中国舰载无人战机5大技术难关:初期未必强求战斗(3)
航母舰载无人战斗机飞控技术挑战贯穿于起飞、巡航、作战、返航和降落的全过程。从起降上来看,舰载无人战斗机要在移动和起伏的航母平台上依靠电磁弹射器起飞,和在陆地机场起飞有很大的差别。在弹射阶段,飞控的作用还不是特别大,毕竟对于有人舰载机来说,弹射阶段飞行员的操作也很少。关键在于弹射出去后该怎么办。舰载无人机一旦弹射出去,其飞控设备必须准确地知道自己速度、位置和高度的精确数值,从而为控制姿态提供依据。这里面就涉及到无人机的精确定位和测高、测速手段。同时,飞控系统还要应对外界气象条件如侧风对自身飞行的干扰。在获得自身和外界的状态后,无人机的飞控计算机必须马上控制发动机和飞行舵面,控制无人机成功起飞离舰,然后根据预定的航线向作战区域前进。
在巡航状态中,过去传统的无人机飞行航路是由地面人员根据环境信息和飞行要求手工或者软件设计出来,在无人机没有起飞的时候装载到无人机飞控中。这种方式无人机飞行航路在起飞前已经固化。然而舰载无人战斗机的任务要复杂的多,完全有可能像有人舰载战斗机那样,临时受领新的任务从而前往另外一个目标空域。因此舰载无人战斗机的飞控设备具有在空中调整航路的功能。而无人机临时调整航路,则是要通过传感器对环境变化的反馈更新后,飞控计算机要在相应时间内根据一系列算法对航路进行规划设计。无人机实时航路规划是无人机集群配合、集群战术再规划、集群战术目标再制定等高级自主飞行的技术基础,是提高无人机的生存概率的一种最有效的手段。美国国防部2005年8月8日发布的最新版的无人机路线图,将无人机实时航路规划技术作为2005-2015年的重大研究课题被列出。很多媒体认为X-47B是能够自主作战的机器人战机,但实际上现有无人作战飞机智能还没有那么高,其所谓的“智能”更多是自主航线设计和自主攻击。
无人战机的作战状态,对飞控系统提出了更高的要求。无论是空中格斗作战还是对敌攻击,无人战机平台本身和目标都处于高度运动之中。飞控系统要能够根据迅速变化的战场环境,合理控制无人战机的空中机动态势,能够满足作战中大迎角、超机动、超低空飞行等非常规控制的要求。和有人战斗机相比,无人战斗机的飞控系统就不是简单的辅助飞行员操纵飞行员,而是要融合各种机载设备,从导航系统估计无人机的位置速度和姿态,在依靠制导系统处理无人机的轨迹,从而实时输出下一步的航线,同时控制系统在产生舵面信号控制无人机的姿态和速度,最终实现空中三维空间达到甚至超过有人战机的飞行性能。同时,对于无人战斗机,还需要考虑作战中飞行器战伤处理的问题。作战导致战机受损,是不可避免的,但飞行员操控受伤战机,具有人机合一的特点,不仅看仪表和各种指示,更依靠对飞机的直接接触,包括感官和躯体的亲身感觉,以及飞行经验。而无人战斗机的飞控设备要完全要依据来自飞行器上各种检测装置的数据,来做出“判断”,并能够进行自动处理损伤或者故障排除。
返回航母降落,无论是对于有人战斗机还是无人战斗机,都是事故率最高的环节。美国X-47B先是通过安装有X-47B无人机的全套航空电子设备和软件系统的F/A-18D“替代机”在“艾森豪威尔”号上成功完成拦阻着陆,然后又在2013年7月10日成功实现在布什号航母上成功着陆,但紧接着又组织两次试降,结果“好运不在”,均以失败告终,可见无人机航母降落的技术难度。美国的做法是使用高精度的精密GPS全球定位系统,来实现无人战机在航母上降落。但中国一方面难以使用美军的高精度GPS信号,另外即使中国的未来的北斗系统堪用,卫星导航在战时受到干扰的可能性也非常大。因此中国未来的舰载无人战斗机,除了使用卫星导航之外,必须在飞控系统中融合“视觉引导技术”,也就是利用机载红外或者可见光传感器获得图像,通过图像处理得到无人机导航定位姿态参数,来实现在航母上的安全降落。