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歼20能否指挥上百架无人机作战,究竟面临哪些技术问题

近年来,随着无人机热的不断升温,以一个指挥机指挥一群无人机协同作战的模式开始逐渐提上了各国六代机研发的日程表。美国著名智库战略预算与资产评估中心就设想了一种以B-2携带6架无人机小队对付中国歼-20的设想,并使用计算机软件推演作战过程达到了己方0损失,歼-20全灭的效果。随后不久,美军在中国湖试验场验证了F/A-18E/F飞机操控近百架微型无人机作战的技术,那么我们不禁要问,作为我国最先进的歼-20平台,能否实施这样的改造吗?

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实际上,歼-20指挥数架小型无人机和几十架微型无人机属于两种截然不同的技术,不可一概而论,今天先来讨论歼-20指挥数架小型无人机作战的问题。所谓的歼-20指挥小型无人机作战的概念就是歼-20在后方负责遥控指挥,前方的无人机为歼-20提供情报、侦察、监视数据并携带武器组成一道拦截线,歼-20火控系统按照前方无人机目标定位信息解算本机射击诸元,发射超远程空空导弹射击对手组成第二道拦截线。

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要回答歼-20能否实现这样作战模式的问题,需要先明白指挥机+无人机的操控模式是如何实现的,这涉及硬件和软件两部分。在硬件方面,需要指挥机和小型无人机都具备指向性数据链和运行速度极快的机载计算机设备。

所谓指向型数据链就是只能给特定方向通信的数据链,一般的数据链都是广播型的,其波束虽然不至于四面八方拓展,但也会形成一个较大的扇形覆盖面。在这个覆盖面内的任何敌军飞机都能接收到该信号,理论上也能实施破解和干扰,实际上因为破解难度太高,只会实施针对性干扰。此时,由于前方小型无人机失去了后方命令约束,就失去作战效能,成为空中活靶子,歼-20也会被渗透进入防线内的敌机拦截。

而指向性数据链通过相控阵通信天线将通信信号集中在一个很窄的波束内,将其射向通信目标,由于该波束极窄,敌人除非刚好位于波束内,否则不可能接收到通信信号,也就自然解决了保密和抗干扰的问题。但问题也随之而来,如果通信目标是移动的,其位置在不断变化,如本文所指由歼-20指挥的无人机,那么指向性数据链该如何得知目标位置所在呢?

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一般有两种方法:第一是采取双向数据链,让前方的小型无人机不断将位置报告给歼-20,歼-20也不断将位置传输给前方无人机,双方互相得知位置,即可通信,该过程中,小型无人机也必须使用指向性数据链。但这种方法存在缺陷,即飞机得知自己位置依赖于内置于飞机的惯性导航系统和卫星导航系统联合解算,整体精度受限于卫星导航精度,在远海作战时,卫星导航系统因无地面差分站辅助,定位误差普遍在50-100米左右,点位呈正态分布。

指向性数据链的通信波束往往会因为误差丢失通信目标。此时如果歼-20正在利用前方小型无人机数据引导超远程空空导弹,导弹就会因为丢失中继数据而自毁或者至少降低射击精度;第二是在指向性数据链内部集成一定的雷达功能不断测算目标位置。由于发射天线都是相控阵体制,理论上可以将发射的通信信号视为一种宽波段雷达,只是其定位精度较差而已,但却可以测得通信目标较为精确的速度和加速度值。此时,歼-20机载计算机就可以按照当前小型无人机的位置,求解出下一时刻小型无人机的位置,从而调整指向性数据链的波束发射方向捕获通信目标。

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所谓的高性能机载计算机指的是机载计算机必须能够处理包括歼-20在内的数个单元的通信、侦察信息,并生成一定的作战决策。假设歼-20和无人机加起来数目为K。由于空中作战涉及的参数极多,生成每架飞机作战决策需要的参数为N(N>20)。同时作战是一个动态过程,时间维度可以被分为不至于出现作战突变性的最小时间段,假设1分钟被分为M个时隙。在每个时隙内必须依次计算涉及N个参数的高维方程,即使是一分钟的空中作战,都要涉及(K×M)的N次方的计算复杂度,出现所谓的维度灾难,这是现有机载计算机所无法满足的。

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而在软件方面,其设计目的是使用各种算法来降低上述作战过程决策的计算复杂度,但从目前全世界的研究成果来看,离真正实现突破还很远。当然,如果将歼-20改造成双座机,在后座上配备一个无人机操作员倒是可以依赖指向性数据链实现小型无人机操控,只是随着控制小型无人机数目的增多,操控压力会骤然增大。从美军的实现来看,操控最多3架无人机最为合适,美军已验证了阿帕奇飞行员操控3架MQ-1捕食者无人机为其提供情报和火力支援,这值得我们借鉴。(来源:云上的航母)

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