全球军事强国攻关国防战略前沿技术——先进制造、动力与能源
日期:2024-08-08 23:45:16   来源:数据传输类

  世界主要军事强国一直将国防先进的技术视为大国博弈的战略需要和提升国家科学技术创新能力的重要途径,采取各种有力举措积极谋划、引领和推动前沿技术发展,取得了一系列重要成果,为保持和增强各自的军事能力提供了重要支撑。

  2017年,世界主要国家继续加强对战略前沿技术和基础科技的投资和重视,部分领域取得重大进展和突破,加快军事应用进程。

  国防先进制造技术的应用突破将对确保武器装备产品质量、缩短研制生产周期、降造维护成本、提高战技性能指标、变革武器装备研制生产方式产生重大影响,因此,近年来主要国家积极布局和推进以增材制造、智能制造等为代表的先进制造技术。

  4月,继美国国防部发布《增材制造联合路线图》之后,欧洲防务局开展“增材制造可行性研究与技术示范”项目,加速推进增材制造技术在战场关键领域的应用,或将推动其成为军事装备发展的新引擎。6月,俄罗斯高级研究基金会在“技术工业-2017”论坛期间召开增材制造技术大会,明白准确地提出重点推进设备、原材料的研制生产,制定规范文件及行业标准,应用软件开发,加快培育增材制造领域专业人才等发展策略。在增材制造技术军事应用方面,美国陆军验证增材制造武器和弹药零部件的可行性,直接金属激光烧结增材制造榴弹发射器及测试射弹首次成功通过测试;美海军首次采用大面积增材制造技术制造长约9.14米的碳纤维复合材料潜艇艇体;美空军采取了激光粉末床熔融工艺制造首个军用卫星铝合金零件。

  智能制造是利用现代传感、网络、自动化、人工智能等技术,实现设计制作的完整过程和制造装备的智能化。2017年,美国“国家制造创新网络”、德国“工业4.0”、俄罗斯4.0数字化工业制造方案、日本“机器人新战略”等智能制造战略都在稳步推进落实,促进智能制造技术的快速发展。

  动力和能源技术是确保和提升装备性能的核心和关键技术,当前,各国都在积极寻求新途径,发展新型动力和能源技术。

  9月,美国DARPA授予轨道ATK公司“先进全状态发动机”合同,为未来飞行速度超过5马赫的高超声速飞机和导弹研发全尺寸、可重复使用的“涡轮基组合循环”发动机,并对该系统来进行地面演示验证。轨道ATK公司将通过寻求商业先进喷气涡轮发动机和冲压发动机/超燃冲压发动机技术,并结合两种技术来研发TBCC系统,以更快实现技术突破。

  美海军2011年真正开始启动大排水量无人潜航器燃料电池创新性海军样机项目,预计2018财年开展系统集成和水下试验,届时技术成熟度将达到6级。美海军希望借助这一个项目,将无人潜航器续航力延长至70天。美海军2015年启动“前沿部署能源与通信基地”创新性海军样机项目,设想在约3千米深的海底布设少数的能源补给点,这些补给点的连线可绵延数百千米,寿命超过20年。潜航器在这条线上执行任务时,就如同汽车在高速上行驶,能源补给点则如同高速公路上的加油站,潜航器可在补给点补充能源并中转数据,保障了水下长航时、远航程作业。日本海上自卫队2月下水的最新一艘苍龙级潜艇“赤龙”号采用全新的AIP动力驱动。由日本三菱等军工企业研发的燃料电池+驱动电机+锂电池+隔音降噪的“氢电混动”技术军用化已接近量产状态,2021年日本海上自卫队潜艇将迈入“氢电混动”驱动的全新潜艇时代。

  前沿技术是军事能力发展的先导和源泉,能物化出全新的武器系统,生成前所未有的作战能力或颠覆未来的作战样式。2017年,各国持续强化有关技术攻关。

  6月,美国劳伦斯·伯克利国家实验室完成螺旋声波多路复用技术陆上实验,首次验证了螺旋声波信号高效并行传输技术可行性。螺旋声波多路复用技术是指利用螺旋声波在相同频率下互不干扰的特性,将多路(信道)声波信号叠加形成复合声波信号实现并行传输。与现有水声通信相比,可使水下通信速率提升8倍。该研究突破了螺旋声波信号高效并行传输技术,为破解远距离水声通信速率低的难题提供了新途径。11月,日本首次在真实海洋环境下完成水下移动物体间蓝绿激光无线通信。

  7月,俄罗斯研制出世界首个机载射频-光子雷达收发组件样机。该样机工作频率为100吉赫兹,利用基于光子的射频发生器、模数转换器、接收器等组件,产生超宽带射频信号,突破传统微波雷达性能极限,实现超远距离、超高精度、超大范围的目标识别,可探测500千米外飞机,并生成高清三维图像。该射频-光子雷达将部署于俄罗斯第六代战斗机,并与机载多光谱系统协作,明显提升战机目标识别能力。

  11月,IBM公司宣布研发出50量子位的量子计算原型机,这是迄今国际上性能最强的量子计算原型机。量子计算机利用量子的相干叠加原理,具有强大的原生并行计算能力,目前,求解一个亿亿亿变量的方程组需要100年,而使用一台万亿次的量子计算机只需要0.01秒,且功耗差距达到数十万倍。IBM公司表示,将致力于推进量子计算在美“军事云”工程中的应用,有望解决海量数据处理难题,支撑先进武器装备研制和复杂密码破译,提高战场态势感知和决策能力。

  5月,俄罗斯量子中心和俄罗斯科学院的研究人员测试了首个量子区块链系统,并在俄罗斯最大的银行——Gazprom银行成功进行了演示验证。该系统将量子加密技术引入区块链,能够监测任何干扰和窃听,确保信息安全稳定传输,弥补了当前区块链系统有可能会被量子计算机破译的漏洞,成为目前理论上不可攻破的网络安全体系。俄罗斯研发的量子区块链技术,是区块链技术与量子信息技术的一次成功结合,为区块链网络的军事安全通信奠定基础,对现有的信号截获、破译、侦收等手段带来颠覆性影响。