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2015年巴黎航展FlexiS全模块化导弹概念

2015年巴黎航展上,MBDA公司揭示了CVW102 FlexiS完全模块化空射导弹的概念,并称其为该公司2015年度“概念设想”的创新。“概念设想”为MBDA公司举行的一年一度的小组倡议,今年已经 是第六年;所谓倡议就是界定一个武器系统,能够应对今后20年内所出现和预测的挑战。设置“倡议”的目的是:在全公司及其供应链范围内,发现研究、开发和 创新企业,识别和权衡已出现的和原创技术,以促进武器概念的发展。

支撑FlexiS导弹概念发展的三个关键驱动力是:保持技术领先、能够以合适的设备数量和类型应对作战目标集、能够处理潜在冲突类型的不确定性。 MBDA公司采用的典型想定为“航母打击”,通过持续开发,该想定将面临所固有的设备库存的补给和存储挑战,以应对所出现的各种不同冲突想定。

所设想的CVW 102 FlexiS导弹概念,是一个导弹族,具有相同的中部弹体,所采用的模块化结构、能够在战场上将不同的子系统进行替换,将导弹进行裁剪,满足特定任务需 求。MBDA公司“概念设想”的负责人Ed Dodwell表示,FlexiS是一个灵活的系统,允许客户根据需要,从MBDA已经检定的配置集里,配装武器系统。”

Dodwell 表示,与MBDA公司现有的导弹产品保持一致,工作团队在FlexiS概念中设定了三种弹径,每一种弹径包括不同的能力集:180毫米弹径,包括1.8米 和3米两种弹长;350毫米弹径,弹长3.5米;450毫米弹径,5.5米弹长。但是,他也指出,“虽然就‘概念设想’而言,导弹族给出了最大的裕度和能 力,但是今年,该小组的工作也只是集中在180毫米弹径导弹的开发上,并以此作为FlexiS概念导弹族的示范。”

180毫米弹径的导弹族具有五种典型配置,具有空空和空地打击功能,其中:1.8米弹长的主要用于空地打击,3米弹长的用于空空作战。虽然Dodwell指出,在灵活的结构概念中,仍然有机会将这两种不同弹径的导弹进行混合和调配。这五种配置如下:一型为中距打击导弹,一型为反坦克导弹,两型导弹弹长均为1.8米;第三型为一超短距空空导弹(AAM),弹长1.8米,用于打击 不太复杂的空中威胁,如中空无人机uav), 不需高价值空空导弹就能应对;第四型为弹长3米的远距空空导弹,采用空气-涡轮-火箭动力技术(该技术在 2013年的“概念设想”CVS 302 Hoplite武器中曾经采用过),能够在空空作战中提供“适当的射程”和Ma2以上的作战能力;第五型为一种“任务可重置”的近程空空导弹,采用破片式 战斗部、全尺寸火箭发动机。

Dodwell指出,MBDA动力系统子公司罗克瑟尔公司支持FlexiS的导弹概念,并提出了采用模块化火箭发动机的设想。“1.8米和3米弹径 的导弹可以采用同一种火箭发动机,但是对于3米弹径的导弹,可以在弹后部多安装两台火箭发动机,也就是说,可以迅速将打击空中目标的极短距空空导弹转换为近距空空导弹,仅仅是通过增加两节火箭发动机模块和更换导引头。”

Dodwell表示,弹径180毫米导弹族里的所有导弹,均采用同一种气动力外形,以使集成成本最低。这意味着尽管所有导弹的真正能力不同,但是它 们的平台构型和集成方法都是相同的。因此,在首个武器集成完毕后,将大大降低后续每一次集成所需增加的成本。这样,就可以以非常低的费用完成武器在平台的 安装,同时获得各种多样的作战能力。

FlexiS结构采用了大量不同领域的创新性技术并借助这些技术获得实现,这些技术包括:非接触通用接口和通用功率/通信总线;一种具有线内组合处 理的先进组合底架,能够将非接触接口和通用总线嵌于弹体中;一种通过武器配置和控制单元实现的智能导弹自重构能力,能够对装配模块的配置进行管理;子系统 级的健康和使用监控。

Dodwell表示,“FlexiS导弹概念使我们能够对大量出现的新技术进行审视并加以重视,从而提高武器的能力:弹间通信和合作;反应性材料战 斗部;阵列天线导引头和可变速火箭发动机等。同时,模块化动力的概念也使得射程和速度变得可调。这种完全的模块化结构的核心好处之一就是,该结构允许所出 现的技术在获得成熟时,只要与接口和标准相符,就能够及时用于该结构。”于是,就能够快速在子系统一级发展设备,并借助结构将子系统引入装备;这样,子系 统就能够与某一种配置同时获得资质,而不是等到一种完全崭新的导弹系统进行开发时才能够将新技术引入装备。

更加深入地审视这些使能技术的细节时,就会发现,正是采用非接触接口的通用功率/通信总线,允许我们能够标准化子系统模块和这些模块接入总线的方 式。这种方式可以真正地使整弹的集成变得容易。当前我们的大多数导弹,均是基于一种“星形结构”:子系统间要么采用离散的接口,要么采用与弹载计算机之间 的离散式点到点通信。而FlexiS导弹概念,则是采用单一总线的方式,其优点是允许安装模块,然后弹载计算机检测到模块并将模块接入,这样就能够使所有 子系统在总线上进行工作,形成一种更加开放和灵活的结构。

然后,总线和非接触接口就能够集成到一种通用的弹体中,采用线内组合处理的方式;通用弹体采用新颖的复合材料, 这种材料目前正在MBDA公司内部进 行检测和试验。目前正在考虑中的组合式处理和制造,使得底架集成成为可能,与传统金属底架相比,这种底架质量更轻、所占用空间更小。这种底架的开发,能够 同时满足空空和空地作战时严苛的力学要求。因此,在FlexiS导弹族中,这种通用底架对于所有不同配置均相同。这种底架还将采用组合监控领域的最新创新 性技术,保证整个使用寿命内底架的鲁棒性和品质。

将通信/动力总线嵌入的能力,使得核心导弹结构的质量和体积显著降低。因此,不再是无奈地采用当前现有技术,弹体内各种基于总线的大量应用,使得嵌 入结构化弹体成为可能。这种方式,确实能够大量节省弹体内的空间,使得模块间的接口变得简单,从而使得我们所能够研制出的导弹能够在战场上实现简单装配。

另一个使得导弹获得这种先进适用性的核心创新点就是导弹的配置和控制单元。这种单元能够检测出安装到弹体上的每一个模块、识别出每一个正在安装的部 件,并确保模块是经过资质认可的子系统。该单元还能检测出整个模块集属于同一个经过认可和试验过的配置,确认性能已知,最终确认导弹是一枚经过认证的整 弹。然后,配置和控制单元会将导弹相应配置的正确任务参数加载,同时加载相应配置所定义的模块运行软件,对每一个模块的运行进行优化,保证模块具备整弹交 付时的状态并保证整弹具备交付时应有的性能。

模块化的结构,保证了模块本身的引入,并使得导弹与导弹之间的协作成为可能,使得导弹之间能够自主行动和通信,灵活性更上一级,但是这种灵活性仍局 限于任务所计划的约束集合内。这种导弹之间的直接交互行动,使得一群导弹之间具备了智能化行动和机动的能力,或者智能化使用特定战术对抗未来具有威胁的导 弹的能力。例如,当与一个高机动空中目标作战时,一枚导弹可以是追逐弹、另一枚导弹是拦截弹。两枚导弹之间的通信允许它们共同确定对空中目标的拦截点并最 大化杀伤概率。同样,导弹之间的协作,也能够减少对敌方实现成功的防空压制所需的导弹数量;目前,对敌防空压制依然是一个高度消耗性的作战想定。

最后,模块级的健康和使用监控集成,将导弹的寿命管理向前推进了一步。当前的挑战之一是,一枚导弹在翻新之前能够承受多少飞行小时数,以及这枚导弹 究竟还剩余多少“真正的寿命”。HUMS(健康和使用监控系统)的引入,使得能够对导弹所“看到”的真实环境进行监控,但是当前还仅仅能够工作在整弹一 级。目前,真正的创新点在于将监控推向模块一级,因为这样才能够最大化整弹的寿命;而不是像现在,当任何一个子系统出现故障时,就需要将整弹送返翻新。如 果HUMS系统实现了模块化,我们就能够确知每一个模块的寿命,然后就能够简单地将故障模块替换掉,这样导弹就仍然能够留在战场并达可用状态。对于我们而 言,这是真正的改变博弈的技术。

Dodwell最后总结到:设定为特定的“航母打击”角色,是为了使概念尽可能地满足需求和具有反应能力,我们的建议是在舰上设立一个全自动的装配 线—因此这也是我们为什么将重点放在航母上的原因,恰恰是因为舰上具备自动处理弹药的趋势。我们设想在2035年,我们的武器弹药库拥有了通用底架和模 块,可以自动地从弹药库取出那些单元,然后将其送至武器装配区域。武器装配区域有一个由MBDA生产并交付的自动武器装配系统,该系统将自动装配导弹并检 测导弹是否完好、能否执行作战任务等。(中国航空工业发展研究中心 闫娟)

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