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「顛覆性技術」(Disruptive technology)一詞出自 1995 年的《哈佛商業評論》,指的是一種能夠建立新技術和新市場的突變式技術。
2016年8 月份國務院發布了《「十三五」國家科技創新規劃》,規劃對發展「顛覆性技術」提出要求,力求使我國在新一輪產業變革中贏得競爭優勢。現如今,軍事強國對航空顛覆性技術的研究已成常態,均在傾力打造以航空顛覆性技術為基礎的作戰實力。
小編搜集整理了相關資料,列出了一些航空領域顛覆性技術的選項,其中既包括得到公認的顛覆性技術,也包括有顛覆潛力的技術,僅供拋磚引玉,希望能開拓視野、啟發思路。
這些航空領域顛覆性技術包括:高超聲速技術、定向能武器、先進材料技術、量子信息技術、分布式電推進技術、核能小型化技術、無人自主系統、腦機接口、智能製造和增材製造、人工智慧、綜合飛行器能量技術、網絡空間攻擊技術、基因工程、生物特徵識別技術等。
這些技術多被《2015年美國國家創新戰略》、美國空軍《2030 年技術願景展望》、DARPA《未來30年技術願景》、《航空周刊》、洛馬公司《2018 技術預測》等文件報告提及,以下僅對其中幾項進行簡要描述。
高超聲速技術
高超聲速技術支撐高超聲速武器、飛機、臨近空間飛行器及空天飛機等的發展。美俄極力推動高超聲速飛彈實戰化發展,預計在 2020 年代初形成早期作戰能力;高超聲速飛機研發呈現加速態勢,但距離工程研製尚有差距;臨近空間飛行器及空天飛機依託典型項目持續開展技術探索。美國的X-51A、「高超聲速常規打擊武器」(HCSW)、DARPA啟動的「高超聲速吸氣式武器概念」(HAWC)等都值得關注。
定向能武器
定向能武器是利用雷射束、粒子束、微波束、等離子束、聲波束等,產生高溫、電離輻射、聲波等綜合效應,實現雷射、微波或高能粒子束的定向發射、聚束和遠距離傳輸,快速攻擊並毀傷目標的武器系統。與常規武器相比,定向能武器具有射束快、精度高、反應靈活、殺傷效率高、附帶毀傷小、無污染等特點,既可用於進攻,也為遏制未來敵方高超音速飛彈、彈道飛彈以及無人機群的攻擊提供可能,美國空軍研究實驗室將其列為十大領先技術之一。
先進材料技術
先進材料技術中超材料需要特別關注。超材料既是材料技術,又是直接實現部組件某些功能的新製造方法、新工具,能夠實現航空武器裝備寬頻隱身、帶內高透波/帶外高截止的雷達罩的研製、革新傳統天線設計、製作小型超輕的寬頻天線等。而在材料方面,需要加強納米、石墨烯、石墨碳、碳炔等的研究開發。
量子信息技術
量子導航依靠航空平台自身精確導航,具有抗干擾好、環境適應性強、足夠精確等優勢與特點,適用於各類作戰系統在現代與未來作戰中的定位與導航,可大幅提升複雜環境下平台生存力和任務執行能力。量子成像技術不受光路擾動影響、利用非相干源進行相干成像、幾乎適用於任何光源、可穿透干擾、且能獲取更為清晰的圖像,可增強航空器在各類複雜環境下的對敵態勢感知能力。量子加密及通信技術,具有天然安全、大容量傳輸、複雜度低的特點,對於信息作戰意義重大。需要指出的是,量子信息技術的顛覆性影響範圍是整個社會領域,航空僅是其中的一部分。
分布式電推進技術
分布式電推進技術融合了飛機動力系統和氣動特性,有利於飛機總體的優化設計,提高動力系統冗餘度,降低飛機能量消耗,NASA、空客公司、波音公司、羅羅公司等都在開展此方面的研究。電推進系統首先需要提供動力的推進系統,其次需要為推進系統提供電能的供電系統,此外還需要儲能系統、保護系統等。分布式電推進系統的基本架構分為純電動電推進系統和油電混合動力推進系統。其關鍵技術包括高性能電機技術、大容量功率變換器技術、大容量輸配電技術、熱管理技術、能量管理系統等。
核能小型化
核聚變裝置小型化是核能小型化工程應用的一個重要發展方向。其有兩種實現思路,一種是在國際熱核聚變實驗堆和國家聚變點火裝置兩種傳統途徑基礎上進行小型化,另一種是採用新原理、新技術實現小型化,洛馬公司就是採用這種思路。2018年3月,洛馬公司在美國專利商標局申請的三項涉及緊湊型核聚變技術專利取得進展。從航空的角度,如果小型化核動力能夠安全地安裝到飛機上,核動力系統可實現超長航時飛行、提供充足動力與電能、支撐高功率雷射等,但要實現武器裝備應用還面臨等離子體約束、材料抗中子輻照、超導線圈內置等多個難題。
無人自主系統
無人自主系統是由機械、控制、計算機、通信、材料等多種技術融合而成的複雜系統,人工智慧無疑是發展無人自主系統的關鍵技術之一,自主性和智能性是無人自主系統最重要的兩個特徵。目前無人系統面臨的最重要問題就是自主性不足,離形成作戰能力還有很長一段路要走。現在的無人機離不開人的即時掌控,而高端的無人機則必須具備自主能力,要實現自動感知、自主分析和判斷、做出非人工干預的自主決策和動態任務規劃。
腦機接口
腦機接口是讓大腦和機器直接溝通的一種系統,它可以讓人腦與機器互聯,人機之間的信息傳遞或通訊控制會變得更加方便。該技術涉及神經科學、認知科學、控制科學、計算機科學和心理學等多學科交叉,近年來發展迅猛。美國明尼蘇達大學研究者採用無創腦機接口技術讓普通人利用「意念」控制飛行器飛行。美國《華盛頓郵報·軍事周刊》曾披露在伊拉克戰爭中美軍使用過控腦武器。2019年7月17日,馬斯克創立的 Neuralink 公司發布了一款腦機接口系統。近日,Neuralink 在舊金山舉行新聞發布會,宣布腦機接口系統已經在猴子身上進行實驗,讓猴子能用大腦來控制電腦。
引用文獻1.《對航空領域顛覆性技術的初步分析》殷雲浩2.《航空顛覆性技術和創新發展之路》張聚恩3.《國內外顛覆性技術研究進展跟蹤與研究方法總結》孫永福等
來源:海空科訊