中國軍事科技與軍事裝備的自主創(chuàng)新

周啟煌

我國軍事科技與裝備的科研創(chuàng)新是全國各領(lǐng)域科研創(chuàng)新的重要組成部分。自改革開放以來，國家不斷加強(qiáng)對科技研究戰(zhàn)線的投入。以2006年為例，按美元計(jì)算，我國在科技研究上的總投入已達(dá)到600億美元之巨，當(dāng)年世界排名第3。為了按照科學(xué)規(guī)律實(shí)現(xiàn)對科技領(lǐng)域的管理，國家按一定的序列對科研項(xiàng)目的類別進(jìn)行了劃分。它們是國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(理論研究和自由探索)，國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃亦稱973項(xiàng)目(重大理論專題研究是其重要組成)，國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃，亦稱863項(xiàng)目，國家科技重大專題項(xiàng)目(已知有“神舟”載人飛船、“嫦娥”探月工程等，國務(wù)院2009年5月13日又公布了大型飛機(jī)等11項(xiàng)國家科技重大專項(xiàng))。國家在這些科研平臺上，為包括軍事領(lǐng)域在內(nèi)的各領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展規(guī)劃了一條宏偉的科技發(fā)展途徑。例如2006年我國還需耗巨資從國外購買大量的盾構(gòu)機(jī)以滿足國內(nèi)基礎(chǔ)施工的需要，但經(jīng)過我國科技界的努力，到2008年初，我國的盾構(gòu)機(jī)就已研制出來，而且還可出口，近來又自主研制完成具有世界先進(jìn)水平、直徑達(dá)22米的巖層挖掘機(jī)。

民用技術(shù)與裝備如此，軍事技術(shù)與裝備的發(fā)展更是如此。尤其是我國軍事技術(shù)與裝備的科研創(chuàng)新還面臨著困難的外部環(huán)境，即由于眾所周知的原因，可參考的技術(shù)與資料極其缺少，主要的研究途徑只能是自主創(chuàng)新。而且這一創(chuàng)新，還應(yīng)是全過程的，即包括理論研究，技術(shù)研究，相應(yīng)武器裝備的研制直到該武器裝備的綜合技術(shù)保障的研究等。

為了集全國之力，加速國家民用裝備與武器裝備的現(xiàn)代化，世界各國都十分重視軍事領(lǐng)域與民用領(lǐng)域的“軍民結(jié)合”，而且在不同的發(fā)展階段還分別存在著“軍轉(zhuǎn)民”或“民轉(zhuǎn)軍”的問題。前蘇聯(lián)的后期，正是由于“軍轉(zhuǎn)民”的不暢，曾形成了嚴(yán)重的社會(huì)問題。而我國現(xiàn)時(shí)也存在著“民轉(zhuǎn)軍”的必然趨勢，這一過程雖然也受到某些習(xí)慣的慣性滯后。但國務(wù)院將國防科技工業(yè)局歸并到工信部后，軍民結(jié)合就成為部內(nèi)的調(diào)控問題定會(huì)加速推進(jìn)這一過程。例如在天津?yàn)I海新區(qū)研制大推力火箭、在上海和西安研制大型飛機(jī)。在北京順義研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)等，均是軍民結(jié)合的大舉措。

開展軍事技術(shù)與裝備科研項(xiàng)目的技術(shù)途徑

我國從建國到現(xiàn)在，出現(xiàn)過兩條研制武器裝備的技術(shù)途徑。

“技術(shù)儲(chǔ)備”的技術(shù)途徑

建國后的前30年，武器裝備的研制及相應(yīng)軍事技術(shù)的研究，主要以前蘇聯(lián)的武器為參考系。這一時(shí)期研制武器系統(tǒng)的主要技術(shù)途徑為“技術(shù)儲(chǔ)備”，即以未來武器裝備的發(fā)展為目標(biāo)，先期開展大范圍的技術(shù)研究，并儲(chǔ)備其研究成果，以待未來研制武器裝備之需。這樣的研究途徑對大型武器裝備的主體是有效的。當(dāng)前俄羅斯從前蘇聯(lián)繼承了這樣的途徑發(fā)展自己的武器裝備，并一直在大型武器的主體上處于世界的領(lǐng)先水平。但“技術(shù)儲(chǔ)備”的研究途徑存在明顯的缺陷，這主要表現(xiàn)在，先進(jìn)技術(shù)的推廣應(yīng)用本來不存在行業(yè)界限，但是以軍事裝備為目的的技術(shù)研究很容易將軍事技術(shù)與民用技術(shù)割裂開來，而且軍事裝備的研究費(fèi)用十分浩大，甚至達(dá)到國力難支的程度，這正是前蘇聯(lián)為了保持其超級大國的軍事地位，雖然軍事上可以抗衡美國，但國民經(jīng)濟(jì)卻十分落后的重要原因。目前，“技術(shù)儲(chǔ)備”也還是我國武器裝備研制的技術(shù)途徑之一。例如我國所開展的殲擊機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的研制就具有技術(shù)儲(chǔ)備的含意。而且我國許多深受“技術(shù)儲(chǔ)備”研究途徑之苦的軍工行業(yè)，在國家提出“軍轉(zhuǎn)民”正確方針的指引下，也已完全走上了“軍”、“民”雙豐收的全新發(fā)展道路，并在某些領(lǐng)域繼續(xù)享有“技術(shù)儲(chǔ)備”所帶來的優(yōu)勢。

“系統(tǒng)集成”的技術(shù)途徑

“技術(shù)儲(chǔ)備”需要有歷史的積累，不是多數(shù)單位的所長，只能在少數(shù)技術(shù)領(lǐng)域上采用這種方式。而當(dāng)前在大多數(shù)情況下，則要采用近年興起并行之有效的另一重要的技術(shù)途徑——“系統(tǒng)集成”，來開展軍事技術(shù)與軍事裝備的研究?！跋到y(tǒng)集成”原本是一種指導(dǎo)電子信息系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的方法和策略，這里所提的“系統(tǒng)集成”，不是單指它的定義與含意，主要著眼于它的社會(huì)效應(yīng)以及這種效應(yīng)對我國軍事技術(shù)與軍事裝備發(fā)展的重要作用。我國當(dāng)前軍事及武器裝備現(xiàn)代化的重要任務(wù)，主要是現(xiàn)代化戰(zhàn)場電子信息化系統(tǒng)的建設(shè)與改造，以及各種作戰(zhàn)平臺電子信息系統(tǒng)的研制與改造。完全應(yīng)該采用系統(tǒng)集成的技術(shù)途徑，加快戰(zhàn)場電子信息化建設(shè)，并研制出滿足現(xiàn)代軍事需求的新型軍事裝備。

進(jìn)入20世紀(jì)70、80年代，在美、歐一些國家的引領(lǐng)下，計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)得到高速發(fā)展。這些技術(shù)首先都是以民用技術(shù)為發(fā)端的，并迅速改變著世界高端工業(yè)產(chǎn)品的面貌。特別是這一技術(shù)改造的觸角已迅速深入到軍事領(lǐng)域，在不同的軍事技術(shù)領(lǐng)域分別出現(xiàn)了“航空電子學(xué)”、“車輛電子學(xué)”和“船舶電子學(xué)”等新型學(xué)科。這實(shí)際上是世界范圍內(nèi)的一次“民轉(zhuǎn)軍”的過程，西方各軍事大國的大型軍事系統(tǒng)和各種大型武器裝備在這一背景下，通過“系統(tǒng)集成”的途徑，實(shí)現(xiàn)了信息化改造，提升到現(xiàn)代化的戰(zhàn)技水平。

通過美國F-22“猛禽”戰(zhàn)斗機(jī)的研制過程，可以說明以“系統(tǒng)集成”的技術(shù)途徑實(shí)現(xiàn)“民轉(zhuǎn)軍”的過程。F-22的電子信息系統(tǒng)在當(dāng)時(shí)無疑是最先進(jìn)的，除了大量采用民用標(biāo)準(zhǔn)和民用器件糾，也由美國Intel公司研制生產(chǎn)了一枚專用的核心處理器“Intel i960MX”芯片。但是F-22畢竟有一個(gè)研制、試用過程，而需要面向市場不斷發(fā)展的Intel公司，卻無法保持該專用芯片的長期供應(yīng)，已于2005年停止了該芯片的生產(chǎn)，使F-22的生產(chǎn)和技術(shù)更新受到很大影響。因此，后來的F-35戰(zhàn)斗機(jī)就全部采用了民用標(biāo)準(zhǔn)和民用器件，完全按“系統(tǒng)集成”的模式進(jìn)行飛機(jī)的研制。

我國軍事正處于新的軍事變革時(shí)期，軍事技術(shù)與裝備的創(chuàng)新和改造任務(wù)將是大量和艱巨的，而且主要屬于電子信息系統(tǒng)的范疇，它的基礎(chǔ)技術(shù)或基本組件又大都蘊(yùn)藏于民用高端商品之中。這為我們通過必要的理論研究并以“系統(tǒng)集成”的技術(shù)途徑開展現(xiàn)代化軍事裝備中的電子信息系統(tǒng)的科研工作提供了可能，這正是“系統(tǒng)集成”的重要意義。

采用“系統(tǒng)集成”的技術(shù)途徑，通過“民轉(zhuǎn)軍”提高軍事裝備現(xiàn)代化水平的過程，在我國遠(yuǎn)未結(jié)束，國內(nèi)不少著名專家已多次聯(lián)名呼吁，提倡“民轉(zhuǎn)軍”的軍事現(xiàn)代化發(fā)展之路。為加速我國軍事系統(tǒng)與軍事裝備現(xiàn)代化的進(jìn)程，工業(yè)信息化部所屬的國家國防科技工業(yè)局必然要承擔(dān)起推進(jìn)“軍民結(jié)合”的重要任務(wù)。

我國軍事科技與軍事裝備的自主創(chuàng)新

加強(qiáng)武器系統(tǒng)的理論研究是促進(jìn)我國武器裝備創(chuàng)新發(fā)展的必由之路

這一命題所顯示的發(fā)展模式是加強(qiáng)軍事裝備的理論研究并以“系統(tǒng)集成”的技術(shù)途徑實(shí)現(xiàn)我國軍事科技與軍事裝備的自主創(chuàng)新。當(dāng)然先進(jìn)的理論研究成果，并不能代表裝備實(shí)體的先進(jìn)，因?yàn)閺睦碚摮晒窖b備的創(chuàng)新還有很長的路要走。可是

理論研究卻可以找到裝備發(fā)展的突破口，是我國當(dāng)前發(fā)展武器裝備的必由之路。國家將屬于理論研究的自然科學(xué)基金項(xiàng)目和973的理論專題項(xiàng)目列為國家重要科研項(xiàng)目序列的前兩位，彰顯了自主創(chuàng)新這一發(fā)展途徑的重要性。

前蘇聯(lián)和俄羅斯在大型武器主體的理論研究上是領(lǐng)先于歐美的，即使在基礎(chǔ)部件不占優(yōu)勢的情況下，也能保持大型武器系統(tǒng)總體性能的領(lǐng)先地位。比較典型的事例是1976年9月6日前蘇聯(lián)“米格-25”殲擊機(jī)叛逃至日本的事件。當(dāng)時(shí)“米格-25”殲擊機(jī)是世界上總體性能最先進(jìn)的殲擊機(jī)，作為日本盟國的美國如獲至寶，派了大批專家前去進(jìn)行解剖分析。結(jié)果大失所望，其組成部件大多落后于美國。這一事件充分證明，系統(tǒng)理論研究的領(lǐng)先，可以彌補(bǔ)基礎(chǔ)技術(shù)及基礎(chǔ)部件水平的不足，使武器系統(tǒng)總體性能具有世界先進(jìn)水平。

大型武器系統(tǒng)如此，那么，在歐美一直占優(yōu)的電子信息系統(tǒng)方面，是否也能如此呢，結(jié)論是，只要善于分析和付出艱苦的努力，在許多方面都是可能的。以陸戰(zhàn)平臺的坦克為例，它原來只是陸軍在進(jìn)攻與防御戰(zhàn)斗中的中堅(jiān)力量，而由于車載電子信息系統(tǒng)的迅速發(fā)展，它在現(xiàn)代戰(zhàn)場上的作戰(zhàn)功能與作戰(zhàn)模式又都將浴火重生地得到擴(kuò)充。這里就以陸戰(zhàn)平臺電子信息系統(tǒng)為背景來探討自主創(chuàng)新的發(fā)展道路。

控制陸戰(zhàn)平臺非制導(dǎo)武器進(jìn)行射擊的系統(tǒng)稱為火控系統(tǒng)，是陸戰(zhàn)平臺電子信息系統(tǒng)中最重要的功能系統(tǒng)。當(dāng)我們探討火控系統(tǒng)的發(fā)展時(shí)，發(fā)現(xiàn)世界范圍內(nèi)，火控系統(tǒng)的理論研究明顯落后于實(shí)體系統(tǒng)的發(fā)展這對火控系統(tǒng)的發(fā)展非常不利，不僅是系統(tǒng)的戰(zhàn)技性能受到很大影響，其造價(jià)也因之居高不下。這一現(xiàn)象的形成，主要是國外軍事裝備已高度商品化，只注意系統(tǒng)技術(shù)的先進(jìn)性，而忽視了系統(tǒng)理論研究的導(dǎo)向作用。

在我國基礎(chǔ)技術(shù)還處于相對落后的情況下，加強(qiáng)陸戰(zhàn)平臺火控系統(tǒng)與指控系統(tǒng)等的理論研究，正是促進(jìn)我國火控系統(tǒng)、指控系統(tǒng)等趕超世界先進(jìn)水平的突破口。在我國相關(guān)科技界的共同努力下，我國陸戰(zhàn)平臺火控系統(tǒng)、指控系統(tǒng)等的理論研究已形成體系與規(guī)模，并逐漸具有了我國的優(yōu)勢。主要有：

(1)首先建立了現(xiàn)代數(shù)字火控系統(tǒng)的理論體系，并以裝備的發(fā)展為牽引，將其延伸到戰(zhàn)車火控、指控系統(tǒng)和陸戰(zhàn)平臺電子信息系統(tǒng)。

(2)突破世界性難題，我國首先實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模型和模態(tài)的實(shí)時(shí)辨識，為火控系統(tǒng)的深化發(fā)展，提供了新的途徑。

(3)對實(shí)現(xiàn)陸戰(zhàn)平臺信息化至關(guān)重要的“全數(shù)字化目標(biāo)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)”，在世界范圍內(nèi)遲遲未能面世的情況下，我國首先完成該系統(tǒng)樣機(jī)的研制。

(4)在我國建立陸戰(zhàn)平臺電子信息系統(tǒng)理論體系的過程中，創(chuàng)造出一種新的控制思想，即在理論上實(shí)現(xiàn)了多種控制誤差的融合。按這一理論設(shè)計(jì)的控制器，可實(shí)現(xiàn)多種控制功能的融合。在火炮控制器和瞄準(zhǔn)線控制器中，原有1+N的復(fù)雜結(jié)構(gòu)模式，都被1+1的結(jié)構(gòu)模式所代替，其中功能擴(kuò)充數(shù)N已達(dá)到3～5的水平。這一理論上的突破，可大幅提高我軍陸戰(zhàn)平臺電子信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平。

(5)完成了機(jī)動(dòng)平臺浮動(dòng)措載系統(tǒng)動(dòng)力特性仿真理論的研究。浮動(dòng)措載系統(tǒng)是決定機(jī)動(dòng)平臺主要戰(zhàn)技性能的核心系統(tǒng)，它的動(dòng)力特性仿真一直處于空白，嚴(yán)重影響了大型武器系統(tǒng)的研制。我國提出了運(yùn)行剖面動(dòng)力特性的仿真的理論與技術(shù)途徑，可低成本研制出多功能的仿真系統(tǒng)，既可進(jìn)行系統(tǒng)和部件的先期技術(shù)演示，又可在這一高精度的動(dòng)力特性仿真環(huán)境中，利用已建立的多個(gè)高精度模型，進(jìn)行系統(tǒng)戰(zhàn)技性能的定量評估。

這些理論成果的取得，為我國陸戰(zhàn)平臺電子信息系統(tǒng)開辟了具有中國特色的發(fā)展空間，定將促進(jìn)我國陸戰(zhàn)平臺電子信息系統(tǒng)的長足發(fā)展。

全數(shù)字化目標(biāo)自動(dòng)跟蹤火控系統(tǒng)的自主創(chuàng)新

具體到目標(biāo)自動(dòng)跟蹤式火控系統(tǒng)，它是陸戰(zhàn)平臺最先進(jìn)的火控系統(tǒng)，也是各國優(yōu)先發(fā)展的電子信息系統(tǒng)。世界范圍內(nèi)從20世紀(jì)80年代起，西方各個(gè)軍事大國(美、德、英等)最早開始了目標(biāo)自動(dòng)跟蹤式火控系統(tǒng)的研究，但至今也未能在坦克上正式裝備全數(shù)字化目標(biāo)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，突出地反映了研制這類系統(tǒng)所具有的理論難度和技術(shù)難度。

雖然日本、以色列等國已宣稱在坦克上裝備了該系統(tǒng)，但那只是利用目標(biāo)自動(dòng)跟蹤單一控制功能的簡易系統(tǒng)，遠(yuǎn)未發(fā)揮該系統(tǒng)可融合各種信息化技術(shù)的先天優(yōu)勢。按當(dāng)前的軍事需求和理論與技術(shù)上的可行性而言，陸戰(zhàn)平臺全數(shù)字化目標(biāo)自動(dòng)跟蹤火控系統(tǒng)，應(yīng)同時(shí)具有目標(biāo)多維信息的數(shù)字采集、多目標(biāo)自動(dòng)跟蹤，跟蹤過程目標(biāo)狀態(tài)的濾波與預(yù)測、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模型的實(shí)時(shí)建模、包括解算命中問題在內(nèi)的目標(biāo)信息處理以目標(biāo)信息為基礎(chǔ)的先進(jìn)控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)等多項(xiàng)創(chuàng)新功能。它顯然是未來陸戰(zhàn)平臺電子信息系統(tǒng)的主系統(tǒng)，研制這一重要系統(tǒng)的關(guān)鍵理論與技術(shù)有三：

目標(biāo)狀態(tài)信息的數(shù)字采集

實(shí)現(xiàn)目標(biāo)多維狀態(tài)信息的數(shù)字采集，是進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計(jì)的第一步?？稍谶\(yùn)動(dòng)的陸戰(zhàn)平臺中它卻成為不易解決的技術(shù)難題。原因是目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)是在以地面參考物為基準(zhǔn)的直角坐標(biāo)中定義的，對目標(biāo)運(yùn)動(dòng)位移的測量也應(yīng)是以基準(zhǔn)點(diǎn)為基礎(chǔ)的測量。但是陸戰(zhàn)平臺火控系統(tǒng)中只有旋轉(zhuǎn)的球坐標(biāo)，在跟蹤目標(biāo)的過程中無法對地面基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定，因而也無法建立統(tǒng)一的觀測方程。每次只能測量目標(biāo)的相對運(yùn)動(dòng)量，還需配合以復(fù)雜的測量的信息處理才可解決，其測量精度與信息處理算法的先進(jìn)性關(guān)系很大，這常常成為制約全系統(tǒng)精度的關(guān)鍵。

機(jī)動(dòng)目標(biāo)的動(dòng)態(tài)建模

關(guān)于機(jī)動(dòng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的建模是現(xiàn)代和未來陸戰(zhàn)平臺火控系統(tǒng)都無法回避的重大問題。世界范圍內(nèi)坦克低速段的平均加速度已達(dá)1.5米/秒²，美國新型履帶式樣車更提高到1.9米/秒²以上。陸戰(zhàn)平臺在戰(zhàn)場上的“規(guī)避戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作”就是以低速段的加速性能為基礎(chǔ)的，如果仍按勻速直線運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)模型進(jìn)行射擊，其方向射角誤差可達(dá)1～3毫弧度以上，是火控系統(tǒng)最大的射擊誤差源，它們的存在導(dǎo)致了命中率的降低。

實(shí)現(xiàn)目標(biāo)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的全數(shù)字化設(shè)計(jì)，解決機(jī)動(dòng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模型的動(dòng)態(tài)建模，應(yīng)是首要的任務(wù)。國外一直認(rèn)為無法辨識而放棄了努力。而在我國科技人員的不懈努力下，終于實(shí)現(xiàn)了“參數(shù)辨識”模型實(shí)時(shí)辨識上的重大突破。如果在我國的陸戰(zhàn)平臺全數(shù)字化目標(biāo)自動(dòng)跟蹤火控系統(tǒng)中，最終能夠?qū)崿F(xiàn)“參數(shù)辨識”模型的實(shí)時(shí)辨識，那將是具有世界意義的性能突破。

目標(biāo)的信息處理與先進(jìn)控制技術(shù)的設(shè)計(jì)

前兩項(xiàng)實(shí)際是本系統(tǒng)深度的理論研究問題，本類問題則是全數(shù)字化目標(biāo)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。即目標(biāo)信息處理的算法設(shè)計(jì)和先進(jìn)的控制技術(shù)設(shè)計(jì)，它包含有豐富的內(nèi)涵，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主體。而且某一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的成功解決，都將映射出某一戰(zhàn)技指標(biāo)的突破。例如，多目標(biāo)自動(dòng)跟蹤中目標(biāo)間快速切換控制的質(zhì)量、瞄準(zhǔn)線對跟蹤線的跟蹤控制精度、瞄準(zhǔn)線的穩(wěn)定精度、跟蹤線對機(jī)動(dòng)目標(biāo)的跟蹤精度，當(dāng)然也包括目標(biāo)信息的采集精度、目標(biāo)“參數(shù)辨識”模型的辨識精度以及對目標(biāo)射擊諸元的解算精度，無一不與目標(biāo)的信息處理及先進(jìn)控制技術(shù)的總體設(shè)計(jì)有關(guān)。

結(jié)語

上述所提及的關(guān)鍵理論與關(guān)鍵技術(shù)，我國均取得了突破性的進(jìn)展，由此應(yīng)增強(qiáng)沿著這一自主創(chuàng)新方向繼續(xù)努力的信心。當(dāng)然上述的內(nèi)容還只是一個(gè)“個(gè)例”，只能說明我國和西方各國一樣，也在同步地進(jìn)行該系統(tǒng)的研究和發(fā)展。不過我國在基礎(chǔ)器件和系統(tǒng)工程化上的某些差距依然存在，今后只有全國各部門堅(jiān)持不懈地共同努力，才能進(jìn)一步加快我國軍事系統(tǒng)與軍事裝備現(xiàn)代化的步伐。