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DARPA科技成果:准确制导武器隐形技能无人机

2018-04-16 16:15

  DARPA科技成果:准确制导武器、隐形技能、无人机

  DARPA作为美国最顶级的科技研讨组织,长期以来都被全球所重视。在建立至今的数十年间,DARPA的许多项目为全球的科技展开做出了巨大奉献。

  依据DARPA发布的陈述《国家安全打破性技能》,将接连向我们介绍DARPA在准确制导兵器、隐形技能、无人机(UAVS)、信息侦查监控技能、红外夜视技能、全球定位体系GPS、个人电子技能根底、人工智能等8个范畴所取得的科技效果。

  

图片来历:《国家安全打破性技能》

  美国国防高档研讨方案局(Defense Advanced Research Projects Agency,英文缩写DARPA)是美国国防部属下的一个行政组织,建立于1958年,首要担任研发用于军事用处的高新科技。

  

图片来历:DARPA官网

  1 准确制导兵器需求与时机

  暗斗期间,苏联精锐的坦克部队,曾对美国和北约在欧洲的军事力气构成了严峻的要挟。尽管美国具有核兵器,可以抵消这种不平衡,可是军事指挥者认识到,经过第二队伍坦克的侵入,苏联能对美国构成大规模的要挟,而准确制导兵器(PGMs)也就发生了非核抵消的效果。在越南战役中,为了下降危害,迫使美国对炸弹进行引导或选用“智能兵器”,以更准确地冲击方针。

  炸弹的准确度高,就可以对桥梁等根底设施进行方针性冲击,然后完成对部队、雷达、归纳防空体系、指挥操控中心和机场的阻隔效果。此外,假如炸弹一经发射就可以自行扶引,那么就可以从更远的当地发射,然后下降飞翔员与飞机的危险。

  

2013年,空军兵器担任人在阿富汗的一架A-10C上装载准确制导弹药

  近些年来,跟着美国在PGMs方面取得的成功,对手也现已相应地改变了战略,例如,城市区域选用分布式作战,这就要求美军需求进一步的前进兵器精度。现在,跟着战场和敌人越来越涣散和难以捕捉,对PGMs的需求比以往任何时候都愈加火急。

  DARPA的解决方案

  20世纪60年代和70年代初,DARPA(美国国防部高档研讨方案局)开端致力于PGMs的研讨。其间,包含激光器、光电传感器、微电子、数据处理器和雷达在内的一系列技能作业,终究成为榜首个精细体系的重要组成部分。1978年,DARPA施行了“突击破坏者”方案。该项目在四年的时刻里,将许多这样的技能进行整合,然后为终究取得成功的几个智能兵器体系奠定了技能根底。

  其间包含,将PGM与先进的ISR体系集合起来的联合监督方针进犯雷达体系(JSTARS);全球鹰无人机;一种具有终端引导子母弹的空对地导弹;具有全天候、日夜才能、可以长途有用对立机动方针且反响敏捷的地对地陆军导弹体系;以及经过在机翼上设备声响传感器,来勘探和瞄准坦克的反装甲坦克(BAT)子母弹。

  

美国BAT智能反装甲子弹药

  20世纪80年代,DARPA展开了对GPS接收器进行小型化的创始性作业,并与惯性导航方面的研讨相结合。经过比方“螺栓衔接”联合制导进犯兵器(JDAM)等各项立异,不断添加PGMs的数量,一起前进激光制导弹药的准确度。 而取得这些展开的要害在于,用于单片微波集成电路程序的砷化镓芯片的开发,并且这也运用于精细兵器所需的毫米波电路成为可能。

  

美军“杰达姆”(JDAM)联合制导进犯兵器

  DARPA在20世纪70年代中后期施行的Tank Breaker项目,对自导式标枪反坦克导弹体系的概念和技能的构成起到了重要效果。 DARPA经过不断的测验与尽力,在标枪反坦克导弹的规划中参加了红外线成像阵列,特别是在导弹的扶引头中成功参加二维阵列。DARPA还赞助了用于焦平面阵列的备用源,这对标枪反坦克导弹的成功规划起到了至关重要的效果。

  

美国进行bgm-71陶氏反坦克导弹实弹练习

  DARPA研发的其他现代兵器还包含先进中程空对空导弹(AMRAAM)、传感器引信兵器、以及管发射和光学瞄准的陶式(TOW)反坦克导弹和巡航导弹。

  

美国CBU-97传感器引信炸弹

  技能影响

  跟着越来越准确的制导兵器的开发和运用,美军可以在更远的间隔进犯和消除更困难的方针,且可以确保更高的成功率。这些才能在暗斗期间、海湾战役以及现在美军应对的涣散且难以捕捉的敌人中,起到了极大的效果。简略来说,飞翔员从曾经评论的每个方针的飞翔次数,改成了如今的每次反击的方针。

  例如,20世纪90年代,在对伊拉克和巴尔干进行的PGM举动中标明晰,巡航导弹和激光制导弹药在接连且高效的方针冲击中的有用性。准确制导兵器经过添加射中方针的牢靠性,下降美国部队丢失和方针顺便丢失的危险,然后扩展美国领导人在这些抵触中的外交政策和军事挑选空间。

  尤其在伊拉克战役中所运用的PGM,包含初次露脸的标枪反坦克导弹,证明晰其至关重要的效果。在抵触初期,经过准确冲击,使伊拉克的归纳防空体系、地上部队以及飞机失灵。在整个战役中,具有GPS增强功用的JDAM,很大程度上前进了美国对首要固定方针进犯的准确性和有用性。

  

美标枪反坦克导弹

  经过对DARPA开发的PGM技能的不断改善和运用,对美国与阿富汗的战役中具有重大奉献,为美国飞机的高效飞翔和地上部队的空中援助供给了便当。

  技能搬运

  DARPA开发的PGM技能现已在水兵、陆军、空军和水兵陆战队中运用。

  下一步方针

  现在,DARPA正与水兵研讨室协作,加速研发和布置“长途反舰导弹”(LRASM)。这种准确制导反舰导弹,旨在可以穿透敌方防空导弹体系,然后满意形势展开的需求。根据已成功的空对地导弹扩展体系(JASSM-ER),经过LRASM削减电子战中对ISR渠道、网络链路和杂乱的外部导航的依靠。

  

LRASM长途反舰导弹

  此外,DARPA的近间隔继续空中援助方案,经过改善设备,现在已可以使地上部队可以恳求空中的PGM援助。该方案与水兵协作,研发这些瞄准设备被证明对如今的战场对错常有利的,并且进一步的改善正在进行中。

  

 

  驻阿富汗水兵远征旅的军器技能人员在坎大哈机场向AV-8B装载联合制导进犯兵器

  2 隐形技能 需求与时机

  20世纪70年代初期,美国在军事上的优势遭到要挟,迫使其引进先进的防空导弹体系。这些归纳防护体系包含雷达制导的地对空导弹(SAMs)和配备有雷达制导导弹的现代战役机,其间,导弹与预警、搜集和瞄准雷达联网,并由杂乱的指挥和操控网络和谐。美军在越南遭受重大丢失后,采纳手法打入对方的归纳防空体系,进犯这些体系的要害点,使美国的空中力气可以很快的进入被敌方维护的方针,然后确保美国空军的优势。

  DARPA的解决方案

  DARPA经过将多种展开战略与技能相结合,下降雷达可勘探性,不然美国飞时机露出给敌方而遭到进犯。经过尽力的研发,作为20世纪70年代中期一个开端整合的效果,DARPA开发并展现了国际上榜首款实用型战役隐形飞翔器“Have Blue”。该打破得益于新的规划理念,新的雷达截面猜测东西,新资料以及新战术。Have Blue直接促进F-117隐形战役机的发生。

  

国际上榜首款实用型战役隐形飞翔器“Have Blue”

  

传奇“夜鹰”——洛克希德F-117隐形战役机

  在20世纪70年代中后期和80年代初期,DARPA研发出了榜首架配备雷达的隐形飞翔器“缄默沉静之蓝”(Tacit Blue)。 这种飞翔器具有操作雷达的才能,可以在要挟频率上坚持满足小的雷达截面,然后取得具有高价值的方针。这个方案为空军的B-2隐形轰炸机的发生奠定了根底。

  

美国隐形飞机“缄默沉静之蓝”

  

美国隐形飞机“缄默沉静之蓝”

  DARPA开发的低可观测性技能首要包含:用于削减雷达横截面、雷达吸收资料、红外屏蔽、散热、削减视觉特征、低阻拦雷达、进口屏蔽、排气冷却等的曲面以及挡风玻璃涂层和核算才能。

  技能影响

  配备了隐形规划和技能的美军,敏捷打破了敌方的防空力气,摧毁了伊拉克(1991年沙漠风暴和2003年伊拉克自由举动),阿富汗(2001年耐久自由举动)和利比亚(2011年)的重要方针,完全改变了这些战役的形势。这些使命中,选用隐形技能可以取得成功的要害是,美国国防部运用其他技能(包含由隐形和非隐形飞机布置的DARPA准确制导弹药)进行弥补与协作。经过这些技能的联合,可以更准确地冲击方针,一起最大极限地削减顺便危害。即便到现在,尽管对手在网络防空体系上投入了很多资金,但仍很难抵挡美国隐形部队的夜间空袭。

  

DARPA研发的国际上榜首款实战隐形飞翔器“Have Blue”

  在射频频谱上的签名办理技能,现已成为几代美国空军作战飞机(包含F-117、B-2、F-22和F-35)的重要规划特征,一起也是职业研发的要点。现在,隐身技能已广泛的运用于兵器体系和军事渠道,其间包含导弹、直升机、地上车辆和舰船,如试验型海上隐形舰和DDG 1000型驱逐舰。

  

美国水兵“朱姆沃尔特”号导弹驱逐舰(USS Zumwalt DDG-1000)

  技能搬运

  DARPA开发的隐身技能现已搬运并运用到战役机和轰炸机。在“Have Blue 与Tacit Blue”的研发中,DARPA经过与空军收买和运营公司(特别是洛克希德公司和诺思罗普公司)密切协作,然后使他们可以快速将概念转化为产品。

  

美军B-2隐形轰炸机空中加油

  下一步方针

  现在,对手正在不断地深化加强归纳防空体系,经过运用所谓的缺点,以削弱美国的隐形优势。鉴于此,DARPA将继续探究打破性技能,然后进一步前进美国军事力气可以发起战略突击的才能。

  3 无人机(UAVS)需求与时机

  无论是情报、监督和侦查(ISR)、战役丢失评价、地上或海上部队援助,仍是空中冲击,领空关于一个国家的安全来说都是至关重要的。可是,航空本身就是有危险的,在有争议的空中飞翔危险会更大。因而,几十年来国防部一向尽力需求在无人机(UAV)方面的打破,以添加领空对立才能。

  跟着技能的改善,无人机的使命组合和可以运转的战术条件规模现已逐步扩展。可是,跟着无人机体系才能的不断前进,对这些财物的战略需求也不断添加。 其间包含,火急需求比现在更牢靠的无人机体系;有更大的规模、有用载荷和耐力;可以在有争议的范畴中运转的先进的通讯链接;可以支撑更多的战术作战使命的体系体系结构。

  DARPA的解决方案

  20世纪60年代,DARPA开端致力于无人机的研发。尽管,这一时期军界对运用无人机的概念是遍及标明置疑的,可是,从今日来看,DARPA对无人机的远见和不懈的尽力,包含对结构、推动、辅导、传感器、通讯和自主性的研讨,、推动了无人机的革新。

  1962年,DARPA创始了前期的无人笔直起降技能(VTOL),并与美国水兵协作,开发QH-50无人机反潜直升机(DASH)。该技能使驱逐舰可以带着反潜鱼雷,然后可以进犯敌方潜艇,远远超出反潜火箭的规模。后来,产业新闻,在越南战役中,DASH配备了用于ISR的摄像机,美军还给其起了一个绰号“史努比”。

  

QH-50“无人反潜直升机”(简称DASH)

  20世纪70年代,DARPA发动了Teal Rain项目。该项意图首要方针是前进无人机发起机的功用和规划。以及此外,为了前进在操作所需的继续时刻内,带着有用载荷的才能,还施行了Praeire和Calere项目。与此一起,DARPA开端为水兵研发榜首台小型、低可观测遥控飞翔器(RPV)。 在那之后的十年中,DARPA投入了用于无人机的小型机载传感器技能的研讨,其间包含小型化安稳体系、移动方针指示器、雷达和抗干扰数据链路,前进了配备的生存才能。

  

MQ-1“捕食者”无人机

  20世纪80年代,DARPA的支撑促进了琥珀长间隔无人机的展开,后来其技能被Gnat和MQ-1“捕食者”所运用,然后推动了MQ-9收割者ISR和冲击渠道的发生。 此外,在此期间,DARPA还支撑了CONDOR飞翔测验方案,增强了无人机ISR的才能。

  

20世纪80年代,DARPA对长间隔无人机的研讨,推动了MQ-9收割机ISR的展开

  20世纪90年代,DARPA赞助了RQ-4“全球鹰”的研发,这是国际上榜首个也是仅有的一个在伊拉克、阿富汗和国际其他地区广泛运用的高空长航ISR无人机。1996年,DARPA施行了研讨小型无人机体系的微型飞翔器(MAV)方案,旨在侦查当地的地势。T-Hawk无人机是一种直径为13英寸的风管式飞翔器,配备有摄像机和红外传感器,在伊拉克的和其他ISR使命中用于搜索炸弹。

  

RQ-4“全球鹰”

  MAV方案的另一个效果是黄蜂,它的翼展只要16英寸,分量不到一英镑,可以以20-40英里/小时的速度飞翔一个小时。黄蜂的静态推动体系可以设备在背包里,可以轻松地手动发动,然后完成对敞开及城市区域的实时侦查。

  21世纪初,为了促进协作使命规划,飞机自主和有人无人协作的作战概念,DARPA发动了一个演示无人机方案。在水兵和空军的投入下,该方案演变为联合无人作战空中体系方案,这又使得水兵的X-47B无人作战飞翔器运载演示设备得以研发,并且这些设备现已完成了在美国航母上的运转。

  

2012年11月29日,美军X-47B无人战机初次陆基弹射起飞

  2005年,DARPA经过其纳米飞翔器项目,再次改善了无人机的外形,开发了具有蜂鸟般外观的扑翼式悬停体系,可用于室内和室外的侦查。这些飞翔器的翼展只要6英寸,分量低于一盎司。该项目初次展现了本身载有动力的飞翔器体系,可以受操控的悬停和快速飞翔,并且仅用翼的拍动进行推动和操控。

  

微型无人机(MAV)

  一起期,DARPA还研发了另一种耐久的高速无人直升机:“蜂鸟”A-160。该无人机续航飞翔18.7小时,在耐久性方面发明了国际纪录,一起为长途无人驾驶笔直起降操作供给了研讨办法。

  

A160蜂鸟:续航才能达40小时的无人进犯机

  技能影响

  DARPA的无人机立异技能完全革新了情报监督与侦查使命,不只确保国防部的空中优势并且还确保信息优势。今日配备情报监督与侦查载荷的无人机可以在更高空间飞翔更长时刻,为全球作战搜集史无前例的很多数据和高分辨率图画。无人机操控人员可以获益于这些先进的飞翔器。例如,“黄蜂”运用先进的全球定位体系和微型自动驾驶仪功用,飞机可以自己飞翔,使其操作员可以专心于使命和战术。2008年,“黄蜂”成为美国戎行运用的榜首个微型飞翔器。

  

水兵X-47B无人战役飞翔器履行载体操作

  无人机的事例标明,DARPA的继续尽力可以推动多代专业技能的前进,且每种技能都有其新的才能和过渡的时机。从越南战役的前期无人机,到20世纪90年代供给波斯尼亚火炮方位情报和方针信息的无人驾驶飞机,用于支撑联合国维和部队履行使命;再到近来阿富汗和伊拉克的情报监督与侦查、方针挑选、冲击和危害评价使命,DARPA开发的无人机技能现已证明其对美国的军事才能和国家安全是必不可少的。

  此外,除美国国防以外,无人机也是创业和出资的焦点,这很大程度上促进了民用商业商场。事实上,今日的无人机代表了航空航天业中增加最快的部分,这是对DARPA支付的尽力的必定。除法律组织和公共安全组织之外,公司正在拟定无人机的概念和方案,为电力线监测、作物评价、野火发现、采矿、砍伐以及供给长途通讯链路等做出奉献,更不用说好莱坞相关文娱职业。

  技能搬运

  DARPA的无人机及其相关技能现已在空军、水兵和陆军中得到了运用,如上所述,无人机现已成为国防部的重要东西。

  下一步方针

  鉴于戎行和国家安全的需求,无人机的才能需逐步扩展。DARPA正方案扩展无人机功用,产品案例。包含开发吸气式和非吸气式推动技能、转子立异、热办理、制导、导航、飞翔操控、传感器和有用载荷项目。其他一些DARPA项目致力于对无人机的办理和相关情报监督与侦查渠道搜集的数据。

  现在大多数无人机的起飞和着陆都需求陆基长跑道或航空母舰,因而需求很多资金和安全保证。DARPA的战术挖掘侦查节点项目,将运用小舰船作为固定翼无人机移动起飞和着陆的站点。DARPA和水兵联合发起了战术侦查节点方案(Tern),想象将小型舰艇用作中程长间隔固定翼无人机的移动发射和停靠站点,即便在不安稳的海域也可以完成。

  DARPA还想象运用空中可重构嵌入式体系(ARES)方案,消除危险和挑战性地势下作战人员的危险。预期开发一个无人驾驶笔直起降飞翔器,具有装载、传送和卸载模块载荷,比方传感器包、重要物资作战配备的才能。

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