2018, Vol. 40
2. 中国船舶重工集团公司第七一四研究所，北京 100021
2. The 714 Research Institute of CSIC, Beijing 100021, China
空中靶标是一种特使的有动力无人航行器，用于逼真的模拟空中目标，供海军训练及武器装备试验鉴定使用。
海军装备的防空武器，大多数情况是针对反舰导弹、舰载机、无人机等的攻击。随着这些武器装备在速度、机动性、隐身性、电子对抗能力等方面的提高，使得海军防空装备不断更新换代，同时要对士兵操作防空设备的能力进行培训。使用实际反舰导弹、舰载机和无人机的成本过于高昂，因此需要可模拟其主要特性的空中靶标作为 “试金石 ”。
美国海军非常重视空中靶标的研制工作，专门建立了美国无人航空和打击武器项目执行办公室，负责美国海军空中靶标的建设，其空中靶标的外部尺寸、运动特性、反射特性等性能不断提升。美国海军每年进行大量的实战演习及新武器测试，其不同型号的靶标可满足各类需求。
1 发展历程美国是最早研制出遥控飞行器的国家，并在之后不断发展出多型空中靶标，其发展历程可大致分为以下几个阶段。
首先是二战前的探索阶段。1909年夏天，美国研制的首架遥控飞机完成飞行试验，从此开辟了一个新的技术领域，引起各国的关注。1937年，美国开始探索使用遥控飞行器作为靶机的可行性。受技术限制，该阶段遥控飞行器性能较差，作为靶机使用的效果也不佳。
其次是二战后至20世纪60年代的快速发展时期。受二战影响，各国海军在发展武器装备的同时，越来越意识到高质量靶标的重要性。美国在此阶段成功研制了低速OQ-19航模靶机，亚音速Q-1，Q-2靶机，超音速Q-5靶机。此外，还使用退役的飞机和导弹改装成了KD2U-1，QB-47，QF-80等靶机，基于这些靶机美国后来发展出多个的现役型号。
从20世纪60年代至今，随着科学技术发展，美国对靶机研制投入更多，靶机的性能得到极大提升。为了满足海军训练和对空防御装备的试验鉴定，60年代后期，美国有多达30家公司投入靶机研制工作。美国海军建成了谱系完整的靶机装备体系，可模拟多类型的空中目标，并不断提升动力特性、姿态控制、自主控制等特性。目前，美国空中靶标水平在全世界处于领先地位，其产品出口多数北约国家。
2 关键技术发展情况美国海军空中靶标体系可分为实体靶机、亚音速靶机、超音速靶机和旋翼靶机。
1）实体靶机
美国海军现役的实体靶机主要有QF-4和QF-16，其外形、启动特性都与战斗机相似，用于针对战斗机的训练及武器装备测试。QF-4实体靶机是20世纪70年代后期，由BAE系统公司使用退役的F-4 “鬼怪”战斗机改装而成。该靶机是双涡喷发动机、下单翼布局，长19.2 m，翼展11.77 m，空重13.75 t，起飞重量28.03 t，航速2 389 km/h，升限16.58 km。该靶机全程由远程计算机遥控，内部装有自毁装置，可在失控或对训练舰船、飞机造成威胁时自毁。其内部海装有摄像头、脱靶量测量系统和电子干扰设备。
QF-16则是基于F-16 “战隼 ”战斗机改造，由波音公司将严重老化的战机改造为无人驾驶靶机。该靶机采用单发喷气式单翼布局，长15.09 m，翼展9.45 m，空重7.07 t，起飞重量10.80 t，航速可达1.47 Ma，升限15.24 km。该靶机可有人驾驶飞行，也可在指定控制范围内无人驾驶飞行，主要用于模拟中、俄主战战斗机，评估美国对抗潜在对手的能力。
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图 1 QF-4实体靶机 Fig. 1 QF-4 full size aerial target |
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图 2 QF-16实体靶机 Fig. 2 QF-16 full size aerial target |
2）亚音速靶机
亚音速靶机与实体靶机相比，尺寸较小，成本较低，主要用于导弹实战设计及新型导弹测试评估。美国亚音速靶机中的典型代表是 “火蜂-1 ”（Firebee-1）系列靶机和 “石鸡 ”（Chukar）系列靶机。
“火蜂-1 ”系列靶机是由诺•格公司研制的多用途靶机。该系列靶机发展了多个型号，包括BQM-34A，BQM-34A/S，MQM-34D及出口型BQM-34S，多个型号成为美国及其他北约国家靶场的标配。以美国海军使用的BQM-34A/S型靶机为例，该靶机长6.98 m，翼展3.93 m，靶体直径0.94 m，起飞重量1.13 t，最大飞行高度15.29 km，最低飞行高度15 m，最大飞行速度0.96 Ma，最大过载7 g，续航时间37~61.5 min，最大航程1 200 km，可由空中投放或地面发射。该靶机可根据任务选择搭载红外或雷达拖靶、有源回波增强器、脱靶量测量系统等。
“石鸡 ”系列靶机是由诺•格公司研制的一种轻便型、可回收的亚音速多用途靶机，可模拟轰炸机、战斗机及反舰巡航导弹。该系列靶标发展了AQM-38A/B，MQM-74A，MQM-74C，BQM-74C等型号。该靶机长3.95 m，靶体直径0.35 m，翼展1.76 m，最大起飞质量233 kg。该靶机可由空中或水面舰发射，并用伞降回收。靶机可搭载红外或雷达拖靶、有源回波增强器、脱靶量测量系统等负载。
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图 3 “火蜂”-1亚音速靶机 Fig. 3 Firebee-1 subsonic cruise missile target |
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图 4 “石鸡”亚音速靶机 Fig. 4 Chukar subsonic cruise missile target |
3）超音速靶机
超音速靶机主要模拟超音速战机和超音速反舰导弹。超音速靶机对动力系统、气动外形要求更高，技术难度也相应增加。美国海军超音速靶机的典型型号有 “火弩 ”（Firebolt）超音速靶机和 “丛林狼 ”（Coyote）超音速靶机。
“火弩 ”超音速靶机共有AQM-81A和AQM-81N两个型号，其中AQM-81N是美国海军服役型号。该靶机长5.20 m，机身直径0.32 m，翼展1.02 m，最大飞行高度30.50 km，最低飞行高度11.50 km，航速4.0 Ma，航程325 km，续航6.5 min，最大起飞质量558 kg。该靶机采用复合式固液体火箭发动机，双通道飞控稳定系统，可由空中发射，伞降回收，可加装回波增强器和脱靶量指示系统。
“丛林狼 ”超音速靶机是21世纪出美国海军研发的超音速靶机，代号GQM-163A，主要用于针对超音速掠海反舰巡航导弹的训练和武器系统测试。该靶机由主体发动机段和助推器段组成，总长9.56 m，主体发动机段长5.62 m，助推器段长3.94 m。该靶机在巡航段可以2.5 Ma的航速飞行81.5 km；末段以2.3 Ma的速度在4.5 m的高度飞行，并可实现最大11.2 g的机动。该靶机遇2005年10月首次试验成功，随后对其俯冲能力、耐热性等各方面性能进行改进，并于此后进行多次试验。该靶机可模拟俄罗斯 “俱乐部 ”反舰巡航导弹（SS-N-27）的威胁，为美国海军提供有针对性的训练和测试。
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图 5 “火弩”超音速靶机 Fig. 5 Firebolt supersonic cruise missile target |
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图 6 “丛林狼”超音速靶机 Fig. 6 Coyote supersonic cruise missile target |
4）旋翼靶机
旋翼靶机主要用于模拟直升机及旋翼无人机。美国海军主要使用早期的直升机改造为旋翼靶机。
20世纪60年代，美国海军基于HH-43F救援直升机，改装为QH4-3G靶机。该靶机长7.67 m，高7.34 m，旋翼直径14.33 m，重1.83 t，最大起飞重量3.08 t，航速120 km/h，航程354 km，最大悬停高度3.66 km。该靶机可搭载多类型负载，主要用于对直升机的侦察、防御训练。
20世纪80年代，美国波音公司研制了Mi-4UM旋翼靶机。该靶机采用俄罗斯“米格”24D “雄鹿”直升机的半尺寸模型，长8.32 m，宽1.12 m，旋翼直径6.6 m，最大发射重量170 kg，最大航速215 km/h。该靶机可逼真模拟武装直升机，用于测试空空导弹和地空导弹。
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图 7 QH4-3G旋翼靶机 Fig. 7 QH4-3G rotary wing vehicle target |
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图 8 Mi-4UM旋翼靶机 Fig. 8 Mi-4UM rotary wing vehicle target |
此外，随着技术发展，旋翼无人机越来越多的出现在海战中。美军使用民用或自行研制的低成本旋翼无人机作为靶机，主要进行反侦察、反介入训练。
3 未来发展趋势目前，各国第4代战斗机全面服役，巡航导弹性能也不断提升，对未来靶机发展也提出更高的要求。通过对美国海军靶机发展情况研究，其发展趋势如下：
1）高突防性
第4代战斗机和巡航导弹都具有高机动特性，使得未来靶标也需要具备相当的机动性，实现对其的逼真模拟。现代武器研制十分注重其突防性。超音速突防是现代武器常用的突防手段，攻击突然，不易被发现。另外，超低空突防也是较为有效的手段，飞行高度在5~15 m，可躲避雷达等探测设备。因此，未来超音速靶机仍是发展重点，对其突防特性提高可逼真模拟未来武器目标特性。
2）低可探测特性
现役性能先进的战斗机和轰炸机都具有较好的隐身性，因此靶机也需具备低可探测性，主要包括雷达隐身特性、红外隐身特性及激光隐身特性。靶机可以通过减小雷达截面积，降低雷达反射信号强度，模拟战机雷达反射特性；通过改变辐射特性，降低辐射强度，调节红外辐射传输，模拟目标红外特性；同时改变外形结构，使用激光隐身涂料，模拟激光散射特性。
3）可集群控制
靶机的集群控制和协同任务是其发展的重要趋势。随着，飞行器边端计数的迅速发展，多机协同是各国发展的重要方向，因此对空武器需要具备打击多机编队能力。集群控制对靶机设计要求更高，不仅要能定位自身位置，还要通过网络通信推算其他靶机位置信息，并根据任务快速做出反应。靶机执行协同任务，有助于将训练上升至战略战术层面，同时有助于新型武器的研制测试。
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