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【摘要】随着未来航空业和电子业的飞速发展，具备预警、指挥、通信、侦察多功能的大型无人预警机将取代有人预警机。本文通过对未来无人机能力的预测，结合预警机的发展方向，提出了未来无人预警机的发展构想。
【关键词】无人机 预警雷达 共形天线 传感器综合
一、引言
预警机装备有雷达、通信、电子侦察等诸多传感器，集远程探测、情报侦察、信息分发，指挥协调、联合作战等诸多功能于一身，是现代空战的力量倍增器，而无人机具有适应性强、费用低、生存能力强以及零伤亡的优点，相信二者相结合的无人预警机将是未来一个重要的发展方向。
二、无人预警机目前的技术基础
随着无人机技术和电子技术的发展，在无人机上安装预警雷达提供远程预警信息已具备相应的技术基础。
2.1 以大型无人机为载机，在预警基础上实现多功能
预警雷达最重要的指标就是探测威力，如果探测威力过小，应用价值有限。根据雷达方程，探测威力与功率孔径积成增函数关系，而只有大型无人机有条件提供较大的功率与孔径，因此，研制大型无人机是实现无人机预警雷达最直接也是最有效的方式。如美国国防部2004年2月公布J-UCAS计划中，无人作战飞机具体的性能指标。即其航程在无需空中加油的情况下，达到1300nmil，有效载荷（包括弹药和传感器）为4500磅（约合2025公斤），达到了轻型顶警机所需的载重要求。作为未来的发展方向，有更大载荷、虹高飞行性能的无人机必将出现，能装载有源相控阵雷达的无人预警系统是可预见的。
未来无人机并不会单纯具备预警功能，实际上.机载传感器设备融合已经成为未来的重要发展方向，随着航空电子技术的飞速发展，飞机的重量、安装空间受到严格限制，通过对相关电子设备进行结构和功能方而的综合设计，能简化设备、节省安装空间、减轻飞机质量，还可使不同设备、不同频谱的信息实现最优综合、融合和无缝链接。
2.2 应用新型雷达技术，降低平台要求
2.2.1 采用共形阵列天线，实现飞机与传感器一体化
共形阵列正受到西方各国空军的高度重视。它是将传感器（主要是天线部分）与飞机结构件结合为一体，形成多功能共形阵列天线。其具备如下优势：（l）对飞机气动性能影响小；（2）降低了平台载重要求；（3）有利于飞机隐身。
2.2.2 采用宽禁带器件，提升能量利用率
以碳化硅（BiC）和氮化镓（GaN）为代表的宽禁带半导体材料是继以硅和砷化镓为代表的第一代、第一代半导体材料之后迅速发展起来的新型半导体材料，最早就是针对新一代雷达和通讯系统等军事装备的需求而研究和开发的，即寄望于宽禁带半导体功率器件来解决第一代、第二代功率器件的输出功率低、效率低和工作频率有局限性以至于无法满足现代雷达等电子装备需求的问题。
3 无人预警机的未来发展方向
3.1 大载荷、长航时
目前美国已研制出了利用太阳能作为动力的“太阳神”号大型无人机，预计可在3万米高空巡航14个小时，随着太阳能技术和电池技术的进一步发展，未来的太阳能无人机将具备更大的载荷和更长的巡航时间，这将大大提高无人预警机的作战效能并减低使用费用。
3.2 多机协同化
未来的信息化战场具有宽正面、大纵深、多梯次及全空域、全时域、全频域的整体作战特点，空战模式山近距格斗向中远距拦射发展，战争规模从单一武器平台间的对抗发展为武器装备体系与体系之间的整体对抗。在无人机预警雷达单机探测范围有限的情况下，采用多机协同化作战方式，覆盖更大的空域、时域、频域。各机之间通过通信数据链联通，即可实现数据级别的融合，也可采用MIMO形式。
3.3 网络化
网络化是指预警机在网络体系中完成作战功能，担负网络中心战的核心枢纽作用。预警机将快速地融合整个网络内的多个天基、空基和路基的各种雷达或侦察情报数据，并将自动化处理自身和外部传感器获取的目标数据，形成动态、三维的作战空间态势图，使整个网络的所有作战单元都能看到一幅“共用的、统一的、单一的战场图像”，及时为指挥员提供目标指挥信息，有效控制目标，以更快的指令发出打击目标的指令。
3.4 功能多元化
多元化将扩展预警机的功能、实现多传感器综合，提升预警机探测性能，它需要利用各种探测手段提高对巡航导弹和隐身飞机等小目标的探测能力、精确跟踪能力，并加强无源探测、定位、识别和对地侦察能力，做好IFF、雷达、光电探测和地面探测系统的情报综合，形成可应用的情报，并使得预警机和作战体系内部各成员共同完成目标的发现、识别、决策、打击和评估。
3.5 一体化
首先是机身和天线一体化，通过共形天线将天线做得与机身表面外形一致，可以将安装天线后对飞机的气动性能的影响降到最低，同时又能充分利用机身表面增大天线面积；其次是射频一体化，同一个天线可以在非常宽的波长范围内工作，雷达、通信或者电子侦察等需要工作在不同工作频段的电子系统可以通过一个天线工作；第三是处理一体化，现在预警机上有服务器、工作站、为各个系统服务的计算机，随着计算机技术的的进步，将来在预警机上，功能强大的综合核心处理机能够把以前的任务计算机、武器控制计算机、信号处理机等计算机的功能集于一身。天线的公用、共形及设备量的减少，将极大改善加装任务系统对载机的气动性能和续航时间等多方面的影响。
四、总结
航空业和电子业的飞速发展为新型装备提供了有力的支撑条件，大范围远距离预警将会使任务电子系统重量增加，从而对无人机的载重量提出更大的需求，同时未来军事需求对新型装备也提出了新的要求，相信无人预警机可以在未来军事装备中占有一席之地。
【关键词】无人机 预警雷达 共形天线 传感器综合
一、引言
预警机装备有雷达、通信、电子侦察等诸多传感器，集远程探测、情报侦察、信息分发，指挥协调、联合作战等诸多功能于一身，是现代空战的力量倍增器，而无人机具有适应性强、费用低、生存能力强以及零伤亡的优点，相信二者相结合的无人预警机将是未来一个重要的发展方向。
二、无人预警机目前的技术基础
随着无人机技术和电子技术的发展，在无人机上安装预警雷达提供远程预警信息已具备相应的技术基础。
2.1 以大型无人机为载机，在预警基础上实现多功能
预警雷达最重要的指标就是探测威力，如果探测威力过小，应用价值有限。根据雷达方程，探测威力与功率孔径积成增函数关系，而只有大型无人机有条件提供较大的功率与孔径，因此，研制大型无人机是实现无人机预警雷达最直接也是最有效的方式。如美国国防部2004年2月公布J-UCAS计划中，无人作战飞机具体的性能指标。即其航程在无需空中加油的情况下，达到1300nmil，有效载荷（包括弹药和传感器）为4500磅（约合2025公斤），达到了轻型顶警机所需的载重要求。作为未来的发展方向，有更大载荷、虹高飞行性能的无人机必将出现，能装载有源相控阵雷达的无人预警系统是可预见的。
未来无人机并不会单纯具备预警功能，实际上.机载传感器设备融合已经成为未来的重要发展方向，随着航空电子技术的飞速发展，飞机的重量、安装空间受到严格限制，通过对相关电子设备进行结构和功能方而的综合设计，能简化设备、节省安装空间、减轻飞机质量，还可使不同设备、不同频谱的信息实现最优综合、融合和无缝链接。
2.2 应用新型雷达技术，降低平台要求
2.2.1 采用共形阵列天线，实现飞机与传感器一体化
共形阵列正受到西方各国空军的高度重视。它是将传感器（主要是天线部分）与飞机结构件结合为一体，形成多功能共形阵列天线。其具备如下优势：（l）对飞机气动性能影响小；（2）降低了平台载重要求；（3）有利于飞机隐身。
2.2.2 采用宽禁带器件，提升能量利用率
以碳化硅（BiC）和氮化镓（GaN）为代表的宽禁带半导体材料是继以硅和砷化镓为代表的第一代、第一代半导体材料之后迅速发展起来的新型半导体材料，最早就是针对新一代雷达和通讯系统等军事装备的需求而研究和开发的，即寄望于宽禁带半导体功率器件来解决第一代、第二代功率器件的输出功率低、效率低和工作频率有局限性以至于无法满足现代雷达等电子装备需求的问题。
3 无人预警机的未来发展方向
3.1 大载荷、长航时
目前美国已研制出了利用太阳能作为动力的“太阳神”号大型无人机，预计可在3万米高空巡航14个小时，随着太阳能技术和电池技术的进一步发展，未来的太阳能无人机将具备更大的载荷和更长的巡航时间，这将大大提高无人预警机的作战效能并减低使用费用。
3.2 多机协同化
未来的信息化战场具有宽正面、大纵深、多梯次及全空域、全时域、全频域的整体作战特点，空战模式山近距格斗向中远距拦射发展，战争规模从单一武器平台间的对抗发展为武器装备体系与体系之间的整体对抗。在无人机预警雷达单机探测范围有限的情况下，采用多机协同化作战方式，覆盖更大的空域、时域、频域。各机之间通过通信数据链联通，即可实现数据级别的融合，也可采用MIMO形式。
3.3 网络化
网络化是指预警机在网络体系中完成作战功能，担负网络中心战的核心枢纽作用。预警机将快速地融合整个网络内的多个天基、空基和路基的各种雷达或侦察情报数据，并将自动化处理自身和外部传感器获取的目标数据，形成动态、三维的作战空间态势图，使整个网络的所有作战单元都能看到一幅“共用的、统一的、单一的战场图像”，及时为指挥员提供目标指挥信息，有效控制目标，以更快的指令发出打击目标的指令。
3.4 功能多元化
多元化将扩展预警机的功能、实现多传感器综合，提升预警机探测性能，它需要利用各种探测手段提高对巡航导弹和隐身飞机等小目标的探测能力、精确跟踪能力，并加强无源探测、定位、识别和对地侦察能力，做好IFF、雷达、光电探测和地面探测系统的情报综合，形成可应用的情报，并使得预警机和作战体系内部各成员共同完成目标的发现、识别、决策、打击和评估。
3.5 一体化
首先是机身和天线一体化，通过共形天线将天线做得与机身表面外形一致，可以将安装天线后对飞机的气动性能的影响降到最低，同时又能充分利用机身表面增大天线面积；其次是射频一体化，同一个天线可以在非常宽的波长范围内工作，雷达、通信或者电子侦察等需要工作在不同工作频段的电子系统可以通过一个天线工作；第三是处理一体化，现在预警机上有服务器、工作站、为各个系统服务的计算机，随着计算机技术的的进步，将来在预警机上，功能强大的综合核心处理机能够把以前的任务计算机、武器控制计算机、信号处理机等计算机的功能集于一身。天线的公用、共形及设备量的减少，将极大改善加装任务系统对载机的气动性能和续航时间等多方面的影响。
四、总结
航空业和电子业的飞速发展为新型装备提供了有力的支撑条件，大范围远距离预警将会使任务电子系统重量增加，从而对无人机的载重量提出更大的需求，同时未来军事需求对新型装备也提出了新的要求，相信无人预警机可以在未来军事装备中占有一席之地。