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二十一世纪国防科学技术大展望(之二)

http://www.jczs.com.cn 2001年1月5日 08:57 解放军报

  科文

  (五)、信息战技术如日中天

  未来战争将是大规模杀伤性武器威慑下的信息化战争,争夺信息优势、夺取制信息权将成为决定战争胜负的关键。未来电子战技术与装备的发展将纳入信息战发展的轨道,适应信息作战的要求。

  侦察监视技术。战场态势感知能力、战场毁伤效果评估能力和指挥控制能力是未来战争取胜的关键,包括天基、空基、海基和地基在内的各种侦察、监视、预警、导航等手段是确保这些能力有效运用的重要手段。今后,信息获取手段朝着更加精确、实时、全天候方向发展,高分辨率照相侦察卫星、新一代天基红外弹道导弹预警系统、空中作战相控阵预警机、空中对地纵深攻击的监视指挥飞机、无人侦察机和夜视装备将大量采用,传感器成为重要战斗力,指挥员具有全球态势感知能力。

  平台一体化信息战系统。通过将平台及平台上的所有信息设备进行一体化系统设计,既使平台的作战效能达到最佳,也可获得最好的成本实效,从而满足未来作战环境的需要。通过采用多功能通用标准电子模块和具有多频谱传感器实时数据融合能力的计算机,不仅将多种信息战功能集于一身,真正实现雷达告警、导弹发射和攻击告警、信息支援、信息干扰及规避、协同一体化,而且与平台上其它信息设备综合为一体,达成信息共享。

  网络指挥控制战技术。未来战争将是体系与体系的对抗,因此,目前正在研究和试验探测、分析和攻击现代数字式指挥控制网络的技术;人工智能综合信息战系统;综合激光、毫米波和雷达告警与目标指示技术;精确的电子战态势认知、目标指示和防空压制技术;多谱告警与干扰技术、红外成像对抗技术及载体内/外传感器融合技术等,可望不久将取得重大突破并形成作战能力。

  计算机病毒技术。计算机已成为现代信息系统和武器装备的核心,计算机安全及计算机网络攻防成为重要的研究课题,以计算机病毒为代表的信息武器将成为新一代的战略威慑性武器。未来病毒武器将注重智能可控性,出现所谓的智能病毒。同时将发展卫星辐射、计算机病毒炮等远距无线病毒注入方式。计算机病毒武器距步入实用阶段已为期不远。

  攻心武器技术。攻心武器也是未来攻击性信息战武器的重要武器。人本身就是一个电化学系统,电磁脉冲可以扰乱人体的神经系统,影响人体机能。无论是超声波还是次声波都可以引起人体机能紊乱,左右人的行为,达到"不战而屈人之兵"的目的。所以攻心武器一直受到各国军方的广泛重视。

  先进电子对抗技术。目前,通常使用的弹道导弹突防诱饵技术主要采用被动干扰措施,使用不带有任何信号转发装置的惰性诱饵。今后将发展主动干扰措施,使用带有信号转发装置的诱饵。这种诱饵装在导弹头上,内部有简单的计算机处理芯片,对雷达的信号进行探测,计算出其频率,然后以这个频率发射出一个固定的杂波信号,以干扰对方雷达。

  (六)、隐身伪装技术走势强劲

  为降低隐身技术的成本,利用计算机技术发展的最新成就,采用计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM)技术,结合计算电磁学、空气动力学以及材料设计技术,可完全在计算机上设计新的隐身武器,它将是一种“虚拟”隐身兵器,在未生产和制造之前,就已经知道其隐身机理、隐身性能指标。“虚拟”隐身武器的设计以计算机发展和隐身设计理论为基础,将大大降低隐身武器的研制成本,提高武器系统的隐身性能。

  智能隐身材料是在功能材料(如纳米材料)技术和在适应电子技术的基础上发展起来的新型材料,它同时具有感知功能(信号感受功能或传感器功能)、信息处理功能(处理器功能)、对信号做出最佳响应的功能(作动器功能或执行功能)的材料。它具有自动适应环境变化的优点。据报道,国外正在研究一种用于卫星隐身的灵巧材料采用极小动作器和马达作为肌肉,用传感器作为神经中枢和存储器,用计算网络控制材料对环境或威胁作出响应。又如,给飞行器表面喷涂上一种薄膜层,它能够自动检测和改变表面温度,控制飞行器红外辐射特征。此外,美国正在研究一种复合型材料,加电时可以产生收缩成扩张,将这些复合材料叠压在一起,加工成直升机旋翼,加上电压后,随着一表面收缩而另一表面扩张,可以改变直升机的俯仰角,从而达到控制直升机飞行的目的,这种智能材料叶片推或拉旋翼叶片使其改变俯仰角的工作装置,可实现旋冀和支架的一体化,使直升机的雷达特征信号降低几倍,重量也更轻,并且更加安全、可靠。

  新型的隐身功能材料不仅要求材料有承载能力,还要求材料具有导电、导热等多种功能,使武器实现雷达、红外、可见光隐身,对提高未来武器系统的突防能力具有重要意义。预计到21世纪,新型隐身材料技术将广泛用于制造飞机、导弹等武器系统,它将使飞机、导弹的生产和飞行控制方式发生根本性变化,使隐身武器能够实现自检、自监控、自修复、自校正、自适应,使武器系统真正实现自动化、智能化隐身。

  (七)、精确制导技术日新月异

  未来高技术条件下的战争对制导武器的需求将更加迫切,制导武器的地位和作用将更加突出。21世纪初,国外对精确制导武器的具体需求是:需要杀伤概率提高到100%、弹药需求量降低到20-30%的空地导弹战斗部;需要可以对付多种目标、抵抗现代化干扰,并使弹药库存需求量降低30-40%的综合效应自锻破片战斗部;需要小型多用途武器和反装甲武器,用以装备各种新型飞机;需要质量更轻、尺寸更小、成本更低的防区外多用途武器。

  随着精确制导技术的发展,新概念、新体制的精确制导武器会不断涌现,精确制导武器的作战效能将成数量级上升,而成本将成数量级下降。光电制导技术将在凝视红外成象制导技术基础上进一步发展双色红外或多色(如红外/紫外/可见光)复合多光谱制导及二元微透镜光学制导技术,并可能开辟远红外的探测技术;雷达制导技术将发展重点毫米波、微波成象制导技术,并将进一步发展先进的共形相控阵雷达制导技术和多模或复合制导技术,将在现有频段基础上开发新频段或更多频段的复合探测技术。

  未来精确制导技术的发展,加速了精确制导武器向精确制导化(包括智能化)和微小型化方向发展的进程,使精确制导武器以精度代能量,靠精确摧毁原来只有通过高爆才能摧毁的目标,而又最大程度地使其它物体免受破坏,从而实现了武器装备向高效能和轻小型化方向发展,精度愈来愈高,智能程度愈来愈高,体积愈来愈小,形成良性循环。可以预言,精确制导武器将会在未来高技术局部战争中发挥越来越大的作用。

  精确制导技术的发展不仅直接关系到军事能力的提高,而且精确制导技术研究成果的推广应用间接支持了C4ISR信息系统发挥效能,支持了小卫星应用,提供空基探测网或小卫星信息观测和目标定位能力,同时,精确制导技术的发展还带动了国防科学技术领域各相关专业技术和民用技术发展。

  (八)、先进材料技术引人入胜

  材料在人类社会的发展中至关重要,它同能源、信息技术共同构成了当今新技术革命的三大支柱。在21世纪的国防科技领域,先进材料技术仍将发挥着十分重要的先导和基础作用。

  复合材料。高强度碳纤维以及高温树脂将获得应用;全自动复合材料工艺以及热塑性复合材料将得到推广应用;结构吸波和智能复合材料将被普遍采用和较好发展。而高温树脂、更高强度和模量的碳纤维、热塑性树脂复合材料以及成本接近金属结构的复合材料等将成为主要研究课题。复合材料将大面积取代金属材料得到应用。新的低成本复合材料将成为主要研究课题。结构陶瓷及陶瓷基复合材料将可望在高推比发动机上试用。高性能纤维和涂层将成为主要研究课题,其目标在于开发1600℃或更高温度的复合材料。碳/碳复合材料也将取得重要进展。

  功能材料。功能型材料将到普遍应用,变形材料将在武器装备上得到普遍应用。高韧性、抗疲劳材料将进行研究和发展并可望获得应用。新型改性的高性能合金可望得到研究和发展以满足新型飞机使用需求。钛合金仍将是发动机压气机的主要用材,超级钢会成为世界范围的研究热点,低成本合金也是主要研究内容之一。智能阻尼降噪材料将得到研究和应用。智能蒙皮、智能机翼及与之相关的形状记忆合金、压电陶瓷、电、磁拉伸缩材料等将得到发展和应用,普遍应用高性能飞机。高性能轻质吸波材料,包括纳米多层膜吸收体材料、红外一雷达波吸收体材料等将成为隐身技术研究热点,并在飞机上得到应用。

  超导材料技术。导体在温度下降到某一值时,电阻会突然消失,这一奇妙的现象叫做超导现象。自1911年由荷兰物理学家昂尼斯首先发现这一现象后,各国的科学家又相继发现了许多金属、合金和化合物在低温下也表现出超导性。目前,利用超导材料研制成的各种超导器件开始获得广泛应用。未来超导武器将主要有超导红外一毫米波探测器、超导储能系统、超导粒子束武器、自由电子激光器、超导电磁炮、超导电磁推进系统和超导陀螺仪。

  核动力材料技术。未来核动力材料将朝着高比功率、长寿期堆芯、低噪音、高安全可靠性和机动性方向发展。

  (九)、先进制造技术游刃有余

  制造与工艺技术是国防科技及武器装备发展的"瓶颈技术",各国无不将其摆在优先发展的战略地位。

  先进制造技术将在取得所需工艺技术基础上,大力推进敏捷制造系统。“敏捷制造”概念是1991年里海大学亚科卡研究所一份"21世纪制造企业战略"报告中提出的,其基础技术总体框架包括20个技术使能工具及9个非技术使能工具。20个技术使能工具是:用户交互式子系统;分布式数据库子系统;节能子系统;企业集成子系统;不断演变标准子系统;全美工厂网络子系统;全球宽带网络子系统;全球多方动态合作子系统;分布式群决策子系统;人与技术接口子系统;集成方法学子系统;智能控制子系统;智能传感器子系统;基于知识的人工智能子系统;表示方法子系统;仿真与建模子系统;软件原型开发及其生产率子系统;废物处理与消除子系统,零故障方法学子系统。9个非技术使能工具是:继续教育与培训子系统系统;向个人与工作小组放权子系统;组织实施子系统;性能测量标准与评价子系统;合作伙伴评价子系统;快速合作机制子系统;现代化法规作用子系统;财务保障规范子系统;技术应用与转化子系统。上述使能工具是针对企业9个方面要素开展的,包括经营环境;通讯与信息、合作与小组因素;企业柔性;企业范围的并行工程;环境保护;人的因素;转包商与供应商的支持;技术推广等。当前发展趋势是柔性制造单元群进行可重构的智能控制及有训练有素的人参与的智能制造系统。

  超精密加工技术仍不断向提高精度、突破极限的方向发展,挑战纳米级精度,开辟微机械的新天地,推广亚微米级超精技术,研制可重组模块化超精机床以实现缩短研制周期、降低成本的目标,充分利用超精加工设备,配以超高精度检测仪器,对加工零件进行在位检测,对加工过程进行超精检测,对加工过程中数据进行检测,进行处理反馈控制修正,结合其它工艺技术达到超精目的。激光加工技术一方面向着大功率和扩大应用范围的方向发展,另一方面是向着细微加工方向发展;电子束加工技术向着高能量、可控电子束方向发展。这种技术对解决变截面焊缝及深焊缝技术方面具有优越性;等离子加工技术向着精细切割、无缺陷焊接及制备高温热障涂层、封严涂层、耐蚀涂层方向发展。精密成型热加工技术也将取得重要进展。表面工程技术主要向高速率、精微、优质、复合化、制备多功能膜层方向发展,并将针对复杂零件采用全方位表面改性技术。(未完待续)

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