一、发展背景
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本文已发表于相关刊物。 2022年7月28日，美空军空中靶标项目办公室发布信息征询书，希望借助创新技术发展兼顾高经济性与高性能的“下一代空中靶标”（NGAT），要求其能超声速飞行，可高逼真模拟中俄第五代战斗机性能、特征与对抗手段。这是美空军针对中俄隐身战斗机发展，在战备训练设备研制方面的最新动向。
一、发展背景 空中靶标（即靶机或靶弹）用来模拟空中威胁目标的运动特性、目标特性及对抗特性，可为作战人员提供逼真的实战演练对象，更是检验航空、防空装备性能与可靠性的重要装备。美国一直重视空中靶标的发展，自20世纪30年代研制空中靶标以来，已形成了完备的装备谱系。针对五代机威胁，美陆军于2011年启动能精确模拟五代机典型能力特征的“第五代空中靶标”（5GAT）研发项目，但首架原型机在2020年的飞行试验中坠毁，使得美军新一代空中靶标发展遭到挫折。  2020年即将进行首飞的“第五代空中靶标”（5GAT）。5GAT长约12.2米，翼展7.3米，能够使用传统跑道起飞和着陆，是一种全尺寸、低可探测飞行器，能够比当时其他任何可用飞机更准确地代表了美国军队可能面临的第五代战斗机威胁。低成本的5GAT能够进行空空和地空平台或武器的测试和评估、飞行员和地面部队训练，以及开发针对第五代战斗机的战术、技巧和程序。5GAT于2011年正式立项，第一架原型机于2020年10月首飞时坠毁（美国防部图片） 在此背景下，美空军认为当今世界隐身装备不断涌现，加之备战大国竞争战略之下的国防预算紧张，全部使用QF-16“全尺寸空中靶标”（FSAT）进行演训的模式将难以为继，需要充分利用设计与制造技术的新进展，开发具有高经济性且功能强大的空中靶标，从而加速构建针对中俄五代机的作战体系，有效应对隐身战斗机对美军带来的挑战。由此，美空军提出“下一代空中靶标”设想，并向工业界寻求创新解决方案。  2013年9月19日，第82空中靶标中队的QF-16全尺寸空中靶标在佛罗里达州廷德尔空军基地进行首次无人驾驶飞行。QF-16是一种有人／无人空中靶标，用于导弹／武器的开发、测试、验证和训练。从2015年开始，QF-16开始取代日益减少和过时的QF-4全尺寸空中靶标（FSAT）。QF-16能够有人驾驶或遥控操作。根据合同，波音在2021年4月之前分五个生产批次交付121架改装机身。2022财年资金将根据后续的第六批合同采购12架改装飞机。最新的升级包括电子攻击吊舱和软件现代化，以更准确地复制对手的能力和战术、地面控制现代化以及威胁变化／对抗措施的改进（美空军图片）  美空军上一代的全尺寸靶标——QF-4。该机是一种一种可重复使用超声速遥控空中靶标，可以模拟敌机的机动，由F-4“鬼怪”Ⅱ改装而成。QF-4可以通过遥控或安全飞行员飞行以监控其性能。QF-4在充当武器靶标时，仅采用无人模式飞行，并且仅在授权无人飞行的特定水上空域飞行。当无人驾驶飞行时，QF-4中装有自毁装置，以便在飞机变得无法控制时摧毁飞机。QF-4配备有电子和红外对抗措施，以全面评估对抗战斗机和武器的效能。QF-4可完全由计算机飞行，也可以在起飞和降落期间使用位于跑道上的移动控制站手动控制。作为安全预防措施（美空军图片）
二、需求及运用剖面 美空军设想中的“下一代空中靶标”具备灵活性和增量发展能力，能随着未来技术的发展而升级，有效模拟威胁及其未来演进。 1. 总体需求 美空军提出，“下一代空中靶标”项目的目标是发展一型能够模拟歼20、苏-57等中俄五代机的靶机。为逼真模拟这些飞机的性能、特征和对抗措施，既要发展高逼真度的靶机平台外，又要在靶机上集成电子战／电子攻击设备、射频发射机以及箔条和红外干扰弹等各类主／被动对抗载荷。本次发布信息征询书的目的，就是寻求有能力设计、集成、建造、测试、制造和交付可逼真扮演威胁、经济上可承受的这类空中靶标的企业。美空军提出，为能在授予合同后的5年内获得2～5架经过全面测试的可飞行原型机，相关企业可采用全新设计、对已有方案进行修改或两者兼有的方式提供解决方案，但关注重点是以成熟技术最大限度地降低风险。  歼-20、苏-57等第五代战斗机是美空军“下一代空中靶标”的主要模拟对象（俄罗斯联合飞机制造集团图片） 2. 能力需求 “下一代空中靶标”的核心能力需求是能够模拟歼20、苏-57等中俄五代机的射频和电子攻击辐射，并在给定的测试场景下保持适当的雷达和／或红外隐身特征。此外，美空军还从平台与飞行能力、任务能力两方面，提出了各企业的“下一代空中靶标”方案需满足的要求。 在平台与飞行能力方面，应满足的主要要求包括：①可从2440米×45米的跑道滑跑起飞，或借助地面发射设施辅助起飞。②能在30～15240米高度范围内飞行。③在给定任务期间，能够在9140米高度进行两次超声速冲刺，飞行冲刺速度不低于马赫数1.2，每次超声速冲刺持续2～4分钟。④马赫数0.9时的稳定盘旋角速度在高度4570米达到16.9度／秒，在高度9140米达到15度／秒。⑤续航时间达到2小时。⑥如靶机未被击毁，则应可回收或能够着陆；降落条件包括在2440米×45米的跑道着陆，或通过降落伞降落在指定回收区；回收方式应有助于最大限度地减少任何由此产生的靶机损坏，以最大程度地减少恢复状态所需的时间与工作量。⑦能够从海水中回收，且不会出现明显的渗漏问题；但如采用传统起落架在跑道上着陆的方案，则不做此要求。 在任务能力方面，应满足的主要要求包括：①能集成AN/ALE-47干扰弹投放装置。②内埋载重不低于230千克，能控制至少5个独立有效载荷。③载荷舱容积不少于1.4立方米，能根据任务需要进行配置，并提供足够的冷却能力。④具备外挂能力，每侧机翼最多可挂约200千克。⑤能为任务载荷提供16千瓦的电力，为内外挂点提供至少250安、28伏直流电源，电流质量应达到或超过美军标704F要求。⑥可利用多个现有靶机控制系统控制。⑦要求天线孔径及相应设备在全机布置合理，以解决天线尺寸、频率覆盖、与多个机载系统集成及相互干扰问题。⑧无论单独配置或与其他系统共享，电子攻击系统有效载荷需有发射和接收天线。⑨机载电子攻击有效载荷系统的架构、控制和集成应采用开放式设计，以适应政府提供的系统。  AN/ALE-47机载干扰弹投放系统。该系统使用来自包括雷达警告接收器（RWR）和导弹预警系统（MWS）等的集成电子战（EW）传感器的信息，能够在自动、半自动、手动或旁路模式下运行，可为飞机提供红外和雷达制导导弹攻击下的生存能力。AN/ALE-47机载干扰弹投放系统已在美国防部所属所有军种以及30多个国家的数十种飞机平台上得到应用（英国BAE系统公司图片） 3. 运用剖面 美空军还在信息征询书中给出了“下一代空中靶标”的典型运用剖面，共分为6段：①靶机接收到指令，自主起动、滑行、起飞并爬升至指定巡航高度；②沿预先计划或指令的航路点和空速进行自主巡航，并抵达距出发点约45分钟／460千米处的等待点；③在预先计划或指令的等待点以最大久航空速自主稳定飞行10分钟；④接收到指令后，自主从等待点出发，以超声速冲刺飞行2分钟，抵达预先计划或指令的测试区；⑤接收到返回指令后，自主沿预先计划或指令的航路点和空速巡航，返回回收区；⑥按程序自主下降后回收／着陆。  “下一代空中靶标”的典型运用剖面（中国航空工业发展研究中心制图） 其中，针对第4段剖面，美空军还提出了4小段详细设计：①靶机在接收到指令后激活选定的电子攻击功能；②加速到最低马赫数1.2，并保持该速度飞行至少2分钟；③完成首次测试后以经济巡航速度返回等待点，并自主稳定飞行10分钟；④接收到第二次测试指令后的靶机重复前述操作。
三、启示建议 美空军发布“下一代空中靶标”信息征询书，是美军瞄准在“同代对抗”的作战环境中按需夺取制空权，针对五代机发展新型专用靶标的最新努力。信息征询书中提出的一些要求，既体现了美空军对空中靶标的理解和对“下一代空中靶标”的要求，同时也一定程度上反映出其对中俄五代机的一些认知。结合我军需求，美军相关做法可为我们提供一些启示： 一是空中靶标仍是检验装备效能与战法的重要手段，具有不可替代性。当前，以“真实、虚拟和构造”（LVC）仿真技术为代表的先进训练技术和手段正不断成熟完善，在武器系统试验鉴定中的应用不断拓展。但是，对抗环境下的实机／实弹飞行试验仍是检验和评估武器系统制导性能、杀伤效果以及作战运用，特别是验证仿真所获数据有效性的最终依据。空中靶标在制空与防空武器装备的研制、训练、演习等活动中仍不可或缺。因此，应关注空中靶标相关技术的发展，创新发展能高效费比模拟主要对手航空作战装备的空中靶标，以确保研制、试验鉴定、训练演习等活动能实现预期目标。 二是美军正着眼高端战争，进一步增强空中靶标模拟对抗的真实性。近十年来，美国聚焦大国竞争、瞄准高端战争备战打仗，落实强度越来越高。为了更好、更逼真地模拟未来复杂的空中对抗环境，美军正锚定中俄高端装备研制发展新型靶标，目的是突出对抗的真实性。如对于“下一代空中靶标”，美空军要求在控制信号特征的同时具备主／被动对抗能力，还要能进行多次超声速飞行、具备与战斗机相当的稳定盘旋角速度等。特别是突出了靶机对各类主／被动对抗措施的模拟能力，如要求能集成AN/ALE-47干扰弹投放装置、明确任务载荷数量、能源需求与质量等。这意味着美军认为具备这种配置和参数的“下一代空中靶标”能较好地模拟中俄五代机的高隐身、电子战和飞行能力。 三是未来空中靶标的设计还将突出模块化特点，强调经济可承受性。美军研究认为，空中靶标对威胁对象的模拟在平台特征与运动特性方面相对比较容易实现，但对平台感知能力、电子战能力、具体战术等方面的模拟较难实现，为此，采用模块化设计，就可在掌握了威胁对象新技术特性的情况下快速对空中靶标进行升级；同时，由于空中靶标还需配装模拟敌机的部分任务载荷，其复杂性提升，但又需要规模化应用，故需重视经济可承受性。由此，美空军要求“下一代空中靶标”能同时携带多种有效载荷，模拟多种对抗手段；采用开放式设计，为广泛使用美军方的各类机载设备提供接口；适用于多个现有靶机控制系统，未来可在其他军兵种得到应用。美空军提出的这些要求，可供我军在发展模拟对手五代机的新型靶机时借鉴。 本篇供稿：科技战略与系统工程研究所 |
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