2013防务技术前瞻

1/12013防务技术前瞻2013防务技术前瞻高超声速技术美国国防预先研究计划局（DARPA）在七八十年代投入隐身技术的研发了世界最先进的隐身飞机。

当前，其战略优势受到了其他国家隐身及反隐身能力的威胁，保证其战场空间的优势地位则需要提高速度及航程。

在DARPA看来，高超声速技术可以替代隐身技术保证国家的战略优势，因此DARPA继续投资高超声速空气动力学。

超过马赫数20的高超声速飞行可使国防部在一小时内全球投送力量，如今在几十年的研究后有了重大的进展。

DARPA负责人凯姆加比埃尔表示，国防部的高超声速技术开发在几个关键领域获得了进步，包括空气动力学、气动热效应、导航制导及控制。

战略办公室负责人表示，至今还没有解决一个完全的高超声速系统方案，这一高超声速综合项目将导致该领域的投资调整。

这个项目将涉及五个主要领域：

热防护系统及热结构、空气动力学、导航制导与控制、仪器仪表和推进系统。

速度在马赫数20以下，飞行器在大气层中运行，将超过炼钢炉达到3500华氏温度，并且壳体承受极大压力。

热防护和热结构主要改进材料在高温环境下的特性，以承受高温及结构负荷。

另一个目标则是优化结构设计及制造方法，使得壳体适应高马赫数飞行的需要。

激光射束驱动技术2012年下半年，洛马公司和激光驱动公司（LaserMotive，Inc.，一家专门从事激光射束动力商业化应用的研发公司）在一个风洞内验证了一种创新的激光动力技术该系统成功将洛马公司阔步者（Stalker）无人机系统的连续飞行时间延长到了超过48小时，这相当于阔步者自身能力的24倍。

阔步者是一种小型的安静型UAS，参加验证的无人机进行了适当的改装，加装了激光驱动公司的专利系统，使之能够接收激光射束通过无线方式不间断传输的能量。

当验证结束时，阔步者的机上电池所存储的能量比验证开始时还要高。

研究小组结束验证仅仅是因为阔步者的连续飞行时间已经超过了最初设定的目标。

洛马公司臭鼬工厂（SkunkWorks）对验证结果表示满意，并认为类似于激光射束的地对空能量补充系统将允许公司提供实际上是无限的航时，进而可以延伸和扩展阔步者的任务剖面。

这一验证是把激光射束动力飞行技术投入实用的最终步骤之一，对于电动无人机来说，该技术最终将提升其能力、延长其航时和拓展其任务。

自主空中加油技术2012年9月30日，DARPA主导的高空自主空中加油（AutonomousHigh-AltitudeRefueling，AHR）项目正式结束。

在该项目中，DARPA、诺斯罗普格鲁门公司和美国NASA代顿飞行研究中心利用2架经过改装的RQ-4全球鹰无人机（UAV），成功地完成了接近和编队试飞，验证了自主空中加油技术。

早在2007年，DARPA就与NASA联合进行了自主空中加油验证，证实了高性能飞机能够实现自主空中加油（与常规加油机配合）。

现在，DARPA通过AHR项目，对UAV在具有挑战性的高空飞行环境中实现安全的全自主空中加油进行了探索，解决了这一能力空白。

在该项目在加利福尼亚州爱德华兹空军基地进行的最后一次试飞中，2架经过改装的全球鹰飞机以紧密编队方式进行了飞行当时两机在13655米的高度进行了超过2.5小时的自主汇合飞行，在其中大多数时候，前方加油机的锥套与后方受油机的输油管相距不超过100英尺（30.48米）。

这次试飞首次验证了高空长航时（HALE）等级的UAV能够安全、自主地在空中加油条件下操作。

自适应发动机在许多人看来，自适应（ADAPTIVE）发动机是自涡扇发动机问世以来，喷气发动机领域最大的技术跨越。

这种采用变循环原理和第三股气流（ThirdStream）技术的新型发动机与当前的涡扇发动机相比，可以减少25%的污染物排放。

目前，通用电气和罗罗公司都计划于2013年开展发动机验证机的地面测试；与此同时，按照美国空军此前授予的合同，通用电气及普惠公司正在对相关技术进行完善和测试，并计划2016年进行新型自适应风扇发动机的测试。

与传统的涡扇发动机相比，这种变循环发动机除了拥有高压和低压两个涵道外，还有第三个涵道。

发动机工作时，如果关闭这个涵道，则可以使更多的气流通过高压核心机，从而提高起飞和超声速阶段的推力；如果打开，则可以使更多空气进入发动机，从而降低巡航时的油耗和排放。

此外，采用这种技术还可以在更宽的推力范围内使进气量与发动机相匹配，减小阻力，而额外的低压气流还可以改善飞机的冷却系统。

吸气式火箭发动机尽管维珍银河公司和XCORAerospace公司已经用吸气式火箭发动机动力飞行器抵达了大气层边缘，但要想依靠吸气式火箭发动机动力实现像飞机一样完全可重复的太空飞行还是个梦。

不过，在2013年，该领域将有可能实现大的技术突破。

要实现飞行器完全可重复的太空飞行，其中的关键就是研制出实用的吸气式火箭发动机组。

目前，英国正在开展一项名为佩刀（Scabre）的发动机验证项目，既能用作喷气发动机，也能用作火箭发动机，能使飞机以高达5倍声速的速度在大气层内飞行，或以20倍声速的速度直接进入地球轨道。

该项目中采用了一项开创性的预冷器技术，能够在百分之一秒内使吸入的气流温度冷却1150度。

该技术可以使吸气式火箭发动机的速度达到马赫数5，并可以用作单级入轨航天器的动力。

佩刀发动机在工作过程中，当空气进入入口时，热交换器冷却大气空气，此时大量空气通过涡轮压缩机然后进入到火箭发动机的燃烧室，与液体氢燃料一同燃烧为飞行器提供动力。

当飞行器的速度达到马赫数5.5，佩刀发动机会转入纯火箭动力模式，以燃料箱中的液态氢和液态氧作为燃料工作。

佩刀项目预计2015年开始进行缩比验证机地面测试。

水面/水下无人驾驶舰艇无论是在水面还是在水下，未来的无人驾驶舰艇在能力上都将有一个跨越式发展。

由于遥控技术和传感器技术的驱动，发展全自动、长航时的无人驾驶舰艇成为多个国家关注的重点领域，这种舰艇能够在近海海面巡逻，也能在水下追踪他国潜艇。

目前，美国海军官方公开了一项大排水量水下无人驾驶舰艇（LDUUV）研制计划，旨在验证无人舰艇的传感器、自动化以及作战等方面的技术，这种舰艇可以不依靠其他舰艇协助独自部署数月之久。

按照美国海军的打算，LDUUV的综合能力要超出不依赖空气推进（AIP）潜艇5～10倍，有观点认为该计划有可能采用氧化物电池作为动力源。

LDUUV计划在2020年投入部署。

与此同时，科学应用国际公司（SAIC）DARPA开始合作开发反潜型连续跟踪无人驾驶潜艇（Actuv）。

Actuv采用全自动导航模式，可以躲避其他船只以及海面和水下的潜在危险，其可以对噪声很小的先进柴电潜艇连续跟踪80天以上，航程超过6200千米。

预计2015年，Actuv首艘试验艇就投入测试。

群体虚拟设计通过互联网组建的设计团队，其设计和制造的步兵战斗车辆，能否优于传统工业模式下的同类产品？美国国防预先研究计划局（DARPA）正在寻找答案，他们计划在今年1月末启动设计3项下一代快速自适应（FANG）地面车辆计划中的一项。

依托新型的设计模式和设计工具，通过虚拟协作以及铸造、生产流程，FANG计划的目标就是研制一款高性能水陆两栖战斗车辆，但是研制周期仅相当于传统研制模式的五分之一。

这种群体虚拟设计模式之前已经在DARPA和NASA内部进行了测试，以解决算法问题。

但是将这种模式用于战斗车辆的设计，独立的设计师被虚拟地集合在一起，并且与传统设计模式相比他们无法获得来自五角大楼的资源和相关支持，因此DARPA会在设计和制造过程中提供专家支持。

目前，共有三个团队参与了FANG地面车辆虚拟设计的竞争，在之后的12个月里，他们必须完成设计并制造出一辆样车，然后交由海军陆战队进行测试。

战场支援系统在阿富汗战场上，能够运载作战物资以减轻人员负担的无人驾驶车辆首次亮相。

但是类似的全自动的独立系统如要要能够在真正意义上实现负重作业，那么他们必须智能地跟随作战士兵各处奔跑。

DARPA的步兵班战斗支援系统（LS3）计划，旨在研发出一款四腿机器人，可以负重达180千克，跟随战场的士兵部队携带重型载荷，就像训练有素的动物一样。

2012年上半年完成户外测试后，美国波士顿动力公司准备对他们研制的LS3系统进行升级，使其能够在2014年配属美国海军陆战队并参加作战演习。

同时，DARPA还发起了一项名为机器人技术挑战的研制计划，希望研制出在机动性和灵活性方面都更胜一筹，并且在危险环境中有能力像人类一样使用同样的武器设备进行攻击和自卫的更先进的机器人。

可选择驾驶飞行器可选择驾驶飞行器（OPV）能否成为下一轮高性价比、可执行特殊任务飞行器中的大热门？这种飞行器既能在民航空域由飞行员驾驶飞行，又能依靠机载传感器系统实现无人驾驶长距离飞行，并且使用成本远低于当前空中国王等热门机型。

关于上述问题，美国极光飞行技术公司和诺斯罗普格鲁门公司相继给出了肯定答案。

极光飞行技术公司研制的单价450万美元的半人马座OPV飞行器，已经获得了来自瑞士的订单，瑞士国防部准备将其用于无人机系统与民航空域融合的测试。

诺斯罗普格鲁门公司则计划在今年上半年向客户交付首架双座型火鸟OPV。

极光飞行技术公司选择的路子是在钻石公司DA42系列上进行改进，而诺斯罗普格鲁门的路子则是研制全新的火鸟高空长航时无人机，同时能够由飞行员驾驶。

上述两种飞机续航时间都超过了24小时，半人马座载荷能力为90千克，火鸟载荷为560千克。

微型无人机虽然隐私和安全问题一直都是无人机在美国国内空域飞行遭到反对的主要原因，但是美国的警察部门都在现有法律框架下，有条不紊地推进部署无人机的计划。

而关于无人机的选择，很多警察部门都倾向于微型旋翼无人机，其主要优点是价格适合、易于操作且具有垂直起降能力。

加拿大DraganflyInnovations公司研制的四旋翼X4型无人机和六旋翼X6型无人机，在该市场上虽然一直处于领先位置，但是后来者带来的竞争威胁越来越明显。

此类无人机通常采用电池动力，虽然续航时间通常只有20分钟左右，但是足以获得大量有用的现场画面和录像，而其使用成本要比有人驾驶直升机低得多。

在2012年末，微型旋翼机已经被用于监控利比亚和莫斯科的一些活动。

可佩带的显示器事实证明，显示器个人化的趋势越来越明显，如果士兵们要融入互联网，那么他们就需要显示器，而现在加固型的单兵笔记本仍显沉重，且耗能又易碎。

所以，研制轻便灵活，可以戴在手腕或者集成到服装和防护镜上的电脑显示器，已经成为一个大趋势。

目前，美国陆军正在测试可戴在手腕上的便携式显示器，而美国空军正在测试集成在护膝上的触屏式L-3型显示系统，该显示器采用坚固的发光二极管（OLED）有机塑料为原材料制造。

上述便携式显示器的一个共性就是尺寸小，只有4.3英寸。

2012年，美国军方支持亚利桑那州立大学可折叠式显示器研发中心设计研发了7.4英寸全彩OLED屏幕，为全动态可折叠设备的研制奠定了基础。

在DARPA的领导下，美国多家公司正在联合推进精密近距离空中支援计划，该计划下研制的增强现实画面作用的显示器将允许地面人员直接控制无人机上的传感器和武器系统，并能够显示武器命中的目标的效果。

对面/对海主动相控阵雷达凭借出色的可靠性以及多任务性能，主动相控阵雷达（AESA）已经改变了军用航空领域。

现在，这项技术开始向陆地和海上转移。

在海上，由法国泰雷兹公司研制的APAR主动阵列雷达已经装备了三个欧洲国家的海军护卫舰，而美国海军第一种配备主动相