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導(dǎo)語

2016年9月，隨著QF-4靶機結(jié)束了長達20年的裝備和使用，美國空軍最新型QF-16靶機開始登上武器測試和戰(zhàn)術(shù)演練的舞臺。該機憑借著出色的高機動能力，可以用于測試在研武器的戰(zhàn)術(shù)性能和磨礪飛行員的作戰(zhàn)技藝，承擔(dān)起新一代全尺寸靶機（FAST）的各項任務(wù)。根據(jù)最新報道，今年5月，3架QF-16靶機通過攜帶電子干擾吊艙，模擬了逼真的戰(zhàn)場環(huán)境，用于F-35戰(zhàn)斗機的戰(zhàn)術(shù)性能測試。

作為世界上最著名的第四代戰(zhàn)斗機之一，F(xiàn)-16戰(zhàn)斗機在近40多年時間里已經(jīng)承擔(dān)了空對空、空對地和科研試飛等任務(wù)，從現(xiàn)在開始將充當(dāng)起全尺寸超聲速靶機的新角色。該機可以真實地模擬當(dāng)前世界各國服役的第四代戰(zhàn)斗機，使美國空軍和美國海軍的飛行員及時體驗到空中對手的各種潛在威脅，并通過演練各種戰(zhàn)術(shù)，尋找到獲得空中優(yōu)勢的制勝之道。

測試武器需求

作為武器測試和軍事訓(xùn)練的一種無人駕駛飛行器，靶機利用遙控或者是預(yù)先設(shè)定好的飛行路徑與模式，在軍事演習(xí)或武器試射期間模擬敵軍的航空器或來襲導(dǎo)彈，為各類型導(dǎo)彈系統(tǒng)提供假想的目標(biāo)與射擊的機會。目前，利用退役高性能戰(zhàn)斗機改裝為高速大型靶機在主要軍事大國實施武器測試和戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練中不可或缺。

QF-16靶機的正式服役可以滿足美國空軍作戰(zhàn)訓(xùn)練和武器測試的長期需求。根據(jù)《美國法典》第10卷第2366節(jié)的規(guī)定，一種導(dǎo)彈系統(tǒng)在進入全面生產(chǎn)前必須接受致命性測試。與其他軍兵種不同，美國空軍裝備有退役戰(zhàn)斗機改裝的全尺寸靶機，由隸屬于第53武器評估大隊的第82靶機中隊為美國國防部行使這個職能。

自從越南戰(zhàn)爭結(jié)束后，美國空軍開始大量使用由退役戰(zhàn)斗機改裝而成的無人駕駛靶機，有意識地增強飛行員的空戰(zhàn)能力，先后裝備了PQF-102、QF-100和QF-106等型號，從1997年開始使用由F-4系列“鬼怪”戰(zhàn)斗機改裝而來的QF-4靶機，用于各種訓(xùn)練和試驗。這些靶機不僅幫助了美國空軍飛行員較好地掌握各種空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)和使用新型武器，同時還被用來測試各種新型防空武器系統(tǒng)。

20世紀(jì)90年代后期，美國空軍在評估新型武器作戰(zhàn)效能的過程中消耗了大量的QF-4靶機，導(dǎo)致庫存數(shù)量日益減少。同時，QF-4靶機無法模擬新一代高性能戰(zhàn)斗機的潛在威脅，在對抗第四代戰(zhàn)斗機的新型武器試驗中已經(jīng)顯得力不從心。為此，美國空軍在本世紀(jì)初不得不提前考慮QF-4靶機的替代機型，盡早發(fā)展出一種高性能靶機。

美國空軍希望新型靶機既能減少當(dāng)前系統(tǒng)的開支，又能模擬日益增強的潛在空中威脅。盡管采用小型靶機也是一種選擇，但小型靶機對許多試驗任務(wù)來說顯得力不從心，而某些武器試驗需要全尺寸靶機來測試其毀傷能力。例如，AIM-9X空空導(dǎo)彈的彈頭相對較小，其準(zhǔn)確性將是評估打擊能力的主要指標(biāo)，這就需要一種全尺寸靶機。此外，小型靶機不能全面提供全尺寸靶機的各項對抗指標(biāo)，更無法攜帶相對較大的AN/ALQ-188干擾機。

在這種背景，美國空軍基于F-16戰(zhàn)斗機作為后繼型的前提，于2001年提出了“超級靶機”計劃的初步方案。當(dāng)時，美國空軍比較受青睞的方法是把退役的F-16戰(zhàn)斗機和亞利桑那州戴維斯·蒙森空軍基地庫存的F-16戰(zhàn)斗機改裝成靶機，但是對于價格不菲的空中平臺改裝為靶機有些猶豫不決。

直到2006年1月，美國空軍才正式著手選擇一種后繼機，以滿足10年后對全尺寸靶機的需求。隨后，美國空軍向一些承包商發(fā)出招標(biāo)，要求他們對各種選擇方案進行分析并提出建議。根據(jù)計劃，新型空中優(yōu)勢靶機的研制計劃在3年內(nèi)正式啟動，預(yù)計花費4年時間完成研制和驗證工作。

2007年6月，美國空軍在新一代靶機招標(biāo)方案中表示，退役戰(zhàn)斗機、無人駕駛飛行器、外國飛機或全新設(shè)計平臺都可以參與投標(biāo)。接著，各大承包商紛紛提出了各自的投標(biāo)方案。其中，洛克希德·馬丁公司的QF-16方案和波音公司的QF-18方案比較受青睞，BAE系統(tǒng)公司也提出了一種全新設(shè)計方案，此外還有一個方案是從國外購入退役F-4系列戰(zhàn)斗機的機體，再改裝成靶機。相比之下，基于退役F-16戰(zhàn)斗機的QF-16方案成為第四代靶機項目的最有力競標(biāo)者。

美國空軍從1997年起開始使用QF-4靶機

2016年8月10日，QF-4靶機準(zhǔn)備執(zhí)行最后一次無人駕駛?cè)蝿?wù)

授予研制合同

從設(shè)計改進來看，QF-16靶機是在退役F-16戰(zhàn)斗機的基礎(chǔ)上加裝遙控飛行設(shè)備，作為空中戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練的靶機和空空導(dǎo)彈、雷達、地空導(dǎo)彈等新型武器與系統(tǒng)測試的誘餌，用于評估美國現(xiàn)役戰(zhàn)斗機和各種武器如何抗衡潛在的對手。因此，QF-16靶機的性能應(yīng)該與F-16戰(zhàn)斗機基本相似，同樣保持著最大過載9g的高機動性。

就技術(shù)而言，QF-4靶機已經(jīng)具備自主程序著陸能力，但是美國空軍出于安全起見，還繼續(xù)使用地面站，通過手動備份來應(yīng)對緊急情況。美國空軍在新一代高性能靶機項目中，明確要求不再依靠手動備份，使得自主著陸的可靠性成為競爭過程中至關(guān)重要的一環(huán)。

2008年12月18日，洛克希德·馬丁公司利用美國空軍試飛學(xué)校的一架可變穩(wěn)定性飛行模擬試驗機（VISTA）成功地完成了自主著陸飛行，標(biāo)志著F-16戰(zhàn)斗機首次完全依賴計算機控制而成功著陸。這架試驗機在整個著陸過程中，借助機載計算機，完美地控制了飛機高度、姿態(tài)、速度、下滑角和下降率。

當(dāng)時，該公司研制自主著陸程序的初衷是為了減輕飛行員的負擔(dān)，增強安全性。隨著新一代靶機計劃浮出水面，研制人員希望這一關(guān)鍵技術(shù)突破有助于QF-16方案在美國空軍新一代高性能靶機的競爭中脫穎而出。無疑，此次飛行試驗的成功顯示出經(jīng)過改裝的F-16戰(zhàn)斗機可以具備高度可靠的自主著陸能力，成為確保QF-16方案在競爭中獲勝的一個關(guān)鍵因素。

然而，“超級靶機”項目的競標(biāo)結(jié)果出乎預(yù)料。美國空軍盡管十分看好F-16戰(zhàn)斗機的自主著陸技術(shù)，最后卻將QF-16靶機的研制和生產(chǎn)合同授予了波音公司。究其原因，波音公司領(lǐng)導(dǎo)的QF-16研制團隊包括了BAE系統(tǒng)公司位于約翰遜城的飛行系統(tǒng)分公司，充分滿足了美國空軍在QF-16設(shè)計、研制和生產(chǎn)合同中提出的所有要求，可以更好地降低研制成本，節(jié)省改裝經(jīng)費。

2010年3月8日，波音公司獲得一份價值6970萬美元的合同，負責(zé)QF-16靶機的初始設(shè)計和制造。4月22日，首架退役的F-16C“戰(zhàn)隼”戰(zhàn)斗機飛抵波音公司位于塞西爾·菲爾德的制造廠，開始接受改裝。

QF-16靶機是在F-16戰(zhàn)斗機的基礎(chǔ)上加裝遙控飛行設(shè)備，作為空中訓(xùn)練的靶機和空空導(dǎo)彈、雷達、地空導(dǎo)彈等新型武器和系統(tǒng)測試的誘餌，用于評估美國現(xiàn)役戰(zhàn)斗機和各種機載武器如何抗衡潛在的對手。與目前使用的QF-4靶機相比，QF-16靶機是一種高性能的平臺，將成為第四代靶機的代表。在使用中，QF-16靶機能以有人駕駛模式飛行，或在某個遙控范圍內(nèi)實現(xiàn)無人駕駛飛行。

2008年12月18日，VISTA試驗機首次完全依賴計算機控制實現(xiàn)自主著陸

2010年4月22日，F(xiàn)-16戰(zhàn)斗機飛抵位于塞西爾·菲爾德，準(zhǔn)備接受改裝

加裝專用設(shè)備

從改裝過程來看，F(xiàn)-16戰(zhàn)斗機由于采用了電傳飛控系統(tǒng)，相對于F-4等采用機械操縱系統(tǒng)的戰(zhàn)斗機更容易改裝。從任務(wù)能力來看，QF-16靶機充當(dāng)著一種確認武器攻擊效果的系統(tǒng)。因此，它配備有一個機載記錄系統(tǒng)，主要用于搜集相關(guān)數(shù)據(jù)，報告導(dǎo)彈如何迫近及其飛行軌跡。

為此，波音公司拆去了F-16戰(zhàn)斗機原有的20毫米機炮和火控雷達，在機身內(nèi)部安裝了3000多根電線，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸。同時，波音公司在QF-16靶機上安裝了一些專用硬件設(shè)備，允許該機以無人駕駛模式飛行，同時也可以接受地面控制系統(tǒng)的遠程控制。

地面控制系統(tǒng)分為兩種，一種是位于佛羅里達州廷德爾空軍基地的海灣靶場靶機控制系統(tǒng)（GRDCS），另一種是位于新墨西哥州白沙導(dǎo)彈靶場的靶機編隊控制系統(tǒng)（DFCS）。波音公司在QF-16原型機飛行試驗期間，利用了一輛安裝有GRDCS和便攜式發(fā)射塔的移動拖車，在地面上的飛行控制員與QF-16靶機飛行員之間建立了通信聯(lián)絡(luò)。

模擬測試過程中，地面控制站在為導(dǎo)彈設(shè)定好預(yù)計攻擊區(qū)域的坐標(biāo)。然后，QF-16靶機利用自身的機載系統(tǒng)，驗證導(dǎo)彈擊中這些坐標(biāo)，并探測導(dǎo)彈的距離和速度。如果所有的數(shù)據(jù)都匹配，任務(wù)就可以認定為一次成功地“摧毀”。

值得一提的是，波音公司還在QF-16靶機上加裝了一種飛行終止系統(tǒng)，可以在飛機失控的情況下，由地面人員啟動“自毀開關(guān)”，避免造成地面人員和財產(chǎn)的損失。2010年8月20日，研制人員曾經(jīng)專門實施過一次F-16戰(zhàn)斗機的引爆試驗，測試了飛行終止系統(tǒng)的功能。

試飛期間，美國空軍第82靶機中隊負責(zé)QF-16靶機的測試工作。2012年5月4日，波音公司和美國空軍在佛羅里達州杰克遜維爾附近的塞西爾·菲爾德海軍航空站首次完成了QF-16靶機的有人駕駛模式飛行。當(dāng)天下午3點5分，波音公司試飛員詹森·克萊門特駕駛這架QF-16原型機從機場起飛，然后爬升到12500米高度，在持續(xù)66分鐘飛行過程中測試了基本性能。其后的試飛過程中，克萊門特只是作為一名“乘客”，不再操縱任何控制設(shè)備。

同年10月，波音公司完成了工程與制造發(fā)展（EMD）階段，將6架不同批次的退役F-16戰(zhàn)斗機改裝為QF-16靶機，其中包括2架Block 30、2架Block 25和2架Block 15。11月19日，波音公司向廷德爾空軍基地交付了首架QF-16原型機，用于在海灣靶場上空完成一些工程測試項目。接著，該項目研制人員又馬不停蹄地趕往霍洛曼空軍基地，為在白沙導(dǎo)彈靶場上空進行的國家飛行測試評估提供必要的技術(shù)支持。

2010年8月20日，美國空軍實施了一次F-16戰(zhàn)斗機的自毀試驗

2012年5月4日，QF-16靶機在有人駕駛模式下實現(xiàn)首飛

開展飛行測試

就改裝項目而言，QF-16靶機成功完成自主飛行將成為如期服役的關(guān)鍵。2013年9月19日下午，在完成了飛行前檢查之后，走出了座艙，隨著座艙蓋徐徐落下和自動鎖緊，QF-16靶機在跑道上等待著起飛升空的指令。3點，試飛員在廷德爾空軍基地的地面控制站內(nèi)發(fā)出指令，遙控QF-16靶機自主起飛，并在一個小時飛行測試中完成了橫滾、半滾倒轉(zhuǎn)等一系列模擬機動、超音速飛行和自主著陸，最大飛行速度達到1.47馬赫，成功驗證了新一代靶機的自主飛行性能。

作為EMD階段的重要環(huán)節(jié)，QF-16靶機接受實彈測試不可或缺。2014年7月的一個清晨，QF-16靶機飛臨美國陸軍白沙導(dǎo)彈靶場上空，首次接受地空導(dǎo)彈攻擊測試。當(dāng)時，地面靶場發(fā)射的一枚導(dǎo)彈模擬攻擊了QF-16靶機，在足夠近距離內(nèi)引爆。導(dǎo)彈盡管并未擊中靶機，但并不意味著測試失敗，因為波音公司考慮到還有更多測試工作需要完成，并不希望在每次測試中都摧毀一架價值數(shù)百萬美元的“玩具”。在測試過程中，導(dǎo)彈和靶機上的各種傳感器都會將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸給研究人員。

時隔不到兩個月，QF-16靶機又在9月5日從廷德爾空軍基地自主起飛，在墨西哥灣上空被一架F-15戰(zhàn)斗機發(fā)射的空空導(dǎo)彈擊中。這次實戰(zhàn)測試成功地驗證了QF-16靶機在評估武器系統(tǒng)對四代機殺傷性能方面的能力，標(biāo)志著QF-16項目的技術(shù)發(fā)展階段圓滿結(jié)束。

在工程研制階段，波音公司先后將6架退役F-16戰(zhàn)斗機改裝為QF-16靶機，用于各項性能試飛和實彈測試。按照合同，低速初始生產(chǎn)已經(jīng)在2013年第四季度開始，第一批13架生產(chǎn)型QF-16靶機從2015年開始陸續(xù)交付到美國空軍第82空中靶機中隊（ATS）。當(dāng)年3月20日，該中隊正式接收了波音公司改裝的第一架生產(chǎn)型QF-16靶機。該機在前機身標(biāo)有QF-007序號，改裝自密歇根州美國空軍國民警衛(wèi)隊退役的一架第30批次F-16C戰(zhàn)斗機（機尾號86-0233）。

根據(jù)計劃，第一批生產(chǎn)型QF-16靶機在2015年內(nèi)陸續(xù)交付到第82靶機中隊，并在10月底具備初始使用能力。同時，美國空軍已經(jīng)授予了第二批23架QF-16靶機的生產(chǎn)合同，第三批生產(chǎn)數(shù)量預(yù)計為25架。根據(jù)計劃，波音公司將陸續(xù)向美國空軍交付126架QF-16靶機。著眼長期需求，美國空軍希望將這一數(shù)字增加到210架，但取決于未來的防務(wù)預(yù)算。

2013年9月19日，QF-16靶機完成首次無人駕駛飛行

2015年3月11日，首架QF-16靶機飛抵廷德爾空軍基地后接受飛行后檢查

正式裝備使用

2016年8月，QF-16靶機準(zhǔn)備正式接替QF-14靶機，承擔(dān)全尺寸靶機的戰(zhàn)術(shù)任務(wù)。8月17日，QF-4靶機從霍洛曼空軍基地起飛，在新墨西哥州白沙導(dǎo)彈靶場完成了最后一次無人駕駛?cè)蝿?wù)。當(dāng)時，來自愛德華茲空軍基地的一架F-35A戰(zhàn)斗機發(fā)射了兩枚AIM-120中距空空導(dǎo)彈，“擊落”了QF-4靶機。該機并未出現(xiàn)損壞，最后安全著陸，正式結(jié)束了服役生涯。

9月23日，美國空軍宣布QF-16全尺寸靶機形成初始作戰(zhàn)能力（IOC），意味著該機憑借著超音速性能和高過載能力，可以有效模擬現(xiàn)役的第四代戰(zhàn)斗機，將在F-35戰(zhàn)斗機的初始作戰(zhàn)與評估中扮演主要角色。

今年2月10日，QF-16靶機在霍洛曼空軍基地首次完成了有人駕駛飛行。4月底，美國空軍將3架QF-16靶機部署到愛德華茲空軍基地，協(xié)助F-35聯(lián)合作戰(zhàn)測試小組（JOTT）評估第五代隱身戰(zhàn)斗機在空戰(zhàn)中是否能夠有效應(yīng)對配備了電子干擾吊艙的敵機。在兩周時間里，QF-16靶機攜帶了電子干擾吊艙，在測試中模擬了逼真的戰(zhàn)場環(huán)境，為JOTT提供了有效的數(shù)據(jù)。

目前，美國空軍已經(jīng)開始批量采購QF-16靶機。2015年3月，波音公司獲得了2850萬美元的合同，用于改裝25架退役的F-16戰(zhàn)斗機，2016年3月28日，美國空軍全壽命周期管理中心授予波音公司一項價值3440萬美元的第四批次改裝合同，用于將30架F-16戰(zhàn)斗機改裝為QF-16靶機。

今年3月14日，美國空軍授予波音公司一份價值2460萬美元的合同，用于生產(chǎn)第5A批次的QF-16靶機。這份合同包括18架QF-16全尺寸靶機及其為期四年的保障服務(wù)，預(yù)計相關(guān)工作將在2021年4月27日完成。

與此同時，隨著俄羅斯和中國自行研制和生產(chǎn)具備低可探測性的第五代戰(zhàn)斗機，美國空軍已經(jīng)明確表示需要發(fā)展一種新型靶機，以幫助美國戰(zhàn)斗機飛行員和地空導(dǎo)彈操作人員學(xué)習(xí)如何發(fā)現(xiàn)并摧毀敵方的隱身飛機。據(jù)國外媒體的最新報道，美國空軍學(xué)院的學(xué)員們最近完成了一種隱身靶機的基本設(shè)計工作。

從目前公布的想象圖來看，第五代空中靶機（5GAT）采用了簡單的三角翼，以目前T-38“禽爪”教練機的J85發(fā)動機為動力。這種靶機的設(shè)計目的是測試空對空和地對空導(dǎo)彈，并確?，F(xiàn)代化探測系統(tǒng)可以識別并鎖定第五代戰(zhàn)斗機。五角大樓作戰(zhàn)測試和評估辦公室負責(zé)管理這個靶機項目的羅格·卡比尼斯少校表示：“5GAT將具備第五代戰(zhàn)斗機的突出特性，那是QF-4或QF-16靶機所不具備的。”從目前透露的信息來看，5GAT擁有出色的飛行性能和優(yōu)異的穩(wěn)定性，雖然確切的低可探測性數(shù)據(jù)依然保密，但顯然比QF-16靶機更加隱身，這一點至關(guān)重要。

霍洛曼空軍基地的飛行員正在準(zhǔn)備駕駛QF-16靶機升空

今年5月，QF-16靶機用于測試F-35戰(zhàn)斗機的電子對抗性能

提出發(fā)展設(shè)想

本文刊載自2017年《無人系統(tǒng)技術(shù)》第4期

作者：溫杰

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