航天军民两用技术的发展

学习时报/2007年/1月/1日/第007版

科学技术

航天军民两用技术的发展

夏国洪

国防科技工业很多都是由军民两用技术来支撑的,与航天有关的,如卫星及其应用、无人机、各类探测雷达等等都是典型的军民两用技术和产品。就卫星来说,有通信卫星、海洋卫星、气象卫星、资源卫星、科学试验卫星等各种类型的卫星。在军事领域中的应用主要包括卫星军事通信、卫星军事侦察、卫星军事气象、卫星军事测绘,以及卫星军事导航等。卫星的应用在现代军事行动中之所以作用越来越大,地位越来越重要,关键原因在于通过卫星可完成众多的军事任务,诸如转发话音和数据,搜集图片和信号情报,提供定位信息,预警敌人的导弹发射以及提供气象数据等,特别是在远程军事通信中更见其独特威力,它为军事指挥官提供的灵活性、实时性、全球通信覆盖能力以及战术机动性均是其他媒介难以实现的,因此,军事卫星是军队在平时乃至战时的指挥控制神经。

卫星在民用领域的应用更是广泛,例如:

1)卫星遥感。在天气预报和气象研究、国土资源调查与开发、农业资源规划和估产、森林草原监测和保护、环境灾害监测与评估、海洋资源调查与开发等方面的应用发展迅速。遥感卫星拍摄的地物照片和其他卫星获得的地物信息,经国家经济和科研部门处理分析后,从中获取到许多用其他手段得不到或难以得到的资料,为国家进行国土规划和宏观经济决策提供了重要依据。气象卫星提供天气预报和实时云图,可大大提高灾害性天气预报的准确率,减少经济损失。

2)卫星通信。目前,已在邮电、金融、气象、新闻、交通、石油、水利、电力等几十个部门建立了120多个专用网,终端约2万多个。在卫星广播电视方面,开通了47套电视节目和70多路语音广播,使我国卫星电视和广播覆盖率达90%以上,卫星广播电视教育使我国3000多万人利用这所“空中”学校接受了教育和培训。利用卫星通信还可以发展远程医疗会诊、治疗、紧急救援等技术和装备。

3)卫星导航定位。可用作城市公共汽车、出租车安装GPS指挥监控系统。卫星导航技术已经广泛应用在测绘、智能交通、资源勘探的各个方面,已成为21世纪全球三个发展最快的信息技术之一。我国自主开发的北斗卫星导航系统,是全天候、全天时定位、通信和授时的功能区域导航系统,特别适用于需要导航与移动数据通信场所,如交通运输、调度指挥、搜索营救、地理信息实时查询等。“北斗”系统是目前世界上继美国和俄罗斯之后,第三个实用星际定位导航系统。

4)卫星微重力实验与科学研究。利用发射的返回式遥感卫星和试验飞船进行微重力实验,材料生成、加工和生物生理等。我国已试制出了高纯度的砷化镓单晶及多种均匀合金。从搭载的800多个品种的植物种子中,培育出一批高产、优质的农作物新品系和新品种,产量比原来普遍增长10%—20%。太空水稻蛋白质含量比原来提高了8%—12%。

随着高科技技术和经济的发展形势,势必会为卫星应用带来新的机遇。如,卫星BSS(DBS,DAB,DTH)及DVB-IP视频应用;宽带卫星无线接入及宽带卫星固定/移动通信;卫星数据广播及卫星电话/视频会议;卫星导航及地面移动通信网络支持的全球定位与卫星无线电测定;卫星农村通信,特别是对西部开发及边远地区通信有巨大市场前景;卫星对特种事件的重要支持能力,卫星的灾难援救和环境污染控制作用,包括诸如卫星对航空、海事及探险等独特三维覆盖应用能力。总之,卫星的应用范围极其广泛,从公网至专网,从天上至地面,从海洋,至大漠腹地,直至高山之巅,遍及每个角落及各行各业,乃至家庭与个人,几乎无所不及。

另外,导弹虽然不能直接作为民用,但导弹作为空间飞行器来说其通信、侦察、运输的功能和其他很多技术都是可以军民两用的。如,无人机、地效飞行器、超空泡、高超声速飞行器、雷达等等。

(一)无人机。无人机是可按照事先规划的航线来进行自主驾驶,自主飞行,可以携带不同装备,执行不同任务,具有价格低、隐蔽性好、航程高、无人员伤亡等特点的无人驾驶飞机。 无人机在灾情监测、森林防火,边防、海岸的缉私,航空摄影拍照,地球物理探矿和地面的勘探等民用领域应用也起到了很好的效果。如,利用无人机可在妨碍人视线的环境中向扑灭森林大火的地面人员提供有价值的信息;长航时无人机可以不停地穿过风暴巡航几个小时,向风暴跟踪装置提供有价值的数据,而不必让飞行员去冒风险等。

(二)地效飞行器。又称“里海怪物”,具有将常规飞机空中飞行的高速性和海上舰船高承载性的优点结合起来的特点。与相同排水量的舰船相比,地效飞行器大大减少了航行阻力,提高了巡航速度;与常规的飞行器相比,它的载运重量远远高于同级的飞机。

研究的第一架地效飞行器长近 100米,翼展37.6米,重544 吨,装10台发动机,巡航高度10米,速度达400 千米/ 小时,可搭载500 名士兵。它不仅能在低空飞行、水上滑行,而且能越过沙丘、沼泽地、雪丘等,可奔袭数千千米执行搜索潜艇、运送装备等任务。由于它在超低空领域飞行,传统的雷达很难发现它,所以在军事运输上具有广泛的应用。现在,地效飞行器也用于客运、货运、搜索与救援和水域探察等。目前,俄罗斯已把民用地效飞行器的开发研制放在了重要位置。

(三)超空泡飞行器。超空泡飞行器是利用物体在水中的运动速度超过50米/秒时,钝头航行器或安装在头部的气体注入系统就可能产生低密度气穴,使物体在自己产生的长气泡内部前进阻力最小的原理研制的飞行器。

苏联于20世纪50年代中后期开始研制,70年代中期开始装备部队,其研制水平处于世界前列,已成功研制出航速100米/秒、航程10千米的“狂风”超空泡鱼雷。“狂风”鱼雷长8.2米,直径533毫米,重2697千克(非核弹头,战斗部至少装有210千克高能炸药)。它可由水面舰艇、岸上或潜艇发射,潜艇发射深度为100米。据称攻击距离7千米时,其命中概率至少为80%。目前,俄罗斯主要研制可从水中或水面发射器发射的超高速射弹和超空泡鱼雷两种。

美国休斯公司于20世纪90年代中后期研制出低成本超空泡射弹。用改进的SH-60直升机载20毫米或30毫米火炮发射,可以摧毁水面12米以下的水雷。射弹水中速度可达到1549米/秒,超过水声速度。美国还与德国合作开发携带自导系统的超空泡鱼雷,用于反鱼雷和反潜作战。 虽然超空泡技术现在还只是用于军事,但以其自身的特点,推广到民用是自然的事。

(四)高超声速飞行器。是指飞行器飞行的马赫数等于或大于5的飞行器。主要包括水平起降航天运载器、高超声速导弹、高超声速飞机和跨大气层飞行器等几种。

空天飞机,可在大气层内、大气层边缘和在大气层外绕地轨道运行,具有速度大与机动灵活等特点,可以在普通跑道起降,也可在空中或空间加注燃料。它集飞机、运载器、航天器等多种功能于一身,可用于轰炸、监视、预警、运输、后勤支援、捕获或摧毁敌方卫星,还可作为空间武器发射平台及用于卫星发射、维修和回收。

高超声速轰炸机。美国正在研制一种具有从美国本土起飞,在2小时内打击地球上任何地方的目标的飞行器。发展中的B-3高超声速战略隐身轰炸机,其最大飞行速度马赫数可达5-10,作战半径大于1万公里,可高、低空飞行,能携带巡航导弹等各种精确制导武器,具有隐身和自卫干扰能力,生存能力极强。如果把这种高超声速轰炸机的技术用在研制民航飞机上,那么就会打破协和飞机目前还保持的超音速纪录,开创高超音速民用飞机的新纪元。

高超声速战术导弹。美国海军在1997年提出“高超声速导弹计划”,正在加速发展飞行速度马赫数为8的“神箭”高超声速攻击型导弹。

航天运载器。美国自20世纪60年代启动了“高超声速―X计划”,研制了最大马赫数为6

的X-15运载火箭,1982年开始制定与执行“国家空天飞行计划(NASP)”,研制可在普通机场起降,可在30-100公里上空以马赫数12-15的速度巡航,并可加速到马赫数为25,可飞越大气层进入地球轨道的x-30空天飞机。2001年11月,美国研制的x-43A高速飞行器在飞行试验中速度达到12000千米/小时(马赫数约为10)。

高超声速飞行技术在推动其他学科,例如推进技术智能材料、控制理论和信息科学等方面起到了很大作用。


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