAE系统公司着手从事与之相关的预先研究。BAE系统公司在20世纪90年代初开始了无人机技术的初步研究，为此专门建立了一个先期技术验证中心（ATDC），陆续提出了多种具有低可探测性的无人机方案。在此基础上，BAE系统公司按照FOAS计划的要求，对一系列先进布局概念进行了预先研究，力图寻求到将低可观测性和高敏捷性集于一身的一种可行方案，并大力探索自主飞行技术。2000年后，BAE系统公司在国防部的支持下，先后从事了欧夜鹰和变色龙项目，在隐身技术领域取得了较大的进展，并提出了模块化设计理念。 秘密计划20世纪初，随着BAE系统公司在一些核心技术方面取得较大突破，英国国防部着手制订了一项极其保密的研制计划，力求满足英国空军对于纵深打击和高空监视的未来作战需求。直到2005年5月，英国国防部才首次公开了这项称为战略无人机试验（SUAVE）计划，并正式宣布了终止FOAS计划的决定。 在FOAS项目的基础上，SUAVE计划的主要目标集中在关键技术的风险降低工作，为英国国防部在未来无人机（UAV/UCAV/URAV）发展战略上提供决策依据。这项计划涉及的研究领域包括自主式指挥控制、超续航动力装置、自主式空中加油系统和定向能武器载荷等方面，分别由英国的各家公司负责。 雷神计划2006年初，BAE系统公司公开了有关无人机技术验证的一些基本情况。据介绍，BAE系统公司先利用“翱翔”缩比模型验证了翼身融合体布局的可行性，接着利用茶隼无人机进一步研究相关的隐身技术，最后将其综合体现在渡鸦验证机上。渡鸦验证机首次采用了模块化设计，可以非常容易地实现一机两型，分别用于执行攻击和侦察任务。于是，BAE系统公司在多年探索的基础上，正式提出了无人战斗机设计方案和研制计划，等待英国国防部的正式批准。 2006年12月7日，英国国防部在对这个全尺寸验证机的总体方案进行了全面细致的评审后，将一项价值1.24亿英镑的合同正式授予BAE系统公司领导的研制团队。为了凸显这项计划的地位和作用，英国国防部借用了凯尔特神话中的雷神一词，将这项计划命名为雷神（Taranis）计划，期望未来发展出一种堪比火神轰炸机的全新无人攻击平台。由此，英国UCAV验证机计划正式启动，将在4年时间里制造和试飞一种无人驾驶平台，重点评估有关自主作战能力所要求的关键技术。为英国空军未来进攻性力量的组成提供决策依据。 总体布局飞翼布局BAE系统公司已经对外公开了雷神验证机的总体设计方案。该机采用了大后掠前缘的翼身融合体布局，机身和机翼的后缘分别对应平行于前缘，可以有效地提供升力，实现更大的续航能力，从而确保具有跨大洲攻击的威力。它的总体尺寸与BAE系统公司生产的鹰高级教练机相当，翼展超过9m，机长大约11m，起飞质量超过8000kg。 BAE系统公司在研制方案中更加注重细节设计，重点突出了隐身性能。与渡鸦相比，雷神验证机沿用了三角形进气口，明显隆起的进气道似乎有些突兀，目的是有效地保证动力装置所需的空气流量。有所不同的是，该机采用了海狸尾式的排气装置，将发动机的尾喷管完全包裹在机体内，达到同时减小雷达与红外信号的目的。这样，该机从前机身的菱形截面自然流畅地过渡到后机身的扁平截面，在确保气动性能的前提下，更好地满足了低可探测性的需要。 控制技术雷神验证机将采用静不稳定的飞行控制系统。此前，BAE系统公司通过渡鸦与赫提验证机，已经出色地解决了数字式电传飞控系统面临的诸多关键问题，能够较好地实现大量控制面的耦合控制，从而确保全尺寸验证机具有静不稳定的飞行特性，可以在各种条件下可靠地自主飞行。 仅从粗略的想像图中还无法看出雷神验证机操纵翼面的设计细节，但机翼表面纵横交错的“龟纹”似乎透露出BAE系统公司将尝试采用一些较为成熟的气动控制技术。在此前已经试飞的渡鸦验证机上，机翼后缘只有4个操纵面，但在机翼的上、下表面精心设计了可以收放的“嵌入面”，能根据控制指令实现差动，提供偏航力矩。同时，该机在起飞和降落过程中，打开的起落架舱门可以起到垂尾的功能，满足低速飞行时航向稳定性的要求。 在雷神验证机的想像图中，两侧机翼上方分别呈现出一对黑色圆孔，甚至还绘出了明显的烟迹。由此推测，BAE系统公司有可能在全尺寸验证机上采用流体推力矢量（FTV）和循环控制（CC）等关键技术。这样，雷神验证机可以有效控制机体两侧的主流和次流，沿着机体表面产生矢量推力，从而获得俯仰和滚转控制力。同时，该机还可以利用从机翼后缘吹出的高压空气，达到襟翼增升的气动效应，从而可以无需襟翼，进一步增强隐身性能。 正式生产2007年11月20日，BAE系统公司在兰开夏郡的工厂内举行了机体加工启动仪式，标志着雷神验证机正式进入制造阶段。接着，该公司在下属的特种工程复合材料工厂内，开始利用先进的纤维铺设技术来制造这个发动机进气道的后部管道。该机于2010年7月12日进行了公开展示。 动力装置详细论证在总体设计中，BAE系统公司一再强调雷神无人战斗机将具有向另一个大陆投放武器的能力。这表明，UCAV具有洲际间航程和出色的续航能力，这不仅对外形尺寸提出了较高要求，同时在动力装置的性能有诸多考虑。对此，作为参与项目发展的承包商之一，罗罗公司早在2002年初就针对FOAS计划，开始考虑UAV和UCAV的发动机，并提出了一个发展思路：如果能够获得投资就研制一种专用的新型发动机，否则只能保持一个折衷，这样推进系统设计就必须适合于现有的EJ200或阿杜尔MK951发动机等最新型号。 其实早在2005年，BAE系统公司在UCAV方案设计阶段的初期，曾经考虑过采用EJ200涡扇发动机作为候选动力装置，其不加力状态下的最大推力就达到60kN。然而，作为台风战斗机的动力装置，EJ200发动机在热力循环和工作参数上主要突出空中优势性能，能否适合于承担对地攻击任务的无人战斗机还需要进行更加全面的研究。 为此，BAE系统公司对EJ200发动机的有效性实施了细致分析后认为，它的结构尺寸有些过大，并不适合于验证机的总体构型，特别对于空气流量的需求有可能导致进气口增大。这样，验证机就必须增大总体尺寸10%以上或者改变几何构型，这有可能会导致雷达反射截面积增大20%，大大降低隐身性能。 选择型号基于这样一个结论，BAE系统公司考虑选择一种更加适合验证飞行所需的涡扇发动机，罗罗公司建议采用阿杜尔系列发动机中的MK951型。2006年10月，达索公司正式订购了两台阿杜尔MK951发动机作为神经元验证机的动力装置，首台在2007年夏天交付用于地面试验，作为备份的第二台将在2010年底交付，为飞行试验做准备。 与神经元验证机相比，雷神验证机在尺寸和重量均较为接近，阿杜尔MK951发动机的各项指标可以满足设计性能的需要，而且这也符合验证计划中所提出的尽可能采用商用产品的原则。于是，BAE系统公司决定将这一型号发动机作为雷神验证机的动力装置。据罗罗公司介绍，该型发动机是阿杜尔MK871发动机的衍生型，主要改进之处包括：新型风扇设计提供更大的推力，涡轮部件采用了更好的材料以提高耐久性，不仅推力增加了8%，还降低了寿命周期成本。同时，该发动机采用了全权限数字式发动机调节（FADEC），可以提供喘振预防、自动控制和恢复。 发展方案在雷神验证计划的基础上，罗罗公司通过广泛研究，认为推进系统在发展未来投入战场的UCAV时，必须充分满足多个方面的要求，这不仅涉及到任务续航能力、有限周期内的推力性能和电子系统功率，而且还关系到飞行器的红外信号控制和雷达反射截面积。因此，最佳解决方案是研制一种高温发动机，这将对UCAV的总体结构和性能产生一个关键性影响。为此，罗罗公司正在向英国国防部大力呼吁，希望为雷神计划增加额外的投资，目的在于推动有关的高温发动机核心技术的研究，从而完善UCAV综合动力系统的方案。因此，阿杜尔MK951发动机仍然是一个过渡方案，一旦雷神计划取得了预期进展，英国国防部势必将会拨出专款用于高温发动机的研制，推动UCAV的发展。 机载系统自主控制从SUAVE计划的技术层面来看，雷神计划的一个核心任务是评估UCAV自主作战能力是否能够达到预期的战场使用要求。为此，BAE系统公司正在借助于在系统智能方面所取得的进展，设计出雷神验证机的自主控制系统，目的是提供高级别的自主性，有效地改进作战效能。 这种系统能够自主控制无人机的滑行、起飞并沿着搜索空域航行，同时可以及时地对任何威胁或其它意外情况做出反应。接着，它将围绕搜索区域确定最佳的航线，锁定目标，然后利用传感器系统来传输一系列图像和观察，反馈给操作员，以确定这是预计攻击的目标。最后，一旦该机获得授权，它将自主地攻击目标，然后沿着预定航线返回基地、着陆和滑行。 英国国防部仍然倾向于在UCAV中保留人在回路的控制方式，从而保证操纵人员掌握有确认敌方目标和投放武器攻击等关键任务决策方面的权限。操纵人员可以在地面站内进行控制，也能在双座战斗机的后座上发出指令。为此，英国国防部自2006年以来，已经按照SUAVE计划实施了“自主式指挥控制”项目，先后在地面和空中验证了在一架喷气式战斗机上控制多架UCAV的基本概念是可行的，但这种技术在投入使用之前还需要进一步成熟。 攻击武器基于长期积累的经验，BAE系统公司将在雷神验证机的机载任务系统中采用一种先进的和高度灵活的开放式系统结构。在验证阶段，该机将配置传统的光电和雷达传感器作为基本的机载探测设备，远期有可能采用BAE系统公司正在研制的保形雷达。这样，雷神验证机不仅可以满足当前以纵深打击为主的任务构想，同时还能根据需要执行远程侦察和监视任务。毫无疑问，作为专门用于验证低空突防任务的攻击平台，该验证机将会设计两个内置武器舱，以便能够携带对地攻击武器，并保持较强的生存能力。 BAE系统公司只表示将安排雷神验证机模拟武器投放的试验，尚未计划实施武器投放的试验。因此，未来的UCAV将携带何种具体型号的武器还不得而知。但从有关报道来看，英国工业界正在对定向能战斗部实施一系列引爆试验，国防部已经确定在2011年前引入定向能武器系统，初步计划将这种战斗部配备在风暴前兆导弹上。据此推测，英国UCAV有可能将高功率激光或微波武器作为一种攻击武器选择方案。 侦察设备据透露，BAE系统公司还考虑在雷神计划中应用图像采集和开发（ICE）系统，承担空中监视和侦察任务。ICE系统由两台广角照相机组成，并且可以选择在转塔内安装一种窄视角照相机，两种照相机都具有红外成像能力。ICE系统具有机载存储和操作能力，可以用于飞行后分析，同时也能通过一个低波段数据链向地面中继压缩图像，或者通过卫星实现洲际间传输。ICE系统可与验证机控制系统的有机综合，提供了更大的自主性和灵活性，可以产生一幅完整精确的平面景像。这种系统已经在赫提无人机上成功地实现了自主目标搜索。 后续发展BAE公司项目与保障运营部项目主管Nigel Whitehead认为，英国可能要到2018至2020年左右才能装备生产型的UCAS。英国国际安全战略大臣Gerald Howarth认为“雷神”项目是国防部与国防工业基础之间的新基石，有效提升了两者之间的关系。Whitehead认为“雷神”项目是“保持英国军机工业能力的关键”，并且该项目已经很好地展示了英国的科技水平。他表示，“‘雷神’为下一代作战能力的形成拉开了序幕。如果不行动，英国航宇工业的未来将黯淡无光。”罗罗公司也对该验证机的成功表达了信心。 截至2010年，BAE已经在无人机相关技术的研发上投入了1亿多英镑。公司此前研制并飞行过的无人机验证机包括“渡鸦”、“Corax”以及“螳螂”。“螳螂”最近刚在Woomera成功完成了飞行测试，并且将会在范堡罗航展上展出一个全尺寸模型。 |
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