未来战场特征及旋翼机发展设想

蔡海亮

(中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001)

0 引言

未来旋翼机将是能全面覆盖现有直升机甚至是部分固定翼飞机任务能力的特殊航空器，其执行任务的时效性、经济性将是现有直升机、固定翼飞机无法比拟的。当前不论是国外先进航空大国还是国内高端研究院所，在旋翼类航空器发展方向上都聚焦于高速、隐身、无人等方面。但从技术发展的角度看，这些发展方向在2030年前后基本都能逐步实现。针对更长远的未来,旋翼机30年后、40年后该如何呢？2050年又将发展怎样的旋翼机？本文基于现有科技的发展以及未来的作战场景分析，透析战争胜利的本质，明确未来旋翼机的战场定位及作战能力需求，并基于需求开展未来旋翼机总体构型、旋翼、动力、机载武器和驾驶舱等典型系统的设想。

1 未来战争模式及旋翼机定位

1.1 技术的发展正在颠覆现有的作战模式

当今世界正处于新一轮科技革命与产业革命发展的关键时期。在人工智能领域的带动下，大量新技术涌现，必将对军事领域产生广泛而深远的影响。而军事领域的变革又将直接推动旋翼机装备的重大转变。从目前技术发展看，将对旋翼机研制起颠覆性作用的技术主要有人工智能技术、高能电池技术和高能武器技术。其中人工智能技术对旋翼机的驾驶模式的改变将是巨大的；高能电池技术将颠覆传统旋翼机油动力使用方式；高能武器技术将彻底改变旋翼机的任务模式。

1.2 未来战场的设想

战争胜利的本质是消灭敌人。自古以来战争取胜的条件是消灭敌有生作战力量。古代主要是人员，到了近代和现代主要是人和地面武装。那么未来呢？个人认为基于未来技术的发展以及对人权的重视，人在战争中的参与力度小，重在决策。而且随着武器的高能化，个人武装力量将直线衰落，直接参与战争的作用日趋变小。那么战争胜利的条件则演变成控制或消灭敌指挥控制系统，主要包括敌全域武装+指挥系统。

参考欧美未来战争预测[1-3]，反思战争胜利原则，结合可预见的未来技术发展，未来战场呈现以下五大特点。

1)空天一体化：海、陆、空、天“一体化”。随着航天航空技术的迅猛发展和新军事变革的不断变化，空天逐渐融为一个统一的作战空间，一体化的空天袭击是未来发展的必然趋势。空天战略高地一旦丧失，将对其他作战领域的作战行动产生致命影响，并最终决定整个战争的胜负。在此背景下，未来战争中前线和后方的划分将失去意义，必须将所有的空天防御兵力兵器在功能上联为一体，共同应对日益严峻的空天安全威胁。

2)反应快速化：全球快速抵达，作战反应快。未来战争条件下，常规力量的威慑和打击效果主要取决于对抗双方谁能更高效地组织攻防行动，而不仅是谁能在更远距离上发起打击，需要大幅压缩“发现—决策—打击”这一杀伤链的时间。在网络战场空间，网络攻防行动以光速进行，服务器和终端在地理上的距离不再是主要影响因素。基因武器更具致命性，且种族、民族、地域、气候等因素对其作战效能有着更大影响。

3)武器高能化：以摧毁敌作战力量为作战目标。高能武器系统使用激光、微波和粒子束对抗敌方目标，可提供弹药量大、射程更远以及具有光速杀伤效应等优势，是未来武装攻击的重要组成部分。未来高能武器可在地面、空中、海上和太空领域实现跨域应用，包括大型激光器、高功率微波和中性粒子束武器等等。不同的高能武器系统都有其自身不同的优势和劣势。例如高功率微波可能会形成电子杀伤，这些系统和中性粒子束具有不可归因的特点，不会留下碎片。

4)作战智能化：彻底解放基层战场指挥员，使其只进行顶层战争决策。各类智能化武器装备在执行侦察、机动、打击、防护等智能化作战任务的过程中，能够根据任务目标、敌方情况、战场环境、自身状态的实时变化，自主判断情况，选择和执行恰当的行动方案，并有在作战过程中不断学习、改进判断和决策的能力。

5)装备无人化：无人化装备是战场上的主体作战单元。未来智能化作战行动，主要依靠无人化武器装备在网络体系支撑下，在后台人的控制或授权下自主地在前沿一线实施高危险性的侦察探测、机动、打击等作战行动。无人作战并非没有人的参与，不是让无人智能自主武器装备完全自行决定和实施行动，而是由人主导，采用人机结合的不同方式。人在后台赋予机器一定程度的自主行动权限，让机器在一线实施作战行动。

1.3 旋翼机战场定位

空天一体化作战下，战场分五个层级体系：太空、临近空间、中空、低空和地面。太空主要作战单元是卫星/天基武器等；临近空间主要作战单元是高空飞艇等；中空主要是固定翼类的战斗机、运输机、轰炸机等；地面主要是装甲武器等；而低空/超低空则是旋翼机的天下。未来旋翼机以其精确飞行、定点悬停的突出特性执行侦察、打击和运输等作战任务。

按照战场安全，考虑任务出动顺序，则太空武器和临近空间武器处于战争发动后的第一轮攻击序列，中空固定翼装备作为第二轮攻击序列，低空旋翼机属于第三级攻击序列，地面武装则属于第四级攻击序列。旋翼机作为第三级投入战斗的序列，是真正的低空霸主，对地面/海面战争胜利起决定性作用。

2 旋翼机能力需求

考虑未来战争特点，并结合旋翼机的战场定位，未来旋翼机装备需要具备以下六大能力。

一是通用化。通用化主要指两个方面：一方面主要表现是“一机多型、一机多用”，在同一个平台上，可发展侦察型、中继型、武装型、勤务运输型等等。另一方面主要表现是全军通用化。目前国内外直升机在研制时都具有较为鲜明的军兵种特色，比如陆军、海军在研制各自直升机的过程中，更加注重各自的使用及作战要求，陆军型直升机改海军型或者海军型直升机改陆军型的改装工作量都相对较大。未来的旋翼机装备，在设计之初应是站在全军的使用角度考虑，考虑“陆、海、空”甚至是“陆、海、空、天”部队的作战使用需求。

二是高速化。战场反应快速化，会大幅压缩“发现—决策—打击”这一杀伤链的时间，这也要求未来旋翼机装备必须具备快速化反应能力。常规直升机任务半径小、航程短、飞行速度慢、振动和噪声大等缺点，限制了直升机的使用范围。随着常规直升机技术的成熟，突破常规构型设计技术，研制适应未来对大速度、高机动性以及大航程的要求，满足更高军事需求的新构型旋翼机已成为军用直升机未来发展的必然选择。

三是高能化。高能化主要体现两个方面：一是动力系统的高能化。主要是高能电池将取代现有的油动力，动力更加清洁，对环境的污染少，也减少了机上动部件设备数量，机体振动和噪声水平大幅下降，同时减少部队后勤对油料的保障。二是武器系统的高能化。与常规弹药和武器系统相比，高能武器具备速度更快、精度更高等特点。且高能武器可对地面、海上、空中以及太空目标发射作用，威力更大，效用更强，是未来战场上的主要攻击和防御武器。

四是智能化。当前的主流观点是，第四次工业革命的重点是智能化的发展。可以预见的是，智能化飞行控制系统、智能化航电系统、智能化机电系统、智能化任务控制系统等等智能化系统将在未来旋翼机上普及，极大地减少地面操作人员的工作量，使地面人员从繁重的飞行操纵及任务操纵中解放出来，更多地投入于指挥决策，提高作战效能。目前的智能化发展尚处于理论研究及初步试验阶段。各国虽然在机器狗、机器人等方面虽取得了较为突出的成就，但总体上看，距离工业应用还有一段距离。对于旋翼机装备研制来讲，单独从事智能化旋翼机研究的效费比不高，较为成功的方法是待智能化技术基本成熟后在旋翼机上开展应用。

五是无人化。信息化、智能化技术的高速发展，将彻底颠覆传统的以人员为作战主体的战争模式。未来战场可能实现无人化作战，人直接参与作战的场景会越来越少，彻底改变现有战争形态。战场无人化是未来智能化战争的主要发展方向。无人旋翼机将以其特有的起降场地小、可垂直起降、空中悬停、可长时间在超低空飞行、使用灵活、不需要复杂的发射与回收设备等特点，适用于在低空和超低空执行情报收集、监视和侦察任务，还可进行战损评估、通信中继、电子战、武装攻击等作战任务。可单独执行任务、也可集群化执行作战任务，是未来战场上中低空领域不可或缺的武器装备。

六是便捷化。未来一体化作战及战场的快速反应，要求装备具备快速反应能力，这就要求装备具备便捷化能力。主要体现在未来旋翼机要具备运输方便特性，要实现模块化设计，实现快拆、快装功能，且能通过空运、公路运输、海运等途径实现快速移动。

3 旋翼机发展设想

航空飞行器的能力主要分飞行能力和任务能力。直升机自形成装备以来，任务能力不断提升，但总体看每一代直升机的变化主要还是以提升飞行能力为主。高速化以后，直升机飞行能力基本已发展到极致，未来旋翼机将以任务能力突破为主。未来旋翼机的发展将实现任务能力跨越式的发展[4]。

3.1 主要系统发展设想

3.1.1 构型

技术的成熟也意味着未来旋翼机可选构型的多样化。从现有技术的发展来看，未来旋翼机构型可划分为三个阶段：

第一阶段：以满足高速飞行能力为目标的构型，较为成熟的有倾转旋翼构型和共轴复合推力构型；

第二阶段：满足战场快速反应要求的模块化构型，机体飞行功能硬件模块和任务功能模块可实现快速的模块化更换；

第三阶段：以任务为主的智能变体构型，可变形材料等未来技术的出现将彻底打破旋翼机传统设计思维，也许“变形金刚”是未来旋翼机的终极样式。

3.1.2 旋翼

现有旋翼的直径大、所用翼型的性能不高、桨尖速度快是制约未来旋翼机发展的关键因素，发展高性能翼型和桨叶，模块化旋翼系统，使整个旋翼系统尺寸更小、可快速折叠、可模块化更换等等，才能使未来旋翼机的发展随心所欲。

3.1.3 动力

纯电动力是未来旋翼机发展的必然趋势，从技术的发展看会经历三个阶段：

第一阶段：油动力时代，也是现有的动力模式；

第二阶段：油电混合动力时代，高密度电池不断发展，预计会在2030年左右出现装机使用；

第三阶段：纯电动时代，燃料/锂蓄电池和太阳能电池将在2030年左右实现在旋翼机上的应用，2050年前随着小型核动力的发展，纯电动旋翼机将成为常态。

3.1.4 武器

传统的热武器已经不能满足未来作战需要，能量武器才是未来常用机载武器装备，分四个阶段：

第一阶段：常规热武器，导弹与大口径航炮结合，满足30分钟作战时间，可有效杀伤地面装甲和武装人员；

第二阶段：常规武器和激光武器相结合，配装导弹和激光武器，可满足60分钟作战时间，有效杀伤地面装甲和低空目标；

第三阶段：能量武器，配装电磁武器和激光武器，可满足全程作战时间，有效杀伤地面装甲和中/低空目标；

第四阶段：能量武器和核生化武器相结合，配装电磁武器、激光武器和核生化武器，可满足全程作战时间，有效杀伤全域目标；

3.1.5 座舱

座舱将随智能化技术的发展而变化，可以预见的是座舱将经历四个阶段的变化。

第一阶段：传统座舱，一般位于机头位置，需进行复杂的飞行操纵和任务操纵，须配备两名驾驶员；

第二阶段：综合化座舱，一般位于机头位置，飞行操纵简化，重点进行任务操纵，须配备两名驾驶员；

第三阶段：视景化座舱，可位于机身任意位置，飞行操纵自动化，只进行任务操纵，配备1名任务操纵员；

第四阶段：智能化座舱，可位于机身任意位置，基本无操纵，只进行飞行与任务指令的下达，机上乘员更多的是参与指挥和决策。

3.2 未来旋翼机典型特征

基于以上未来旋翼机的设想，未来旋翼直升机典型特征可以进行如下假定：

第四代直升机：以航电综合化为典型特征；

第五代直升机：以高速新构型为典型特征，第五代将是颠覆性的一代，“直升机”的称呼将成为历史，未来进入旋翼机时代；

第六代旋翼机：以高能模块化为典型特征，第六代是“突破任务能力”的一代，典型技术特征如油电混合动力、小尺寸高效能旋翼、简化操纵座舱、任务模块化快速切换等等，其任务能力表现为强攻击/运输任务能力、战场高生存能力、任务长航时、通用性强等等；

第七代旋翼机：以智能全域化为典型特征，第七代是“科幻的、随心所欲”的一代，典型技术特征如核电动力、指令操纵等等，其任务能力表现为全域到达、真安全、真可靠、真好用等等。

4 建议

科技的快速发展不断推动战争形式的转变，传统的以功能为出发点，以建体系为手段的装备发展思路，随着未来战场形式的转变而发生变化，以能力为牵引的装备发展将形成。传统技术以功能和体系为牵引诞生和发展了固定翼和直升机两类大型装备。在未来以突破任务能力为主的设计方案中，将兼顾固定翼和直升机设计技术。传统设计界限将被打破，“未来飞行器”将逐渐成为统一，进而从事装备研制的人员的研制思路、设计手段也将更加开放、更加灵活。