中国军事科技与军事装备的自主创新

周启煌

我国军事科技与装备的科研创新是全国各领域科研创新的重要组成部分。自改革开放以来，国家不断加强对科技研究战线的投入。以2006年为例，按美元计算，我国在科技研究上的总投入已达到600亿美元之巨，当年世界排名第3。为了按照科学规律实现对科技领域的管理，国家按一定的序列对科研项目的类别进行了划分。它们是国家自然科学基金项目(理论研究和自由探索)，国家重点基础研究发展规划亦称973项目(重大理论专题研究是其重要组成)，国家高技术研究发展计划，亦称863项目，国家科技重大专题项目(已知有“神舟”载人飞船、“嫦娥”探月工程等，国务院2009年5月13日又公布了大型飞机等11项国家科技重大专项)。国家在这些科研平台上，为包括军事领域在内的各领域的创新发展规划了一条宏伟的科技发展途径。例如2006年我国还需耗巨资从国外购买大量的盾构机以满足国内基础施工的需要，但经过我国科技界的努力，到2008年初，我国的盾构机就已研制出来，而且还可出口，近来又自主研制完成具有世界先进水平、直径达22米的岩层挖掘机。

民用技术与装备如此，军事技术与装备的发展更是如此。尤其是我国军事技术与装备的科研创新还面临着困难的外部环境，即由于众所周知的原因，可参考的技术与资料极其缺少，主要的研究途径只能是自主创新。而且这一创新，还应是全过程的，即包括理论研究，技术研究，相应武器装备的研制直到该武器装备的综合技术保障的研究等。

为了集全国之力，加速国家民用装备与武器装备的现代化，世界各国都十分重视军事领域与民用领域的“军民结合”，而且在不同的发展阶段还分别存在着“军转民”或“民转军”的问题。前苏联的后期，正是由于“军转民”的不畅，曾形成了严重的社会问题。而我国现时也存在着“民转军”的必然趋势，这一过程虽然也受到某些习惯的惯性滞后。但国务院将国防科技工业局归并到工信部后，军民结合就成为部内的调控问题定会加速推进这一过程。例如在天津滨海新区研制大推力火箭、在上海和西安研制大型飞机。在北京顺义研制航空发动机等，均是军民结合的大举措。

开展军事技术与装备科研项目的技术途径

我国从建国到现在，出现过两条研制武器装备的技术途径。

“技术储备”的技术途径

建国后的前30年，武器装备的研制及相应军事技术的研究，主要以前苏联的武器为参考系。这一时期研制武器系统的主要技术途径为“技术储备”，即以未来武器装备的发展为目标，先期开展大范围的技术研究，并储备其研究成果，以待未来研制武器装备之需。这样的研究途径对大型武器装备的主体是有效的。当前俄罗斯从前苏联继承了这样的途径发展自己的武器装备，并一直在大型武器的主体上处于世界的领先水平。但“技术储备”的研究途径存在明显的缺陷，这主要表现在，先进技术的推广应用本来不存在行业界限，但是以军事装备为目的的技术研究很容易将军事技术与民用技术割裂开来，而且军事装备的研究费用十分浩大，甚至达到国力难支的程度，这正是前苏联为了保持其超级大国的军事地位，虽然军事上可以抗衡美国，但国民经济却十分落后的重要原因。目前，“技术储备”也还是我国武器装备研制的技术途径之一。例如我国所开展的歼击机发动机的研制就具有技术储备的含意。而且我国许多深受“技术储备”研究途径之苦的军工行业，在国家提出“军转民”正确方针的指引下，也已完全走上了“军”、“民”双丰收的全新发展道路，并在某些领域继续享有“技术储备”所带来的优势。

“系统集成”的技术途径

“技术储备”需要有历史的积累，不是多数单位的所长，只能在少数技术领域上采用这种方式。而当前在大多数情况下，则要采用近年兴起并行之有效的另一重要的技术途径——“系统集成”，来开展军事技术与军事装备的研究。“系统集成”原本是一种指导电子信息系统总体设计的方法和策略，这里所提的“系统集成”，不是单指它的定义与含意，主要着眼于它的社会效应以及这种效应对我国军事技术与军事装备发展的重要作用。我国当前军事及武器装备现代化的重要任务，主要是现代化战场电子信息化系统的建设与改造，以及各种作战平台电子信息系统的研制与改造。完全应该采用系统集成的技术途径，加快战场电子信息化建设，并研制出满足现代军事需求的新型军事装备。

进入20世纪70、80年代，在美、欧一些国家的引领下，计算机技术、电子信息技术和网络通信技术得到高速发展。这些技术首先都是以民用技术为发端的，并迅速改变着世界高端工业产品的面貌。特别是这一技术改造的触角已迅速深入到军事领域，在不同的军事技术领域分别出现了“航空电子学”、“车辆电子学”和“船舶电子学”等新型学科。这实际上是世界范围内的一次“民转军”的过程，西方各军事大国的大型军事系统和各种大型武器装备在这一背景下，通过“系统集成”的途径，实现了信息化改造，提升到现代化的战技水平。

通过美国F-22“猛禽”战斗机的研制过程，可以说明以“系统集成”的技术途径实现“民转军”的过程。F-22的电子信息系统在当时无疑是最先进的，除了大量采用民用标准和民用器件纠，也由美国Intel公司研制生产了一枚专用的核心处理器“Intel i960MX”芯片。但是F-22毕竟有一个研制、试用过程，而需要面向市场不断发展的Intel公司，却无法保持该专用芯片的长期供应，已于2005年停止了该芯片的生产，使F-22的生产和技术更新受到很大影响。因此，后来的F-35战斗机就全部采用了民用标准和民用器件，完全按“系统集成”的模式进行飞机的研制。

我国军事正处于新的军事变革时期，军事技术与装备的创新和改造任务将是大量和艰巨的，而且主要属于电子信息系统的范畴，它的基础技术或基本组件又大都蕴藏于民用高端商品之中。这为我们通过必要的理论研究并以“系统集成”的技术途径开展现代化军事装备中的电子信息系统的科研工作提供了可能，这正是“系统集成”的重要意义。

采用“系统集成”的技术途径，通过“民转军”提高军事装备现代化水平的过程，在我国远未结束，国内不少著名专家已多次联名呼吁，提倡“民转军”的军事现代化发展之路。为加速我国军事系统与军事装备现代化的进程，工业信息化部所属的国家国防科技工业局必然要承担起推进“军民结合”的重要任务。

我国军事科技与军事装备的自主创新

加强武器系统的理论研究是促进我国武器装备创新发展的必由之路

这一命题所显示的发展模式是加强军事装备的理论研究并以“系统集成”的技术途径实现我国军事科技与军事装备的自主创新。当然先进的理论研究成果，并不能代表装备实体的先进，因为从理论成果到装备的创新还有很长的路要走。可是

理论研究却可以找到装备发展的突破口，是我国当前发展武器装备的必由之路。国家将属于理论研究的自然科学基金项目和973的理论专题项目列为国家重要科研项目序列的前两位，彰显了自主创新这一发展途径的重要性。

前苏联和俄罗斯在大型武器主体的理论研究上是领先于欧美的，即使在基础部件不占优势的情况下，也能保持大型武器系统总体性能的领先地位。比较典型的事例是1976年9月6日前苏联“米格-25”歼击机叛逃至日本的事件。当时“米格-25”歼击机是世界上总体性能最先进的歼击机，作为日本盟国的美国如获至宝，派了大批专家前去进行解剖分析。结果大失所望，其组成部件大多落后于美国。这一事件充分证明，系统理论研究的领先，可以弥补基础技术及基础部件水平的不足，使武器系统总体性能具有世界先进水平。

大型武器系统如此，那么，在欧美一直占优的电子信息系统方面，是否也能如此呢，结论是，只要善于分析和付出艰苦的努力，在许多方面都是可能的。以陆战平台的坦克为例，它原来只是陆军在进攻与防御战斗中的中坚力量，而由于车载电子信息系统的迅速发展，它在现代战场上的作战功能与作战模式又都将浴火重生地得到扩充。这里就以陆战平台电子信息系统为背景来探讨自主创新的发展道路。

控制陆战平台非制导武器进行射击的系统称为火控系统，是陆战平台电子信息系统中最重要的功能系统。当我们探讨火控系统的发展时，发现世界范围内，火控系统的理论研究明显落后于实体系统的发展这对火控系统的发展非常不利，不仅是系统的战技性能受到很大影响，其造价也因之居高不下。这一现象的形成，主要是国外军事装备已高度商品化，只注意系统技术的先进性，而忽视了系统理论研究的导向作用。

在我国基础技术还处于相对落后的情况下，加强陆战平台火控系统与指控系统等的理论研究，正是促进我国火控系统、指控系统等赶超世界先进水平的突破口。在我国相关科技界的共同努力下，我国陆战平台火控系统、指控系统等的理论研究已形成体系与规模，并逐渐具有了我国的优势。主要有：

(1)首先建立了现代数字火控系统的理论体系，并以装备的发展为牵引，将其延伸到战车火控、指控系统和陆战平台电子信息系统。

(2)突破世界性难题，我国首先实现机动目标运动模型和模态的实时辨识，为火控系统的深化发展，提供了新的途径。

(3)对实现陆战平台信息化至关重要的“全数字化目标自动跟踪系统”，在世界范围内迟迟未能面世的情况下，我国首先完成该系统样机的研制。

(4)在我国建立陆战平台电子信息系统理论体系的过程中，创造出一种新的控制思想，即在理论上实现了多种控制误差的融合。按这一理论设计的控制器，可实现多种控制功能的融合。在火炮控制器和瞄准线控制器中，原有1+N的复杂结构模式，都被1+1的结构模式所代替，其中功能扩充数N已达到3～5的水平。这一理论上的突破，可大幅提高我军陆战平台电子信息系统的设计水平。

(5)完成了机动平台浮动措载系统动力特性仿真理论的研究。浮动措载系统是决定机动平台主要战技性能的核心系统，它的动力特性仿真一直处于空白，严重影响了大型武器系统的研制。我国提出了运行剖面动力特性的仿真的理论与技术途径，可低成本研制出多功能的仿真系统，既可进行系统和部件的先期技术演示，又可在这一高精度的动力特性仿真环境中，利用已建立的多个高精度模型，进行系统战技性能的定量评估。

这些理论成果的取得，为我国陆战平台电子信息系统开辟了具有中国特色的发展空间，定将促进我国陆战平台电子信息系统的长足发展。

全数字化目标自动跟踪火控系统的自主创新

具体到目标自动跟踪式火控系统，它是陆战平台最先进的火控系统，也是各国优先发展的电子信息系统。世界范围内从20世纪80年代起，西方各个军事大国(美、德、英等)最早开始了目标自动跟踪式火控系统的研究，但至今也未能在坦克上正式装备全数字化目标自动跟踪系统，突出地反映了研制这类系统所具有的理论难度和技术难度。

虽然日本、以色列等国已宣称在坦克上装备了该系统，但那只是利用目标自动跟踪单一控制功能的简易系统，远未发挥该系统可融合各种信息化技术的先天优势。按当前的军事需求和理论与技术上的可行性而言，陆战平台全数字化目标自动跟踪火控系统，应同时具有目标多维信息的数字采集、多目标自动跟踪，跟踪过程目标状态的滤波与预测、目标运动模型的实时建模、包括解算命中问题在内的目标信息处理以目标信息为基础的先进控制技术的实现等多项创新功能。它显然是未来陆战平台电子信息系统的主系统，研制这一重要系统的关键理论与技术有三：

目标状态信息的数字采集

实现目标多维状态信息的数字采集，是进行系统数字化设计的第一步。可在运动的陆战平台中它却成为不易解决的技术难题。原因是目标的运动是在以地面参考物为基准的直角坐标中定义的，对目标运动位移的测量也应是以基准点为基础的测量。但是陆战平台火控系统中只有旋转的球坐标，在跟踪目标的过程中无法对地面基准点进行标定，因而也无法建立统一的观测方程。每次只能测量目标的相对运动量，还需配合以复杂的测量的信息处理才可解决，其测量精度与信息处理算法的先进性关系很大，这常常成为制约全系统精度的关键。

机动目标的动态建模

关于机动目标运动规律的建模是现代和未来陆战平台火控系统都无法回避的重大问题。世界范围内坦克低速段的平均加速度已达1.5米/秒²，美国新型履带式样车更提高到1.9米/秒²以上。陆战平台在战场上的“规避战术动作”就是以低速段的加速性能为基础的，如果仍按匀速直线运动的目标模型进行射击，其方向射角误差可达1～3毫弧度以上，是火控系统最大的射击误差源，它们的存在导致了命中率的降低。

实现目标自动跟踪系统的全数字化设计，解决机动目标运动模型的动态建模，应是首要的任务。国外一直认为无法辨识而放弃了努力。而在我国科技人员的不懈努力下，终于实现了“参数辨识”模型实时辨识上的重大突破。如果在我国的陆战平台全数字化目标自动跟踪火控系统中，最终能够实现“参数辨识”模型的实时辨识，那将是具有世界意义的性能突破。

目标的信息处理与先进控制技术的设计

前两项实际是本系统深度的理论研究问题，本类问题则是全数字化目标自动跟踪系统的总体设计。即目标信息处理的算法设计和先进的控制技术设计，它包含有丰富的内涵，是系统设计的主体。而且某一个关键技术的成功解决，都将映射出某一战技指标的突破。例如，多目标自动跟踪中目标间快速切换控制的质量、瞄准线对跟踪线的跟踪控制精度、瞄准线的稳定精度、跟踪线对机动目标的跟踪精度，当然也包括目标信息的采集精度、目标“参数辨识”模型的辨识精度以及对目标射击诸元的解算精度，无一不与目标的信息处理及先进控制技术的总体设计有关。

结语

上述所提及的关键理论与关键技术，我国均取得了突破性的进展，由此应增强沿着这一自主创新方向继续努力的信心。当然上述的内容还只是一个“个例”，只能说明我国和西方各国一样，也在同步地进行该系统的研究和发展。不过我国在基础器件和系统工程化上的某些差距依然存在，今后只有全国各部门坚持不懈地共同努力，才能进一步加快我国军事系统与军事装备现代化的步伐。