展望未来的空天武器

展望未来的空天武器

程晓伟

西安交通大学电气学院 陕西 西安710049

一、引言

空军是涉及军事航空的军种，在现代战争中，空中力量发挥着越来越重要的作用。夺取制空权便是夺取了战场的主动权。现代空军已经具备完成所有战争任务的能力，控制了制空权，战争即宣告胜利。我们现代所说的“空”军所使用的武器定当是飞越在天空之上，穿梭于白云之间的各种空天武器。自1944年后，各式各样的空天武器纷涌而出。无论是第一代喷气式飞机，还是先进的第五代矢量发动机战机；无论是翱翔天空的导弹，还是直穿云霄的火箭，都会对现代战争产生巨大影响。那么未来这些空天武器会发生哪些变化呢？ 我们会对未来的这些武器发展有哪些设想呢？

二、多模块化战机

1.想法来源

矢量发动机的出现，使得战机在高速飞行中可以通过改变发动机推力而达到不同的飞行姿态，并且有效解决了飞机失速的问题。战机可以在短时间内做出高空静止、连续翻滚等动作。众所周知，在空中作战中，谁位于后方谁更占优势。即使在现代化战争中，可旋转导弹的作用打破了作战的规则，但是毋庸置疑的是，空战中战机的位置依然是非常重要的。利用矢量发动机改变战机姿态到达敌机后方，对敌机造成致命打击。然而，现代化战机是一体的，是无法进行拆解的。因此根据上述思路，我们可以构建多模块化战机建设的战略构想。     

2.内容简述

在现代战争的空中角逐中，当战机遭遇导弹来袭的时候，通常情况下只有两种选择——(1)利用高速机动能力规避来袭的导弹。(2)发射诱导弹使导弹偏离原来的方向。然而，现代空空导弹的机动过载远远超过飞机本身，导弹的灵敏度也远远快于飞机，仅仅依靠机动性和诱导方式摆脱导弹的可能性微乎其微。导弹通过制导装置不断修正轨道，不断锁定目标，最终对目标造成伤害。无论是利用破片打击还是利用多普勒效应追踪打击，导弹都要求目标是一个整体，而不是多个小型部件。倘若我们设计一种多模块化战机，每一个模块组件上都设有矢量发动机。在遭遇导弹威胁时，战机可以手动解体，分散为多个部件，每个部件依托发动机在解体后各自维持飞行状态。这样战机便在一瞬间化整为零，将目标已被摧毁的错误信号传送给导弹，令导弹无法追踪到真正的目标。当威胁解除后，各个部件利用矢量发动机，在制导系统的协调下，修正轨迹并最终重新组装在一起，形成一个完整的战机，继续执行战斗任务。

3.优势分析

模块化战机在规避导弹方面有着更为显著的优势，既可以采用常规方式应对导弹来袭，也可以通过解体完成躲避。在执行隐蔽任务时，通过化整为零方法，干扰敌方雷达的信息展示，使模块化战机更不容易被侦查到。即使战机被导弹击中，驾驶员可以弹出驾驶舱模块，让驾驶舱模块独立飞行，以大大提高驾驶员的生存几率。此外，战机模块化的最大优点便是组装拆解、零件更换极为简便。实际使用过程中，战机并不会因为某关键部位损毁而被淘汰，只需更换相应部件便可继续使用。我们甚至可以建造模块化飞机的后勤保障飞机——专门用于存放模块组件的运输机，在空中为模块化飞机更换零件，继续完成作战任务。而组装拆解方便优势使得飞机的保存与运输变得极为便利，能够更快捷的投入战斗或者其他用途。

4.问题剖析

虽然模块化飞机能够有效应对撞击式导弹的来袭，但是对于常规式导弹的应对能力还有待提高。常规式导弹通常采用破片方式，即导弹在距离目标指定范围内时便触发爆炸，而并非直接撞击目标后方能爆炸。在导弹的战斗部内部装有众多破片，当导弹接近目标时，只要目标在设定范围内时便可直接爆炸，利用爆炸产生的冲击波将破片弹出，对周围事物产生巨大的破坏。据调查显示，破片导弹爆炸后的威力，可以穿透100m外、100mm厚的钢板，威力不容小视。因此，模块化飞机在空中解体时，也无法有效规避来自破片的伤害。模块化飞机的另一个问题是成本过高。虽然更换零件快捷，但是一款零件只适用于一类机型。这样便导致零件需要大量生产，当部分机型退役后，多余的零件便一无是处，从而造成极大地浪费。

5.未来展望

模块化的想法早已提出，但目前为止模块化从未应用在飞机上。早期的模块化产品通常为模块化汽车以及模块化家居。由于战机自身“高贵”的属性，只有足够精细、足够精准、足够精良、足够完善的技术才能运用于其上。因此，仅仅是现在模块化理论是不够的。还需要经得住考验的模块化体系，才能真真正正去实现战机的模块化。美国曾经设想过模块化直升机，但由于技术方面原因，用尽浑身解数也只不过实现了机舱的模块化——即更换机舱的效率大大提升。但与之相对应的则是高昂的保养费用，任何细小的损坏都将会导致出现对应产品无法使用问题。因此，在模块化飞机这条艰难的道路上，仍需我们砥砺前行，刻苦钻研。

三、空天基地

1.想法来源

航空母舰（以下简称航母）是一个国家综合国力的象征，航母的数量侧面体现着国家军事的实力。目前，中国共有两艘航母，第三艘航母即将下水。航母是以舰载机为主要作战武器的大型水面舰艇，其通过舰载机的起飞和降落，用以提供空中掩护和远程打击能力，从而对战场产生重大影响。航母凭借着其巍然的体积和充足的补给，一方面是重要的火力输出点，另一方面也承担起了后勤保障工作。随着科技的不断进步，人们对于航母的想象也越加丰富，在原先航母的基础上，安装推进器，使之变为空天航母。空天航母不过是航母的一种提升，我们还可以在航母的基础上构思各种各样的未来“大国重器”。在未来军事领域，为保证补给、火力的充足，定当会需要大型基地，来实现上述功能，这便是空天基地的想法来源。

2.内容简述

有关空天基地的构思，大致内容如下：空天基地是一个多用途大型基地，基地底座上是承重轮，用于承载基地在陆地上的重量，保证基地在陆地上的平稳运行。基地可以通过下海渠道由陆地转向海洋，转换时承重轮将不再发挥作用，而是由底部升起至侧面，充当防撞保护装置。空天基地设计框架整体上分为4层，防御层与起落层位于1-2两层，补给层与起居层位于3-4两层；按照功能分为4区，分别为攻击区、侦查区、防御区和生活区。主体呈现方形结构，与未来北京舰外观相近，下述为具体结构的功能：

（1）起落层：分为上下起落层。上起落层为舰载机提供起落跑道。目前舰载机是空天基地最重要的武器装备，可以在空天基地的整体控制指挥下，对数百公里外的敌对目标实施搜索、追踪、锁定以及攻击等操作。未来在空天基地上我们设想可以配备轰炸机、反潜机、鱼雷机、攻击机、战斗机、预警机、电战机、直升机和侦察机等多种机型。作为一个多功能大型基地，它还可以进行下潜操作而变化为潜艇基地。下起落层主要为潜艇提供安放空间。空天基地潜入水下并且当噪音小于90分贝就可以“淹没”在浩瀚的海洋背景噪音中，利用海洋作为自己最天然的保护罩。当空天基地潜入水下时，潜艇便负担起了主要的重任，攻击型潜艇用于战略进攻，常规型潜艇可以用于布雷、侦查、运输补给等方面。下潜后舰载机将收回至空天基地腹中，防止损坏。

（2）防御层：空天基地依靠舰载机便可以对数百公里外的目标实施打击，无需再安装其他进攻性武器。防御层主要配备各式防空导弹、近程防御武器系统以及电子战武器设施，以确保自身安全。此外，还可以装备热焰弹来闪避红外线制导的导弹，装备激光及电磁炮等反击武器。此外还需要配备航炮，火箭弹等武器装备来攻击来自空中目标。空天基地还会配备防止内部伤害的消防系统，如海水消防，泡沫消防等。

（3）起居层：起居层专供基地人员生活起居。长期在空天基地中工作，需要基地人员保持良好的生活状态。空天基地的居住舱有多种类别，需根据人员来确定具体的居住类型。例如将领阶级的人员由于长期在基地工作，未免身心疲倦，为保障军官心理和身体的健康状态，他们所居住的船舱应当大一些，并且靠舷侧，装备有舷窗，尽可能保证采光效果。而对于舰载机的飞行员来说，其居住舱应当更加偏僻、安静，以确保他们具备良好的飞行状态。空天基地体积庞大，还应当配备餐厅、体育馆、训练馆、娱乐区、医务中心、超市、电台、洗衣房等其他场所。

（4）补给层：补给层用于输送、存贮全基地的用品，其地位是至关重要的。由于空天基地要满足陆海空全方位作战服务，其对于补给品的需求体量是相当大的，停靠至岸补给一次定当会花费很长的时间。在空天基地的补给层安装有铁轨，可以利用列车将补给品输送至基地内部。还可以放置定制滑轨，用以承载运输货箱。定制滑轨连通基地内部的各个板块，当有需求时，补给系统会根据需要将存放指定物品的货箱安排上滑轨，利用滑轨将补给品输送至相关板块。补给层除了存放补给之外，还可用于放置装甲车、坦克、运兵车等各种陆地军事设施，在关键时刻可以用空转陆，进行地毯式推进。

3.优势分析

空天基地可以看作是一个移动的作战指挥中心，是各个战场的总平台。庞大的体积、充足的火力、全面的攻势使之成为了战场的杀手锏。一方面，空天基地实现了跨战场的实时化，丰富了作战方式。空天基地首先夺取最为关键的制空权，接下来便可以转化为陆战部队，继续向敌对势力进行地毯式的平推，或者转向海面状态，在海面上提供火力支援。当采用隐蔽方式时，空天基地先进入潜水状态，而后转向空天状态，对敌对目标实施打击。另一方面，空天基地增强了对战场的调控能力。由于地球是接近球状的物体，在无线电传播过程中，只能够在指定区域内完成信息传送。当空天基地升空时，其无线电所能够传至的区域便会显著增大，信息便能够有效传递至各作战单位。其次，当彻底夺得制空权后，俯视战场会对战争走向有着更为清晰的展示，以便指挥官做出敏锐的判断。

4.面临问题剖析

空天基地面临着4大问题。第一，空天基地重量将会达到50万吨级别，而目前世界上单个能提供最强大的推力仅为23吨，因此如何将如此庞大之物送上天并且维持在空中是一个非常棘手的问题。第二，即便是拥有了推进器的技术，燃料问题也是尚待解决的。50万吨的体积会消耗巨量能量，不还会造成环境污染。第三，空天基地的成本很高。目前仅是一艘航母的建造费用便接近100亿美元，期间每年的维护费用、补给费用约为每年15亿美元。因此，和平年代下是没有必要建造这样一个战争机器的，空天基地的存在无疑是对一个国家综合实力的挑战。第四，空天状态下势单力薄。航母之所以是海上霸主是因为航母绝不仅仅是单枪匹马，都是以航母战斗群的样式出现的。然而当空天基地升空时，核心力量只有基地本身。仅依靠其他飞机的保驾护航是远远不够的，在未来应当会有众多的小型空天平台，与空天基地一同组成空天战斗群，达成战争霸主。

5.

未来展望

空天基地面向未来战场，以期实现战场一体化。这样一个庞然大物，是对一个国家综合实力的挑战，只有高端发达国家才能负担起如此重任。我们希望空天基地并不单单是战争武器，它也可以作为科研平台、发送卫星的中节点。

四、救援导弹

1.想法来源

导弹原本是依靠自身动力装置推进，由制导系统导引、控制其飞行弹道，将战斗部导向并摧毁目标的武器。既然制导系统可以引导导弹摧毁目标，那么其也一定可以引导导弹去救援目标。当飞机出现故障面临坠机威胁时，如果有物体能够代替飞机的动力将飞机托起，那么也许就会避免坠机的危险。这便是救援导弹思路的来源。

2.内容简述

导弹主要由战斗部、制导系统、动力系统组成。将导弹的动力系统与制导系统不变，战斗部换为救援系统，便成为了一种简易的救援导弹。救援导弹可以按照救援目标分为协同导弹、补给导弹与加强导弹。

（1）协同导弹

协同导弹通过制导系统跟踪失事飞机，锁定目标后测量目标的当前运动姿态以及速度，并由动力系统调整导弹自身的状态与飞机一致，最后导弹吸附在飞机上完成救援任务。如今现当代飞机失事的主要原因是天气原因、飞机失速与人为原因，而这三种情况通常情况下不会改变机翼的形状与性能，也就是说其机翼是完整的，在有动力的情况下是能够提供升力的。协同导弹在确认目标后，通过吸盘、卡槽、机械臂或者其他固定装置将弹体锁定在机组上，通过导弹动力系统提供的动力，来维持飞机的正常运行。

（2）补给导弹

补给导弹顾名思义是用于增加补给的导弹。补给导弹适用于短距离输送补给所用，将弹体的绝大部分空间用于装载补给，利用制导系统引导方向，通过动力系统将补给运送至指定地点范围。其中，弹头和弹体的整体设计最为关键。由于导弹飞行速度极快，倘若弹头出现故障，里面的补给将会在高速的重装下荡然无存。将弹头设计为尖锥，让导弹到达时直插入地面，可以有效保存补给，但是如果制导系统不够精确的情况下可能会导致误伤友军。

（3）加强导弹

根据具体情况，加强导弹的内部将存放不同的物体。与补给导弹类似，加强导弹在制导系统指引下到达目标后，弹体会弹出内部存贮的物体，并将物体与目标贴在一起，最后利用动力系统尚未燃尽的原料产生高温焊接物体与目标。加强导弹可以用于远距离临时修补金属框架——当有金属外壳目标出现小破损后，发射载有与目标材料相同的加强导弹，将有破损的漏洞修补完毕，在短时间内可以保障目标能够运行完善。

3.优势分析

救援导弹并非以摧毁目标为宗旨，而是利用各种手段去弥补缺陷。用导弹作为载体的好处是，高速度，高精度，高灵敏度，导弹可以快速抵达目标附近并开展救援工作，应用于失事飞机方面或许能够避免很多悲剧的发生当有自然灾害发生时，部分受灾地区由于偏远或者道路被堵，导致救援团队往往会花费很多时间才能抵达目的地，浪费了很多宝贵的救援时间。倘若我们先将饮用水、食品、医疗物资等放置在救援导弹中，发射救援导弹至指定区域，或许能够有效延长救援时间，确保群众的生命安全。

4.问题剖析

由于导弹的速度极快，如何保证补给导弹内的物品不受伤害是值得我们思考的问题。此外，现当代的导弹速度远比飞机等交通工具快得多，如何让协同导弹在等于飞机速度下依然能够正常飞行，也是尚未解决的问题。并且要想让导弹达到厘米级别的数量级精度，普通民用制导系统是无法完成的，一定需要借助军用卫星的力量。这会不会造成国家机密的泄露？这一点我们不得而知。总之，救援导弹还需要一定的时间以及理论去加以完善。

5.未来展望

在未来，对于交通事故或者自然灾害的处理会较现在快捷很多，效率也会提高很多。通过救援导弹的方法，虽然在成本上有些许增加，但是比起无价的民众性命，一点点的成本何足挂齿。救援导弹将会快速抵达事故地点，率先展开补给、救援工作，为后续更加精密救援的展开打下坚实的基础。我们相信，未来的世界救援导弹将会部署在各个地区，飞机失事的事例将会大幅减少。

五、小结

根据现有的科技产品以及科技技术，对未来世界部分空天武器进行构思。当然这种构想还只是基于目前空天武器发展的基本现状和人们对现代军事科技进步的认识提出的，还只是阶段性的思维和假设。认识天空是现在的主战场，也必将是未来世界的统领战场。空天武器的更新迭代，标志着一个国家综合实力的不断攀升，是一个国家富强的必需品。我们不能止步于当前的空天武器，而是应当不断的构思，不断的探索，去创造更新、更快、更强的空天武器。

作者：程晓伟(2002.06-), 男,汉族，陕西华州人，本科在读

研究方向：电气自动化及其系统控制

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