无人战机之演进与展望

自从第一次大战起无人飞行载具(UAV)即与有人飞机并肩作战．用于攻击敌方军舰、导弹发射场及其它高威胁目标．这些UAV也可以算是巡航导弹的始祖．但是由于性能不甚成熟．大都是以失败收场。尽管如此．在诸如数字技术、微机电、隐身、材料、通信、导航、控制等的科技进步下．已大幅改善UAV的发展环境、甚至演化出无人战机(UCAV)、成为实战和有效的作战武器载具．不仅如此．美国也正在善加利用网络科技．使得无人战机可与有人系统．包括飞机、军舰、卫星、车辆等协同合作．构成网络作战之一环。本文将论述无人战机的演进历程．以及经过阿富汗与伊拉克战事的运作考验后．无人战机的最新发展趋势。     

美国面向新世纪的无人作战飞机

无人作战飞机的主要任务是压制敌方防空系统及对敌方高价值目标进行攻击。 1996年美国空军科学顾问委员会发表的《新世纪展望——21世纪航空航天力量》研究报告中指出,无人作战飞机在执行许多任务方面远比有人作战飞机更有效,它将有可能成为21世纪空中作战的主导力量。美国的《空军2025》系列报告中称,一种可用来侦察、攻击和电子战任务的多用途无人作战飞机是美国空军今后几十年的一项关键需求。由此可     

战斗机对地攻击作战效能分析

运用马尔柯夫过程理论,建立了战斗机攻击地面目标的战场想定和数学模型.通过分析战斗机的作战生存特征、打击能力和所使用的进攻战术以及各种战场防空武器系统的物理特性和损伤机理,评估了任务成功率、目标被毁率、飞机损失率以及与费用相关的最优战斗时间等作战效能指标.给出了战斗机对地攻击作战效能的计算实例.结果表明所建模型客观地描述了对地攻击作战的实质.     

全球作战——21世纪美国空军远景

经过一年半的酝酿,美国空军高层领导人制定了《全球作战:21世纪空军远景》,明确提出了美国空军在新世纪的发展方向。该远景设想提出了未来部队需具备的6项“核心能力”。 快速全球机动 美前空军参谋长福格曼上将曾抱怨:“国际部唯一的最大缺口是空运”。所以,美国空军要大力发展能将上百吨物质送到1万海里之外的“全球到达”的运输飞机。 精确作战 要发展一种高机动隐身先进战斗机,可以不同杀伤力同时攻击多个目标,实现全天候、远距离、万米以上、精确到     

基于灰色区间关联的UCAV自主决策方法

为解决信息不完备条件下的无人作战飞机（UCAV,Unmanned Combat Air Vehicle）战术决策问题,提出一种基于灰色区间关联的UCAV自主战术决策方法.依照作战任务要求选取决策要素,建立UCAV决策推理的规则库.构建不完备信息模型,并基于灰色区间关联理论给出UCAV战术决策模型;设计冲突消解算法,有效解决不完备信息导致的推理失效问题.仿真实例模拟了决策过程,验证了该方法在解决UCAV战术决策问题上的可行性和在化解规则匹配冲突方面的有效性.仿真结果表明,该方法能够应对决策要素不确定性较大的情况,并给出合理的战术行为推理结果.     

基于任务的作战飞机效能评估模型

针对作战飞机的任务效能评估问题,提出了基于作战飞机任务的任务效能新概念;采用概率分析方法将飞机作战过程分解并抽象为一组概率值,建立了相应的任务效能评估模型;该模型可以在兼顾传统仿真评估模型结果精度的同时,具有模型简明、计算消耗低、方便快捷等特点;更具有实际作战指挥意义,其快速可信的评估结果有利于作战指挥官进行合理的、科学的任务规划,从而有利于在执行特定任务时更好地运用现有的作战飞机和武器;算例结果表明该模型可以较为有效地对作战飞机携带不同机载武器时在不同作战环境中打击不同作战目标进行效能评估.     

三维重建的飞机机动动作库设计与可视化

机动动作库是飞机空战仿真的重要基础,可靠的、具有针对性的机动动作库能够提高空战仿真的真实性和应用价值。为了建立具有针对性的机动动作库,提出了一种通过三维逆向建模进行气动特性计算再建立飞机机动动作库的技术途径,对气动参数未知飞机的空战仿真问题提供了技术支撑。首先,对飞机的几何外形进行了三维重建,计算分析了其纵向气动特性;然后,将气动数据加入飞行仿真的限制环节,设计了针对该型飞机典型战术动作的机动动作库;最后,基于MATLAB函数进行了机动动作的可视化研究。研究结果表明:机动动作库体现了对于飞机类型的针对性和可靠性,可视化实现了飞行轨迹和飞机姿态的三维显示及参数游标,为空战决策、空战仿真模拟训练和提高作战效能奠定了基础。      

高级教练机总体设计方案优化选择

教练机研制过程中的一个主要考虑因素是提高效费比.介绍了评估教练机训练效能的作战分析法,研究了双三角机翼布局飞机空气动力特性的工程计算途径以及飞机性能指标的确定方法.然后以训练效能作为目标函数,采用多变量数值寻优方法,在战术技术指标及相关几何约束条件下,对某高级教练机的双三角机翼气动布局方案进行了优化选择.算例表明最优方案不仅比原准方案具有更高的训练效能,还改善了结构的受力情况,与工程实践吻合.     

推行综合后勤保障与提高军机效费比

对于现代的军用飞机,都要求它们具有高的效费比。为此必须大力推行综合后勤保障,以提高军机的后勤保障的效能和降低军机寿命周期内的使用保障费用。提出要实现综合后勤保障,就应在军机的整个寿命周期内以综合后勤保障计划作为贯穿全过程的管理手段,协调军机的保障性设计和其他专业设计工作,并保证各种后勤保障资源的落实。在实现综合后勤保障的过程中,进行后勤保障分析则是必不可少的基础工作。     

战斗机空战效能评估方法应用探讨

通过应用现有的作战飞机空战效能的数学分析模型,在已有的历史空战实例资料数据的基础上,进一步确定或者探讨有关战效分析的数学模型中的待定因子或者假想忽略不计的参数,进而对作战飞机空战时的效能评估的研究模型作一些验证和完善性质的分析,从而提出有关战斗机空战时作战效能评估的新思路或新概念.比如,通常所理解的作战效能,也称为评估效能或静态效能,经过加权以后,形成实战效能或对抗效能,也可称为动态效能.经过计算分析,认为对抗效能的数量级别,要比评估效能的数量级别大,甚至很大.     

基于DTC和GPGP的多UCAV任务规划方法

以任务分析和环境建模仿真框架作为任务结构的描述模型,建立了无人作战飞机的任务模型描述及任务规划问题描述方法.提出了基于启发式设计准则的无人作战飞机任务规划算法,并在任务规划过程中集成路径规划.以通用局部全局规划协调理论为基础,提出了集成通用局部全局规划协调机制和同步协调机制的多无人作战飞机协同任务规划系统结构,对通用局部全局规划的任务规划过程进行控制和协调.仿真实例证明了任务规划算法的可行性.      

基于视觉的无人作战飞机自主着陆导航方案

提出了基于视觉的无人作战飞机自主着陆组合导航方案.基于视觉的自主着陆 组合导航系统,可以根据视觉、惯导、高度表等传感器系统的特点,融合各机载传感器的测 量信息,在不依赖外部导航信息的情况下,得到无人作战飞机(UCAV)相对于跑道的着陆导 航信息.由于视觉信息在导航系统中的重要作用,对计算机视觉算法及其实时性进行了讨论 .对如何将视觉信息与惯导、高度表信息融合,构造多速率扩展Kalman滤波器进行了阐述. 通过自主开发的"UCAV自主着陆实时仿真验证平台"对该方案进行仿真,得到了满意的结果.      

基于视觉的无人作战飞机跑道障碍物检测方案

提出了基于视觉的无人作战飞机跑道障碍物检测方案.结合应用特征和流的障碍物检测方式的特点,使用多尺度特征点匹配光流估计方法代替普遍使用的微分光流计算方法,直接对图像序列计算稀疏光流场;利用相关假设,在存在一定导航误差的情况下,对跑道障碍物进行实时检测;同时对跑道障碍物视觉检测方案的误差和适用区间进行了分析;通过自主开发的"无人作战飞机自主着陆实时仿真验证平台"进行仿真,结果显示该方案能够有效检测跑道上存在的障碍物.      

隐身飞机敏感性影响因素组合分析

针对多因素下的隐身飞机敏感性评估问题,对典型作战场景中隐身飞机敏感性影响因素进行了组合分析研究。首先,建立了基于任务周期的敏感性计算模型;其次,对雷达、红外、射频（RF）和电子干扰等方面敏感性参数进行分析,构建不同因素的计算模型;最后,开展了不同隐身构型下隐身飞机敏感性影响因素的仿真实验。结果表明:多种手段的组合使用可以有效降低隐身飞机敏感性,并在一定参数范围内得到多因素组合下敏感性的影响程度。研究结果对隐身飞机敏感性减缩及方案的设计和改进具有一定参考意义。      

飞行器雷达隐身测试评估技术及发展

武器装备全面隐身化,隐身性能指标成为装备最重要的战技指标之一.隐身测试评估是实现装备隐身性能的关键指标和不可缺少的重要环节,涉及隐身装备从方案设计验证、研制方案筛选、部件和整机隐身效果评估、使用维护检定等全生命周期.综述了飞行器雷达隐身性能试验测试体系和测试评估方法,介绍了国内外典型的测试场及测量技术进展,详细分析了低散射诊断实验测试技术的最新成果,展望了飞行器隐身电磁特性测试技术未来发展趋势.      

基于作战单元任务成功性的可修复备件优化

在分析作战单元任务及备件保障流程的基础上,在考虑装备系统冷备份和热备份的情况下,基于METRIC模型原理,建立了两级保障体制下的作战单元任务成功性评估模型.以备件购置费用为优化目标函数,作战单元任务成功概率为约束条件,运用边际方法给出了备件优化模型的求解方法.最后,通过实例对该方法进行了分析,优化结果符合作战单元备件配置实际情况,从而为部队装备保障指挥人员在作战单元执行任务前科学制定保障方案提供决策支持.     

基于SAGWO算法的UCAVs动态协同任务分配

通过分析无人作战飞机（UCAV）优势概率和任务联合威胁以及定义任务时间,建立了以目标价值毁伤、编队损耗代价和时间消耗为性能指标的多无人作战飞机（UCAVs）多约束动态任务分配数学模型,采用改进的灰狼优化（GWO）算法对数学模型进行求解;针对基本GWO算法求解早熟的缺点,给出了自适应调整策略和跳出局部最优策略,引入了二次曲线控制方法;对UCAVs动态协同任务分配特点,设计了目标任务序列编码方式,提出了基于自适应GWO（SAGWO）算法的UCAVs多目标动态任务分配方法。从静态与动态2种情况分别对该方法进行仿真验证;仿真结果表明,该方法是有效的,相比较于其他算法,其优化过程快速精准。      

基于回归型支持向量机的空战目标威胁评估

空战目标威胁评估是协同多目标攻击中的关键问题.针对传统空战目标威胁评估方法在确定权重系数方面的不足,提出了一种新的基于回归型支持向量机的评估方法.在分析了现有的空战目标威胁评估方法中距离威胁模型存在缺陷的基础上,提出了改进的距离威胁模型.建立了基于回归型支持向量机的空战目标威胁评估模型,利用该模型对想定的空战目标进行了威胁评估.仿真结果表明,该方法具有很好的预测能力,可以快速、准确地完成空战目标威胁评估.