殊途同归——欧洲合作发展未来空战系统的来龙去脉（中）

文/温杰

殊途同归
——欧洲合作发展未来空战系统的来龙去脉（中）

文/温杰

（接上期）

21世纪初，欧洲各国分别在无人驾驶战斗机（UCAV）技术验证方面取得了显著进展后，站在了一个至关重要的十字路口：是继续各自为政，还是推进联手合作。面对这个非常现实而且颇为棘手的问题，大多数欧洲国家选择了竭诚合作，联手打造一种具有欧洲血统的UCAV验证机。

6月4日，欧洲六国联合研制的“神经元”无人驾驶技术验证机在法国空军组织的“空中聚会”（Air Meeting）航展上首次公开亮相。随着“猎鹰”8X公务机和“阵风”战斗机先后升空，“神经元”（Neuron）验证机在地面人员控制下平稳起飞，在表演空域内组成独特的3机编队，以350千米/时速度、150米高度在伊斯特尔空军基地上空飞过，距地面观众的斜距不到400米。这次飞行表演在如此有限的空域内顺利进行，不仅展示了达索飞机公司在工程技术和飞行性能方面取得的巨大成就，更是充分显示出“神经元”验证机的可靠性和安全性，令现场观众赞叹不已。

初步确定计划目标

“神经元”计划的问世在很大程度上取决于法国的不懈努力。当法国国防部在2003年巴黎航展上正式宣布了UCAV验证计划后，瑞典、希腊和意大利等国很快对此产生浓厚的兴趣，各方开始就有关事宜进行了初步协商。此时，法国国防部经过全面考虑，在2004年初做出了一个重要决定，将本国的“地平线”计划正式更名为“神经元”计划，希望能有效地集中各国的资金和技术，真正打造出欧洲的第一种全尺寸UCAV隐身技术验证平台，并有可能成为世界上第一种投入生产的UCAV。

2003年12月22日，萨伯公司与达索飞机公司签署了一份谅解备忘录，正式确定参与“神经元”计划。2004年1月底，希腊国防部与法国防务采购局（DGA）签署了一份意向书，确定希腊航宇公司（HAI）参与“神经元”验证机的研制工作。随后，意大利的阿莱尼亚公司、西班牙的航空制造公司（EADS-CASA）和瑞士的鲁格公司（RUAG）先后加入到“神经元”计划中。最终，6个欧洲国家基本确定了联合实施“神经元”计划的总体框架和基本模式，希望通过合作达到3个主要目标。

第一个目标是保持和发展参与这个项目的欧洲航宇公司的设计能力。随着“阵风”和“台风”战斗机项目逐步接近尾声，这些公司的相关部门在2030年前将不再有机会承担任何新型战斗机研制工作，因此有必要提供一个发展方向来推动欧洲在航空技术领域的的研究与探索，从而保持与美国竞争的能力。

瑞士鲁格公司承担了高速风洞试验

第二个目标是为欧洲在2015年前设计新一代战斗机储备所需的关键技术，重点集中于气动布局、自主决策、低可探测性等技术领域，充分验证在材料、计算机和航空电子等方面的技术能力，并力争研制出适应未来网络中心战的无人机系统。这项计划面临的主要技术挑战不仅包括外形设计、多电系统、先进控制系统、自主性，还涉及到人的因素在任务环中的作用、与国家空域系统综合等方面。

第三个目标是通过建立一个研制新一代作战飞机的欧洲工业团队，推出一种可以信赖的协作创新模式。与以前共同组建一个合资企业的方式有所不同，6国政府出于项目发展效率的考虑，同意将工业和管理方面的控制权交给DGA负责，由它负责协调参与国的利益，做出各项决定和实施整个计划。

作为欧洲6国联合发展的一个技术验证项目，“神经元”计划牵动着正在研制新一代空战平台的各国神经，将集各国先进航空技术之大成，制造出一种具有隐身能力的无人驾驶平台，通过试飞来验证

一些关键技术，从而满足不同作战任务需要。

法国航宇实验室负责低速风洞试验

首次展示验证平台

具体而言，“神经元”计划的运作模式就是以达索飞机公司为主承包商，参与研制工作的各国承包商充分利用和发挥各自的技术优势，分工负责一部分设计和研制工作，最终在位于法国南部伊斯特尔空军基地的总装车间内完成装配和测试。正因如此，“神经元”计划的合作并非一蹴而就，各国一直在有关资金投入和工作份额的分配上讨价还价，直到2005年12月才初步达成了框架协议。

“神经元”验证机在伊斯特尔空军基地首次公开亮相

2006年2月9日，DGA签署了一项价值4.82亿美元的合同，正式将“神经元”计划授予了主承包商达索飞机公司，标志着酝酿多年的无人战斗机技术验证平台终于驶入正轨，设计与研制工作正式启动。

达索飞机公司在全面实施“神经元”计划之前，面临的一个主要问题是如何将最终目标明确分解为一个个设计概念，排列出所要验证的各项关键技术，从而指明解决问题的方向。对此，达索飞机公司负责国际间合作的副总经理伊维斯·罗宾斯曾经表示：每个人都知道答案是UCAV，但是没有人知道问题是什么。

5月22日，“神经元”设计团队向DGA递交了第一份项目研究报告，提前完成了初步技术定义阶段，其后开始了为期3年的系统定义与设计阶段。同年9月7日，“神经元”计划完成了中期评审。在这次评审中，各家公司向来自6国国防采办机构的代表们提交了各自在为期6个月的可行性研究中取得的成果，主要包括飞机的总体布局、低可探测性目标、为满足设计目标而必需的子系统和从地面站控制验证机所必需的性能。中期评审的结果令人满意，于是，“神经元”计划推进到详细设计阶段。

2007年4月10日，“神经元”验证机的缩比模型分别在法国航宇实验室的低速风洞内和瑞典斯德哥尔摩防务研究所的高速风洞内进行试验。这些风洞试验主要模拟“神经元”验证机在真实飞行条件下的飞行情况，旨在确认其整个飞行包线内是否可控，为顺利进入下一阶段的研制工作打下坚实的基础。

“神经元”验证机采用了飞翼布局

在长达近5年的设计和研制后，各承包商在2011年初把各自负责研制的主要部件陆续运抵伊斯特尔空军基地。达索飞机公司按照共同研制的数字样机，在总装车间内开始安装燃油管路、电子线路和设备，并完成了验证机的总装工作。12月，研制人员完成了“神经元”验证机的首轮静态测试。

2012年1月19日，达索飞机公司在伊斯特尔空军基地举行了一个简约而隆重的仪式，公开展示了6国联合研制的“神经元”技术验证机。公司首席执行官查尔斯·埃德尔斯坦尼主持了揭幕仪式，名誉主席塞尔吉·达索先生、工业团队的代表和参与国的国防部官员莅临现场，见证了“神经元”验证机首次公开亮相的历史时刻。

“神经元”验证机正在进行最后的总装过程

精心考虑设计细节

“神经元”验证机留给外界的第一印象是似曾相识。的确，近年来随着X-47B和“鬼怪鳐”等验证机的陆续试飞，飞翼布局已经成为各家公司设计UCAV的一个共识。这种布局可以顺其自然地充分利用空气动力，从而实现气动性能和隐身性能的最佳优化，是一个非常接近于完善设计的形状。而且，飞翼布局不仅可以明显降低飞行阻力，在所装燃油量一定的条件下，能大大增加飞机的航程，而且省去了相关的结构材料和操纵机构，使结构重量显著减轻。

“神经元”验证机的后缘呈M形状，通过电传飞控系统对机翼后缘的4个操纵面进行综合控制，以实现航向稳定性和偏航控制。据DGA公布的数据，该机的机长约9.3米，翼展约12.5米，全机重量约6吨，最大飞行速度可以达到马赫数0.8。粗略来看，“神经元”验证机的尺寸与F-16战斗机相当，但是小于F-117A战斗轰炸机。

除了采用飞翼布局外，达索飞机公司在实施“神经元”计划过程中，也注重了相关细节设计。为了更好地降低雷达反射截面积，“神经元”验证机采用了雷达吸波材料制成的埋入式进气道，机身前部正上方设计有一个宽大的进气口，空气通过S形进气道流入到机身内部。进气口上缘采用锯齿形结构，可以破坏雷达回波，下缘内部采用了附面层隔板，能够有效吸除机身前部产生的附面层气流，避免影响发动机的性能。

研制人员正在安装“阿杜尔”Mk951发动机

从计算机辅助设计图中可以看到S形进气道的轮廓（蓝色）

抑制红外辐射也成为一个主要技术验证项目。该机在尾部采用了埋入式排气装置，通过专门的燃气冷却装置来降低红外辐射。由于复合材料的制造成本过于昂贵，HAI公司制造了一个全尺寸合金排气部件，从圆环形进口逐渐过渡到底部平坦的半椭圆形出口，前面连接发动机的尾喷口，后面适合于验证机的“海狸尾”式排气口。

“神经元”计划并未专门研制新的传感器、武器或动力装置，而是围绕可以使用的商业机载计算机，通过嵌入关键任务软件，集中设计一种模块化航空电子系统。除了设计成为一种全尺寸隐身平台外，“神经元”验证机还试验了各种系统，重点测试自主导航和决策的软件性能。程序可以在执行任务期间动态地重新调整系统，如果战术环境改变，将能够选择相应的任务计划，并且设计人员还将确定作战/决策回路中操纵员介入的最佳时机。

“神经元”验证机的自主性还反映出从设计到使用成本的长远考虑。与目前一些UAV计划不同，“神经元”实际上只需要少量地面操作人员。操作员们仅提供航路点的更改信息，允许飞行器根据数据库中的威胁信息，自动地重新规划其飞行路线。研制人员认为这种方法将允许两个人来控制无人机，甚至有可能让同一支队伍操纵多架无人机。

HAI公司制造的排气部件正在安装到验证机上

BAE系统公司针对FOAS计划曾经提出了一种UCAV方案

酝酿发展“雷神”计划

在“神经元”验证机的展示现场，埃德尔斯坦尼呼吁各国政府现在应该充分利用在过去5年研制工作中取得的丰富经验，开始考虑下一步的发展方向。这一呼吁并非空穴来风，很大程度上源于BAE系统公司在2010年7月率先推出的“雷神”（Taranis）技术验证机，暗示着欧洲各国有可能摒弃前嫌，联合启动一项UCAV计划。

10年前，BAE系统公司通过实施一系列技术验证计划，在气动、隐身和飞行控制等核心技术领域取得了长足进步，并在此基础上正式启动了“雷神”计划，通过研制和试飞一架UCAV全尺寸技术验证机，评估低可探测性纵深攻击平台所需要的各项关键技术。随着研制工作不断进展，英国凭借着自身的技术实力，在国际合作中拥有了话语权，并且在未来空战系统（FCAS）发展计划中扮演了至关重要的关键角色。

“雷神”计划的浮出水面得益于英国发展未来攻击平台的潜在需求和技术积累。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，旨在研制一种具备纵深攻击能力的多用途战斗机。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，满足英国皇家空军的未来作战需求。

在FOAS计划中，英国国防部首次提出了UCAV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UCAV的模式，鼓励BAE系统公司着手从事与之相关的预先研究。按照FOAS计划的要求，BAE系统公司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。然而，BAE系统公司却刻意保持低调，对于内部从事的UCAV关键技术研究一直秘而不宣。

21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，力求满足皇家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。SUAVE计划的公之于众充分表明了英国在UCAV技术领域的信心，并在2009年顺利完成。

在FOAS项目的基础上，SUAVE计划的主要目标是集中于降低关键技术的风险，为英国国防部在未来无人机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。由于整个研制过程极其保密，这项计划也被外界称之为“蓝箱”计划。据推测，“蓝箱”计划秘密研究了几种UCAV概念的细节设计，均具有长达24小时的续航时间。

SUAVE计划的公之于众，不仅表明英国的长期空中力量路线图将建立在UCAV基础之上，还暗示着英国在UCAV技术领域取得了飞速进展。凭借着独树一帜的设计思想，BAE系统公司很快自行设计和研制出英国的第一种隐身无人机，从而在UCAV领域占据了一席之地。

BAE系统公司研制的“渡鸦”验证机首次采用了模块化设计

“雷神”验证机在澳大利亚武麦拉试验场已经完成了3轮试飞

不断优化总体构型

在多年探索的基础上，BAE系统公司厚积薄发，将酝酿已久的UCAV设计方案和研制计划推到前台，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。参与这项计划的其他成员还包括罗罗公司、奎奈蒂克公司、GE航空公司以及英国国防部的防务科学与技术实验室。

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Taranis一词，将这项计划命名为“雷神”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全尺寸验证机计划正式启动，准备在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。

从整个计划进展来看，“雷神”验证机的研制过程还比较顺利。2010年7月12日，BAE系统公司在英国兰开夏郡的沃顿工厂内隆重举行了一个出厂仪式，随着激昂澎湃的音乐在巨大的消声室内逐渐响起，“雷神”验证机首次现身，标志着装配生产阶段已经顺利结束。

从作战使用方面考虑，BAE系统公司一再强调英国空军的UCAV应具备跨大洲攻击的能力。因此，“雷神”验证机采用了飞翼式布局，不仅具有较快的飞行速度，承担突破防空系统的任务，同时可以充分利用机内空间来装载大量的燃料，实现洲际间飞行。该机采用了大后掠前缘的翼身融合体布局，有利于实现气动性能和隐身性能的最佳优化。它的总体尺寸与BAE系统公司生产的“鹰”高级教练机相当，翼展约为10米，机长约为12米，起飞重量超过8吨。

在总体构型设计上，“雷神”验证机重点突出了隐身性能。它的前机身为菱形截面，自然流畅地过渡到后机身的扁平截面，机身和机翼的后缘分别对应平行于前缘，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。BAE系统公司更加注重细节设计，很好地满足了隐身性能，同时也面临着相当大的挑战。

首先，研制人员解决了进气道/发动机一体化的信号特征问题。在推进系统方面，“雷神”验证机沿用了三角形进气口，进气道明显隆起，目的是有效地保证动力装置所需的空气流量。它采用了“海狸尾”式的排气装置，把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。

其次，生产装配必须满足精确的制造要求。由于总体尺寸相对较小，“雷神”验证机的大多数系统在集成过程中也引发了一个挑战，同时，在装配采用了低可探测性材料的机身时，设计公差已经设定在一根头发直径的量级，只有达到这一苛刻的制造标准，才能实现所希望的信号降低。

“雷神”验证机采用了数字式飞行控制系统。此前，BAE系统公司通过“渡鸦”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，为发展一种静不定的无尾布局平台所采用的控制律提供了颇有价值的试飞数据。数字式电传飞控系统能够较好地实现大量操纵面的耦合控制，从而确保全尺寸验证机具有静不定的飞行特性，可以在各种条件下可靠地自主飞行。

“雷神”验证机采用了飞翼式布局，突出了隐身性能

力求胜任多种角色

BAE系统公司试飞了一架“恶魔”验证机，用于研究射流控制技术

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近年来在系统智能方面所取得的进展，紧锣密鼓地设计“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。

据介绍，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他意外情况做出反应。接着，它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结果反馈给操作员，以确定这是预计攻击的目标。最后，一旦该机获得授权，它自主地攻击目标，然后沿着预定航线返回基地、着陆和滑行。

从中看出，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。

基于长期积累的经验，BAE系统公司在“雷神”验证机的机载任务系统中采用了一种先进的和高度灵活的开放式系统结构。在验证阶段，该机还配置了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，该验证机设计了两个内置武器舱，以便能够携带对地攻击武器，并保持较强的生存能力。但是，BAE系统公司表示，只是安排了“雷神”验证机模拟武器投放的试验，并未计划实施武器投放的试验。

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传输压缩图像，或者通过卫星实现洲际间传输。ICE系统可以与验证机控制系统有机综合，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象。（未完待续）

编辑：石坚

早在2006年，英国国防部曾经利用两架试验机进行了“自主式指挥控制”项目的试飞评估