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分析航空颠覆性技术:量子信息技术全面颠覆传

超材料的应用将对航空武器装备产生深远影响。

走近“颠覆性技术”:量子通信能否取代传统通信?

“颠覆性技术”(Disruptive technology)一词出自1995年的《哈佛商业评论》,指的是一种能够建立新技术和新市场的突变式技术。这一概念引发了对于颠覆性技术内涵与技术范畴的持续探讨,就其“颠覆性”效果而言,可从两方面考虑:技术发展上,其颠覆了原有的、传统的技术思维和技术发展路线;后续效果上,对原有应用模式、效果等方面有颠覆性影响。

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颠覆性技术与前沿技术、新兴技术、变革性技术等易混淆的概念相比,探讨的角度不同:颠覆性技术更强调的是效果产生的颠覆性,与“变革性技术”、“改变游戏规则”技术(Game-Changer)等更为贴近;“前沿技术”首先强调的是技术所处的“前沿”状态,通常指的是高技术领域中具有前瞻性、先导性和探索性的技术;而“新兴技术”则描述的是新开始出现或由原来的不清晰变得清晰和显见的技术。

颠覆性技术概念的提出源于民用,但很快也被国防领域所采纳。民用颠覆性技术强调市场,军用颠覆性技术则强调作战能力的大幅攀升。美国近年来的很多国防文件与研究多次提及国防/军事颠覆性技术,相比已经展现颠覆效果的如核武器技术、隐身技术、侦察卫星技术、弹道导弹技术等,其研究的重点是识别和预测能颠覆未来作战效果的技术,如增材制造、自主系统、定向能、高超声速技术等。

航空作为国防的重要组成部分,不仅是典型的高科技集成体,更是未来作战的中坚力量,因而本文将初步探讨航空领域的颠覆性技术。

航空领域颠覆性技术的选择分析

航空领域的颠覆性技术可从如下两个方面进行分析和选择:

1、从航空武器装备能力提升角度分析

相比其他武器装备,航空武器装备无论是在速度、机动性、杀伤力、信息知识以及生存力等方面都有着突出的优势。现代空军往往可以独立遂行机动灵活的多类型作战任务,而各军种协同作战时,航空武器装备也成为不可或缺的重要组成部分,甚至多次成为左右战争胜负的关键。但同时,现代航空武器装备集成了众多新技术,其研制费用高企、研发周期长,对于操纵人员的要求也越来越高。因而,在考虑航空领域颠覆性技术筛选分析时,可从这几个方面入手。即,考虑技术在:速度、机动性、杀伤力、信息知识、生存力、人机综合、研制过程(如压缩成本、缩短研发周期、降低研制风险)等方面的颠覆性效果。

2、从军用航空未来发展趋向符合性考虑

此外,还可以从技术对于未来军用航空发展趋向的符合性来考虑。与未来趋势符合得好,其颠覆性效果可能更明显。

2010年美国空军科技构想《技术地平线》中列出了12大未来航空科技顶层主题,也代表了美国空军对于未来航空发展趋势的判断,包括:从平台到能力,从有人驾驶到遥控,从固定到机敏,从控制到自主,从一体化到分块,从事先计划到组合,从单域到跨域,从允许到竞争,从传感器到信息,从打击到制止,从网电防御到网电弹性反应,从系统长寿命到快速更新。

综合分析世界航空武器装备及科技发展,可将未来的航空武器装备技术发展趋势归纳出以下四大特征:无人化、智能化、高能化和远程化。其中,“无人化”指的是未来航空作战体系中,无人装备数量将增加,承担的任务类型更趋多样,作战能力大幅提升;“智能化”指的是未来航空武器装备在探测、控制、指挥、操作、协同等方面能够高度智能,且能够更好地实现人机综合;“高能化”包括:高超声速技术的平台高能化、机载激光的武器高能化、发动机系统的高效化以及机电系统的能量综合化等;“远程化”是多种未来航空装备的特征,如下一代远程打击轰炸机、常规快速全球打击武器、新一代空射巡航导弹、舰载无人监视与打击飞机等。

以上这些趋势,都可以作为分析、选择航空颠覆性技术参考分析的切入点。

值得指出的是,越早识别出颠覆性技术,越容易抢占技术先机和提早获得颠覆性能力。但同时,想在技术发展初期就识别和预测出其颠覆性效果,其难度也更大。因而,在选择航空颠覆性技术时,不仅要将已经显现出颠覆性效果的技术遴选出来,更重要的是努力识别出那些处于前沿的、新兴的、甚至非传统航空领域的技术,并对其发展潜力给出判断和预测。

典型航空颠覆性技术发展状况与潜能初探

根据前述两方面的考虑,本文给出了一些典型航空颠覆性技术的选项,其中既包括已显现效果、得到公认的航空颠覆性技术,也包括了尚处于前沿、具有航空潜在颠覆性效用的技术。这些技术仅是部分代表、某些技术的颠覆性效果有待深究,仅供抛砖引玉,以期开拓视野、启发思路。

这些航空领域的颠覆性技术包括:超材料技术、智能材料技术、生物计算机技术、量子信息技术、人工智能技术、核能小型化技术、自适应变循环发动机技术、综合飞行器能量技术、网络化智能制造技术、基因工程技术、吸气式高超声速技术、机载激光武器技术、纳米技术以及脑机接口技术等。这里仅对其中的几项进行简要的分析。

1、超材料技术

从研制上,超材料采用了新颖的逆向设计,可按功能实现微结构的精确裁剪,突破传统材料试凑法的局限,实现了材料设计模式的变革;作用范围上,超材料可以横跨整个波谱频段(光学超材料、电磁超材料、声学超材料等);材料特性上,超材料具备超常物理性质,如负折射、反多普勒效应、反常光压等。

从航空应用潜力上,超材料可能首先应用在四个方面:实现航空武器装备宽频隐身;带内高透波/带外高截止的雷达罩的研制;革新传统天线设计,制作小型超轻的宽频天线;改写传统光学衍射定律,创造军用光学超薄高分辨透镜。

从效用上看,超材料在航空领域上的应用将显著提升航空武器装备的机动性、信息知识能力、生存力,并对研制流程形成重大影响。

2、量子信息技术

量子信息技术的突破和实用将全面颠覆传统航空电子以及航空工业的众多领域,为航空的发展带来不可估量的能力与价值提升。

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