空基信息化作战平台

三、空基信息化作战平台

空基信息化作战平台是指以领空为基点的信息化作战平台,主要包括各种军用飞机、军事航空器等。军用飞机指用于直接参加战斗、保障战斗行动和军事训练的飞机的总称,主要包括轰炸机、战斗机、反潜巡逻机、武装直升机、侦察机、预警机、电子对抗机、无人机、水上飞机、军用运输机、空中加油机和教练机等。它的武器系统主要可装航炮和携带导弹、火箭、炸弹和鱼雷等武器,用于攻击空中、地面、水面或水下目标。飞机大量用于作战,使战争由平面发展到立体空间,对战略战术和军队组成等产生了重大影响。

(一)空基信息化作战平台的应用

飞机最初用于军事主要是用于侦察,偶尔也用于轰炸地面目标和攻击空中敌机。一战期间,出现了专门为执行某种任务而研制的军用飞机,例如,主要用于空战的歼击机,专门用于突击地面目标的轰炸机和用于直接支援地面部队作战的强击机。二战前夕,单座单发动机歼击机和多座双发动机轰炸机,已经大量装备部队。20世纪30年代后期,具有实用价值的直升机问世。二战中,俯冲轰炸机和鱼雷轰炸机得到广泛使用,还出现了可长时间在高空飞行、有气密座舱的远程轰炸机,例如美国的B-29。英、德、美等国把雷达装在歼击机上,专用于夜间作战。执行电子侦察或电子干扰任务的电子对抗飞机,以及装有预警雷达的预警机也开始使用。二战中后期,有的歼击机的飞行速度已达750千米/小时左右,升限约12000米,接近活塞式飞机的性能极限。二战后期喷气式歼击机开始用于作战。目前,世界主要国家军用飞机发展的一个重点是直接用于作战的飞机大多向多用途方向发展,各种机型之间差别日益缩小。

1.歼击机(战斗机)

歼击机指用于歼灭空中敌机和飞航式空袭兵器的飞机,亦称战斗机,旧称驱逐机。其特点是机动性好、速度快、空战火力强,是航空兵进行空战的主要机种。歼击机还可用于执行对地攻击任务。

(1)中国歼-10B。歼-10B在歼-10的基础上改进提升,改进的关键点在于:机头下方的进气道进行了重新设计;雷达罩改成较长的扁圆形,据称里面为一台有源相控阵雷达;风挡前加装了光电瞄准传感器(红外搜索与跟踪设备和激光测距仪),垂直尾翼上新增了一个电子警告或对抗系统整流罩。歼-10B将携带与歼-10相同的一系列空对空和空对地攻击武器,包括一个新型双导弹复合挂架,能够携带霹雳-12空空导弹。更强大的有源相控阵雷达也许还能使歼-10B使用一种更大型的新型空对空导弹以及新型CM-400AKG超音速对地攻击/反舰导弹。歼-10B还采用了多项世界先进水准的机载设备,比如美军在F-35上才使用的头盔式显示系统,以及红外搜索和跟踪系统等。新生产的歼-10B仍与歼-10一样使用俄罗斯的AL-31FN涡轮风扇发动机。主要参数:机长16.43米,机高5.43米,翼展9.75米,全机空重8840千克,发动机推力135千牛,最大起飞重量19277千克,最大速度2.0马赫(高空)、1马赫(低空),作战半径1200千米,最大航程3500千米,载弹量7000千克。2018年11月6日,在第十二届中国国际航空航天博览会(珠海航展)上,装配国产大推力矢量发动机的歼-10B战机首次公开亮相,并多次完成眼镜蛇机动,成为目前世界上唯一一架能够完成眼镜蛇机动的鸭式布局单发战机。

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图5-7 中国歼-10B战斗机

(2)中国歼-20隐形战斗机。歼-20是由成都飞机设计研究所设计、成都飞机工业集团生产的单座、双发、鸭式气动布局重型隐形战机。2018年2月9日,中国空军新闻发言人发布消息,歼-20开始列装空军作战部队。

歼-20是中国自主研制的第五代战斗机,侧弹仓可各携带1枚导弹,主弹舱拥有六个挂架,可携带6枚导弹。歼-20装有外挂点,可在牺牲隐身能力的情况下加大带弹量。据国内雷达科研单位资料透露,歼-20得益于充足的头部空间,有源相控阵雷达的T/R组件达2000到2200个之多,发射功率在24千瓦,全球最大!完全能保证在F22战斗机探测范围外首先发现其踪迹。有源相控阵雷达探测距离达200千米,且同时跟踪30个目标,并可攻击其中4~6个目标。主要参数:乘员1人,长度20.3米,翼展12.88米,高度4.45米,空重17000千克,最大起飞重量39000千克,最大飞行速度2.8马赫,实用升限20000米,最大航程6500千米,最大转场航程11500千米,作战半径2200千米。

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图5-8 中国歼-20隐形战斗机

(3)俄罗斯苏-57战斗机。苏-57最大起飞重量为35吨,超音速巡航速度可达1450千米/时,最高时速2600千米,作战半径1200千米,战斗载荷可达6吨,具备空中格斗和对地攻击能力。它具备隐身性能好、起降距离短、超机动性能、超音速巡航等特点,能实现飞行性能和隐身性能的良好结合。

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图5-9 俄罗斯苏-57战斗机

(4)俄罗斯苏-35战斗机。这是俄罗斯苏霍伊设计局在苏-27战斗机的基础上研制的深度改进型单座双发、超机动性多用途战斗机。作为苏霍伊战机家族中的巅峰设计,苏-35采用了两台117S矢量引擎作为动力,这种可以调整喷口方向的先进发动机赋予了苏-35极强的机动性能,可以轻易完成诸如“落叶飘”“普加乔夫眼镜蛇机动”之类的战术动作。其机头内配备了一台“雪豹-E”无源相控阵雷达,对传统第三代战机的探测距离高达400千米,在探测精度和灵活性等方面也远胜于传统的多普勒脉冲雷达。除此之外,苏-35在两侧机翼和机腹下方总共设置了12个武器挂点,载弹量高达8吨,能够同时兼容并使用各型精确制导武器。苏-35的另一大亮点就是机头处配备了OLS-35红外探测系统,其使用了红外成像等技术,能够将目标画面直接投放到座舱显示屏当中,对于空中和地面单位都有较好的探测能力。在空战方面,OLS-35红外探测系统对于传统三代战机的迎头探测距离为35千米,对于追尾目标则可达到90千米的侦测范围。在现代空战体系当中,战机开启雷达搜索目标的同时也会暴露自身信息,因此,诸如OLS-35这种红外探测系统的意义就得以体现出来。

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图5-10 俄罗斯苏-35战斗机

(5)美国F-35“闪电”Ⅱ隐身战斗机。F-35战斗机于2001年10月进入系统开发试验阶段,2006年12月15日首次试飞。美国F-35“闪电”Ⅱ隐身战斗机(以下简称F-35战斗机)的技术特点有:具有廉价耐用的隐身技术,维护成本较低;使用了先进的数据交换网络;综合的航电设备与感应器融合,可大幅增加飞行员的状态感知和目标识别与武器投射的能力,并能快速地传输讯息到其他的指挥及控制节点。此外,F-35战斗机还是第一款用头盔显示器完全替代抬头显示器的战斗机。F-35战斗机的隐身设计借鉴了F-22战斗机的很多特性,其雷达反射面积的分析和计算就是采用了整机计算机模拟,所以它比早期的F-117A的分段模拟更先进。

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图5-11 美国F-35“闪电”Ⅱ隐身战斗机

2.轰炸机

轰炸机指专门用于对地面、水面目标实施轰炸的飞机。它具有突击力强、航程远等特点,是航空兵实施空中突击的主要机种。按载弹量分为重型轰炸机(10吨以上)、中型轰炸机(5~10吨)和轻型轰炸机(3~5吨),按航程分为远程轰炸机(8000千米以上)、中程轰炸机(3000~8000千米)和近程轰炸机(3000千米以下);按遂行任务的范围分为战略轰炸机和战术轰炸机。轰炸机的武器系统包括机载武器和机载火力控制系统。机载武器有常规炸弹、核弹、鱼雷、空地导弹、空舰导弹和航炮等。新型火力控制系统可保障轰炸机具有全天候轰炸能力,并提高轰炸精度。电子设备包括通信设备、自动驾驶仪、地形跟随雷达、领航设备、电子对抗系统和全向警戒系统等,主要用以保障远程飞行和低空突防。现代轰炸机还装有受油设备,可进行空中加油,以增加航程和续航时间。

(1)中国轰-6K轰炸机。这是我国自行改进设计的新型中程轰炸机,可挂载多型空地导弹、精确制导炸弹和航空炸弹,作战半径大、载弹量大,具备远程奔袭、大区域巡逻、防区外打击能力,由于改进了发动机和武器、雷达等系统,因此飞得更远,打击的范围更大、打击精度也更高。最大飞行重量:95吨;最大载弹量:15吨;最大航程:9500千米;最大作战半径:4000千米左右,可打击6000千米外的地面固定目标;一次发射量:108枚炸弹,每架轰-6K可一次性挂载6枚长剑-10导弹,轰6K的最大突防速度应该维持在0.8倍音速左右。2015年9月亮相时已换装新型火控雷达和搜索雷达,取消机头透明领航员舱和颌下雷达,将原领航员舱改装为雷达设备舱,加装前视红外探测装置和GPS+“北斗”卫星导航系统。

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图5-12 中国轰-6K轰炸机

(2)美国B-2“幽灵”轰炸机。B-2“幽灵”轰炸机是一架隐身战略轰炸机,身长21.03米,高5.18米,翼展为52.43米,最大起飞重量168422公斤。机上装有4台美国通用动力公司出产的涡扇发动机。飞机在空中不加油的情况下,作战航程可达11668千米,空中加油一次则可达1.8万千米。每次执行任务的空中飞行时间一般不少于10小时,美国空军称其具有“全球到达”和“全球摧毁”的能力。最初是作为核武器运载飞机设计的,其基本的武器是B83和B61核炸弹。最大载弹量为22700千克,也可以挂载近距攻击导弹、GPS辅助制导炸弹、联合直接攻击弹药、联合防区外攻击导弹和MK82等常规炸弹等各种武器。B-2轰炸机采用翼身融合、无尾翼的飞翼构形,机翼前缘交接于机头处,机翼后缘呈锯齿形。机身机翼大量采用石墨/碳纤维复合材料、蜂窝状结构,表面有吸波涂层,发电机的喷口置于机翼上方。这种独特的外形设计和材料,能有效地躲避雷达的探测,达到良好的隐形效果。B-2轰炸机有三种作战任务:一是不被发现地深入敌方腹地,高精度地投放炸弹或发射导弹,使武器系统具有最高效率;二是探测、发现并摧毁移动目标;三是建立威慑力量。美国空军扬言,B-2轰炸机能在接到命令后数小时内由美国本土起飞,攻击世界上任何地区的目标。

3.侦察机

侦察机指专门用于从空中获取情报的军用飞机,是现代战争中的主要侦察工具之一。按遂行任务范围,可分为战略侦察机和战术侦察机。战略侦察机一般具有航程远和高空、高速飞行性能,用以获取战略情报,多是专门设计的。战术侦察机具有低空、高速飞行性能,用以获取战役战术情报,通常由歼击机改装而成。侦察机一般不携带武器,通常装有航空照相机、侧视雷达和电视、红外侦察设备,有的还装有实时情报处理设备和传递装置。侦察机可进行目视侦察、成相侦察和电子侦察。成相侦察是侦察机实施侦察的重要方法,它包括可见光照相、红外照相与感相、雷达成相、微波成相、电视成相等。典型的有美国“全球鹰”无人侦察机。它是一种自动高空远程监视侦察飞行器,服役于美国空军。它的装备有高分辨率合成孔径雷达,可以看穿云层和风沙还有光电红外线模组,提供长程长时间全区域动态监视。最大航程:22779千米,自主飞行时间:42小时,目标区上空悬停高度:5500米,导航系统:GPS全球定位、惯性导航,装备:光电高分辨率红外传感系统、CCD数字摄像机、合成孔径雷达。可以在高度65000英尺空中透过不利天气或夜间对目标进行24小时监控。“全球鹰”的雷达获取的条幅式侦察照片可精确到1米,定点侦察照片可精确到0.3米。对以每小时20到200千米行驶的地面移动目标,可精确到7千米。一次任务飞行中,“全球鹰”既可进行大范围雷达搜索,又可提供7.4万平方千米范围内的光电/红外图像,目标定位的圆误差概率最小可达20米。“全球鹰”更先进的优点是,它能与现有的联合部署智能支援系统和全球指挥控制系统联结,图像能直接而实时地传给指挥官使用,用于指示目标、预警、快速攻击与再攻击、战斗评估。它还可以适应陆海空军不同的通信控制系统,既可进行宽带卫星通信,又可进行视距数据传输通信。

4.预警机

预警机指用于搜索、监视空中或海上目标,并可指挥引导己方飞行遂行作战任务的飞机。它具有良好的探测低空、超低空目标的性能和便于机动等特点,战时可迅速飞往作战地区,遂行警戒和指挥引导任务;平时可沿边界或公海巡逻,侦察敌方动态,防备突然袭击。预警机通常由大型运输机改装而成,机身上装有带罩的雷达天线,机舱内装有预警雷达,以及敌我识别、情报处理、指挥控制,通信、领航和电子对抗等设备。预警机可在数百千米内发现、识别、跟踪数十至数百批目标,向地面或海上指挥系统提供情报,为地面防空武器系统指示目标,并引导己方飞机遂行作战任务。舰载预警机可随航空母舰进入远洋活动,扩大预警范围。

(1)中国空警-500预警机。空警-500预警机是我国自主研制的新型、中型、全天候、多传感器空中预警与指挥控制飞机。空警-500预警机以运-9运输机作为载机平台,采用背负“圆盘”预警雷达天线布局,机载雷达采用新型数字相控阵雷达,最大起飞重量可达77吨,采用4台“涡桨-6C”涡轮螺旋桨发动机,巡航速度550千米/时,航程约5700千米,具备全天候空中预警与指挥控制能力。空警-500预警机是集空中预警、指挥引导、电子侦察和情报搜集于一体的多功能飞机。

图示(https://www.daowen.com)

图5-13 中国空警-500预警机

(2)美国E-3“望楼”预警机。E-3“望楼”预警机1977年服役,为美国空军全天候远程空中预警与控制飞机,具有下视能力及在各种地形上空监视有人驾驶飞机和无人驾驶飞机的能力。机背上的雷达系统可以探测320千米的地面目标,空中目标则在更远的地方就会被发现,其抗地面杂波干扰能力强。

5.运输机

军用运输机指用于运送军事人员、武器装备和其他军用物资的飞机,具有较大的载重量和续航能力,能实施空运、空降、空投,保障地面部队从空中实施快速机动;它有较完善的通信、领航设备,能在昼夜复杂气象条件下飞行。有些军用运输机还装有自卫武器。军用运输机按运输能力分为战略运输机和战术运输机。战略运输机航程远,载重量大,主要用来载运部队和各种重型装备,实施全球快速机动。战术运输机用于战役战术范围内遂行空运任务。有的具有短距起落性能,能在简易机场起落。

(1)中国运-20重型运输机。它系我国自主研制的新一代军用大型战略运输机,最大起飞重量220吨,载重超过66吨,最大时速大于800千米/时,航程大于7800千米,实用升限13000米,可在复杂气象条件下执行各种物资和人员的长距离航空运输任务。运-20重型运输机是空军战略性、标志性装备,标志着中国大飞机设计制造能力取得突破性进展,对推进中国经济和国防现代化建设,应对抢险救灾、人道主义救援等紧急情况,提高空军战略投送能力和中国军队履行使命任务能力等具有重要意义。

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图5-14 中国运-20重型运输机

(2)美国C-5“银河”运输机和C-17“环球霸王”Ⅲ运输机。C-5“银河”运输机是美国空军现役的大型运输机。C-5运输机自动化程度相当高,货物的转载与卸下的自动化程度极高。机组乘员3~7人,座舱采用先进的数字式航空电子系统,集中显示各种信息,减轻了驾驶人员的工作强度。

C-17“环球霸王”Ⅲ战略运输机是最新型的具有高度灵活性的战略军用运输机,适应快速将部队部署到主要军事基地或者直接运送到前方基地的战略运输,必要时该飞机也可胜任战术运输和空投任务。这种固有的灵活性和性能帮助美军大为提高了全球空运调动部队的能力。

6.电子对抗飞机

电子对抗飞机指专门用于对敌方雷达、无线电通信设备和电子制导系统等实施侦察、干扰或袭击的飞机的总称。通常用其他军用飞机改装而成,分为电子侦察飞机、电子干扰飞机和反雷达飞机。电子侦察飞机,通过对电磁信号的侦收、识别、定位、分析和录取,获取有关情报。它装有宽频带的电子侦察系统。其基本工作程序是:侦察系统收到信号后,测出信号源的方位和技术参数,显示在显示器上,同时加以录取,必要时,用数据传输系统实时地将数据传送给己方指挥中心或作战部队。电子干扰飞机,主要用以对敌方防空体系内的警戒引导雷达、目标指示雷达、制导雷达、炮瞄雷达和陆空指挥通信设备等实施电子干扰,掩护航空兵突防。电子干扰飞机主要装有大功率杂波干扰机、无源干扰投放器和侦察、引导接收机。其基本工作程序是:接收机收到信号后,经计算机处理,引导施放有源和无源干扰。反雷达飞机,主要用于袭击地面防空系统的火控雷达。它装有告警引导接收系统、反雷达导弹和其他制导武器。其基本工作程序是:接收系统收到信号后,识别出雷达类型,测出其位置,发射反雷达导弹进行攻击。在海湾战争“沙漠风暴”开始之前5个小时,多国部队就派出EA-6B、EF-111、F-4G、EC-130等专用电子对抗飞机,对伊拉克境内的雷达、通信、指挥设施和防空系统进行了强烈的电磁干扰,使伊军雷达荧光屏一片“白雪”。大规模空袭发起后的头一个小时内,在前头开路的F-4G等飞机,就向伊军雷达和防空阵地发射了200余枚高速反辐射导弹,从而保障了攻击编队的安全突防。多国部队实施的“白雪”电子战,造成了伊军通信中断、雷达迷盲、指挥瘫痪、防空导弹失灵,大大提高了己方作战飞机的生存率和行动自由度。典型的有美国EA-18G“咆哮者”电子攻击机。它是在F/A-18E/F“超级大黄蜂”战斗攻击机的基础上发展起来的,可以在陆地或者航空母舰起飞时执行任务。它不仅拥有先进的电子对抗设备,还保留了原来飞机的全部武器系统。它拥有强大的电磁攻击能力,携带的ALQ-218V战术接收机和ALQ-99电子干扰吊舱可以对地空导弹雷达系统进行压制,并通过分析干扰对象的跳频图谱自动追踪其发射频率与位置,进而对信号源准确定位后,集中加以干扰。它的有效干扰距离达160千米,超过现在世界上任何防空火力的攻击范围。

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图5-15 美国EA-18G“咆哮者”电子攻击机

7.无人机

无人机指由无线电遥控设备或自备程序控制系统操纵的不载人飞机。通常是专门设计的,也有用其他飞机改装的。它结构简单,造价低廉,能完成有人驾驶飞机不宜执行的某些任务,在军事上已得到广泛应用。它可由载机携带从空中投放,也可从地面发射或起飞;可由操纵员在地面或空中利用遥控设备操纵,也可通过自备程序控制系统控制飞行。无人机有一次使用的,也有多次使用的。多次使用的无人机,可自动着陆,或用降落伞回收。

(1)中国“彩虹”7无人机。这是一款高空、亚音速、隐身无人机,是一架非常科幻的且适用于未来作战的无人机。立足于彩虹系列无人机和国内气动、隐身以及无尾飞行控制等先进技术,定位于战略级信息保障和高价值目标打击的航空装备,其能有效压缩敌方雷达的探测距离和持续压制敌方防空火力,从而大幅提升信息化的作战效能。“彩虹”7无人机成功研制,将使我国成为全球继美国之后具有长航时强突防能力的无人机国家,可满足未来对称性作战对高端隐身无人机的需求。该无人机主要性能数据为:机长10米,翼展22米,最大起飞重量13000千克,巡航高度10~13千米,巡航速度0.5~0.6马赫,最大飞行速度0.75马赫。

(2)美国空军拥有世界上最多种类的无人飞机,可以执行实地侦察、情报收集、战术打击、战略打击的任务。“扫描鹰”、MQ-1“捕食者”、MQ-8“火力侦察兵”、MQ-9“收割者”、RQ-4“全球鹰”、RQ-7“影子”、RQ-11“大乌鸦”、RQ-170“哨兵”、X-37B、X-47B等都是无人机家族中的一员。根据作战任务不同,美国空军会使用不同性能的无人机执行飞行任务。如单一执行侦察任务,范围小,时间短,派遣“扫描鹰”、RQ-11“大乌鸦”即可,这些无人机体型小,不容易受到攻击,所以能出色地完成任务;而需要执行较长时间与较大距离的任务时,则派遣MQ-1“捕食者”、RQ-4“全球鹰”更为合适;执行大气层外任务,无疑X-37B能胜任任务。

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图5-16 美国X-47B无人机

8.直升机

直升机是依靠发动机带动旋翼产生升力和推进力的航空器。它能垂直起落、空中悬停、原地转弯,并能前飞、后飞、侧飞;能在野外场地垂直起飞和着陆,不需要专门的机场和跑道,能贴近地面飞行和长时间悬停,超越障碍,或利用地形地物隐蔽活动;能吊运体积大的武器装备,不受本身容积的限制。因此,直升机在军事上得到了广泛应用,是现代军队的重要技术装备之一。直升机按旋翼数目分为单旋翼式直升机、双旋翼式直升机和多旋翼式直升机;按重量分为轻型、中型和重型直升机;按军事用途分为运输、武装、反潜、救护、通信联络等类型直升机。此外,还有无人驾驶直升机。直升机可用于士兵空降、航空火力支援、反潜搜索和攻击、航空布雷,扫雷、战场救护、侦察和观测、通信联络、空中指挥、吊装桥梁和工程设备、清除道路障碍等。

(1)中国直-10直升机。它是我国自己生产的直升机,主要是保护和配合其他飞机的起降,为空战的起降提供支援等作用。直20通用直升机,它是中国自行研制的重型武装直升机,主旋翼采用五桨叶结构,具有很好的控制性和机动性,火力强大,以反坦克作战为主要任务。侦察直升机:直-19直升机,我国自产。它的任务主要是监测各种作战情况,从而使指挥机关做出合适的判断,但它也具备攻击功能。运输直升机:米-17V-5、直-8B等。这两种直升机在功能和性能方面其实都是差不多的,它们起飞时可承受的最大重量都为13吨,内部可负荷4吨。

(2)俄罗斯卡-52“短吻鳄”多用途攻击直升机。它是共轴反转双旋翼式并列双座武装直升机。卡-52是为全天候、全天时、超低空攻击地面和水面目标而设计的。具有强大的火力,短翼翼尖挂电子干扰舱,翼下4个挂架可挂4个B-8火箭发射巢,最多80枚S-8型火箭,或最多12枚AT-12激光制导空面导弹,射程8~10千米,可穿透900毫米装甲。机身右侧装单管30毫米2A42机炮,备弹量280发。可换装的其他武器包括23毫米机炮、AA-8蚜虫或AA-11射手空空导弹、VB-32-57火箭发射巢、FAB-50炸弹。

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图5-17 俄罗斯卡-52“短吻鳄”多用途攻击直升机

(3)美国AH-64“阿帕奇”武装直升机。它是武装攻击平台系列中的一员。这些机型均装备机炮、对地火箭弹和对地导弹,尤其是AH-64拥有一流的观测/射控系统,加装的夜视系统使得该直升机在进行危险性高的夜间飞行时拥有更清晰的外部影像,便于完成任务。

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图5-18 美国AH-64“阿帕奇”武装直升机

(二)空基信息化作战平台的发展趋势

(1)为了减少或摆脱对机场的依赖,空基作战平台的起降将重点向垂直或短距离起降方向发展。

(2)提高无人机在军事上的应用,加大其在对地攻击以至空战方面的运用。

(3)在设计中将进一步重视改进机体外形和大量采用非金属材料等隐身技术。

(4)积极发展新型航空作战平台和新型机载武器,大力开发新型战略轰炸机和军用运输机。