無(wú)人機(jī)作為一支新興的空中力量在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮了重要的作用，特別是在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)、阿富汗反恐戰(zhàn)爭(zhēng)和伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中，無(wú)人機(jī)執(zhí)行了偵察、監(jiān)視、電子對(duì)抗和遠(yuǎn)距攻擊等任務(wù)，取得了相當(dāng)好的戰(zhàn)果，使人們更加確信無(wú)人機(jī)作為有效軍事武器在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的重要性。無(wú)人機(jī)已經(jīng)成為航空科技領(lǐng)域中最活躍和最重要的發(fā)展方向之一。無(wú)人機(jī)的發(fā)展離不開(kāi)動(dòng)力技術(shù)的推動(dòng)，作為無(wú)人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展的基石，無(wú)人機(jī)動(dòng)力的發(fā)展直接關(guān)系到無(wú)人機(jī)裝備的發(fā)展。

國(guó)外無(wú)人機(jī)及其動(dòng)力發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

無(wú)人機(jī)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

從國(guó)外無(wú)人機(jī)的發(fā)展來(lái)看，無(wú)人機(jī)的研發(fā)工作得到了很多國(guó)家的高度關(guān)注，全世界范圍內(nèi)約有30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)開(kāi)展無(wú)人機(jī)的研究工作，有50多個(gè)國(guó)家裝備了無(wú)人機(jī)，全球已有10多萬(wàn)架無(wú)人機(jī)。無(wú)人機(jī)以其平臺(tái)特有的能力成為了牽引21世紀(jì)航空科技發(fā)展的核心力量。無(wú)人機(jī)的飛行高度涵蓋了從低空到20千米以上，航程從短程到5000千米以上。

隨著無(wú)人機(jī)越來(lái)越受到重視，其承擔(dān)的任務(wù)種類(lèi)越來(lái)越多，從最初的靶機(jī)、偵察機(jī)、通信聯(lián)絡(luò)機(jī)等輔助性作戰(zhàn)任務(wù)到從執(zhí)行空中偵察、戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視到壓制敵方防空系統(tǒng)、對(duì)地攻擊等主要任務(wù)，實(shí)現(xiàn)偵察/打擊/攻擊一體化，所發(fā)揮的作用越來(lái)越大。未來(lái)無(wú)人機(jī)發(fā)展主要沿著“靶機(jī)-ISR-察打一體化-無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)-空天一體化”的軌跡發(fā)展。

從國(guó)外無(wú)人機(jī)的發(fā)展特點(diǎn)來(lái)看，未來(lái)無(wú)人機(jī)發(fā)展將會(huì)有以下四個(gè)發(fā)展趨勢(shì)：

第一、無(wú)人偵察機(jī)從低空偵察向高空長(zhǎng)航時(shí)發(fā)展。高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人偵察機(jī)將具備高隱身、高速、高空、長(zhǎng)航時(shí)等發(fā)展特點(diǎn)。

第二、無(wú)人機(jī)從單一偵察向察打一體、無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)發(fā)展。無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)以任務(wù)為中心，無(wú)需考慮飛行員的承受能力等因素，它能夠壓制敵防空、實(shí)施對(duì)地轟炸與攻擊，可以實(shí)現(xiàn)大過(guò)載，確保零傷亡，在速度、高度、航程和隱身性、機(jī)動(dòng)性方面有鮮明的優(yōu)勢(shì)。

第三、無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)從對(duì)地攻擊向制空型無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)展。無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)除具有對(duì)地攻擊的特點(diǎn)外，側(cè)重于進(jìn)行空中攔截、空中格斗，一般用于消耗戰(zhàn)，爭(zhēng)奪制空權(quán)，既可以縱深打擊，又可以遠(yuǎn)程偵察和監(jiān)視，具有多用途、高機(jī)動(dòng)、自適應(yīng)等特點(diǎn)。

第四、無(wú)人機(jī)從低空低速向高空高速、臨近空間高超聲速發(fā)展。從航空航天技術(shù)發(fā)展方向與技術(shù)制高點(diǎn)出發(fā)，無(wú)人機(jī)向高空高速、臨近空間高超聲速無(wú)人機(jī)發(fā)展是必然的發(fā)展趨勢(shì)，其發(fā)展特點(diǎn)是：飛行馬赫數(shù)3以上；具有時(shí)敏性；能夠快速打擊與偵察；能夠空天往返；可實(shí)現(xiàn)全球到達(dá)等。

無(wú)人機(jī)動(dòng)力發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

目前，國(guó)外無(wú)人機(jī)的動(dòng)力主要以活塞發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)為主?；钊l(fā)動(dòng)機(jī)適用于低速、低空以及起飛重量小的無(wú)人機(jī)。對(duì)于速度、高度、質(zhì)量都較高的無(wú)人機(jī)而言，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)是最合適的動(dòng)力裝置。隨著燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)如耗油率、推進(jìn)能力和壽命等越來(lái)越優(yōu)，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)在無(wú)人機(jī)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

國(guó)外高端無(wú)人機(jī)動(dòng)力的發(fā)展趨勢(shì)是以渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)為主。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率相對(duì)較低，具有壽命長(zhǎng)、成本低、易于實(shí)現(xiàn)系列化等優(yōu)點(diǎn)，非常適合于未來(lái)無(wú)人機(jī)平臺(tái)對(duì)動(dòng)力的需求。從國(guó)外無(wú)人機(jī)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)看，目前在研和擬研的高端無(wú)人機(jī)動(dòng)力也基本以渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)為主。例如，歐洲的“神經(jīng)元”驗(yàn)證機(jī)選用“阿杜爾”渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。美國(guó)聯(lián)合空戰(zhàn)系統(tǒng)計(jì)劃（J-UCAS）中發(fā)展的X-45A／B和X-47無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)的驗(yàn)證樣機(jī)選擇了現(xiàn)有渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。

隨著無(wú)人機(jī)從低空低速向高空高速、臨近空間高超聲速發(fā)展，常規(guī)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)不能完全滿足其對(duì)動(dòng)力裝置的要求，需要研制新型動(dòng)力，如發(fā)展變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)（VCE）和渦輪基組合循環(huán)動(dòng)力（TBCC）等。

通過(guò)對(duì)國(guó)外無(wú)人機(jī)動(dòng)力發(fā)展趨勢(shì)的分析，可以推斷出未來(lái)無(wú)人機(jī)的動(dòng)力將主要以渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)為主，其推力量級(jí)大致處于2～100千牛范圍內(nèi)，低油耗將是未來(lái)無(wú)人機(jī)動(dòng)力最關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。未來(lái)的無(wú)人機(jī)向高空、高速發(fā)展，要求待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)、留空時(shí)間長(zhǎng)和續(xù)航能力強(qiáng)，因此對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油率要求非常嚴(yán)格，最優(yōu)的耗油率將是未來(lái)無(wú)人機(jī)選擇動(dòng)力的關(guān)鍵因素。未來(lái)無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)具有非常好的機(jī)動(dòng)性、靈活性和突防能力，因此最大過(guò)載有可能達(dá)到15～20，無(wú)人機(jī)動(dòng)力必須要考慮無(wú)人機(jī)的大過(guò)載設(shè)計(jì)要求。未來(lái)無(wú)人機(jī)，特別是無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)的隱身設(shè)計(jì)要求非常高，需要全程隱身、全方位隱身和全頻段隱身，這對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)。未來(lái)的無(wú)人機(jī)要根據(jù)任務(wù)需要，能夠進(jìn)行自適應(yīng)控制，適應(yīng)多任務(wù)平臺(tái)需求，因此動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)時(shí)肯定要考慮自適應(yīng)控制的要求?？傊?，未來(lái)無(wú)人機(jī)的動(dòng)力關(guān)鍵技術(shù)將以低油耗、大過(guò)載、高隱身、自適應(yīng)控制、長(zhǎng)壽命等為發(fā)展重點(diǎn)。

我國(guó)無(wú)人機(jī)及其動(dòng)力現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

無(wú)人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

我國(guó)作為一個(gè)幅員遼闊的大國(guó)，身處復(fù)雜的國(guó)際環(huán)境，現(xiàn)代化國(guó)防對(duì)無(wú)人機(jī)發(fā)展的需求同樣十分強(qiáng)烈，特別是隨著人們對(duì)未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)觀念、作戰(zhàn)形式和任務(wù)要求的改變，無(wú)人機(jī)的研發(fā)得到了一定的關(guān)注。由于我國(guó)地域?qū)拸V，陸海空覆蓋面積大，無(wú)人機(jī)是朝著高中低空、遠(yuǎn)中近程、低速和高速無(wú)人機(jī)搭配使用方向發(fā)展。未來(lái)的空戰(zhàn)將是無(wú)人機(jī)之間的空戰(zhàn)，為了滿足戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，我國(guó)需要有從短程到遠(yuǎn)程，從低空到高空，從輕型到重型，從偵察到作戰(zhàn)，涵蓋各個(gè)范圍、各種用途全系列的無(wú)人機(jī)。我國(guó)現(xiàn)有的無(wú)人機(jī)類(lèi)型遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，為了滿足國(guó)防發(fā)展需求，更好的發(fā)揮無(wú)人機(jī)作為有效軍事武器的潛力，有必要發(fā)展以下類(lèi)型的無(wú)人機(jī)：

（1）特種作戰(zhàn)偵察使用的微型無(wú)人機(jī)；

（2）近程戰(zhàn)術(shù)偵察或者作戰(zhàn)需要的無(wú)人機(jī)；

（3）采用渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的旋翼無(wú)人機(jī)；

（4）中高空中遠(yuǎn)程無(wú)人機(jī)；

（5）超高空超高速無(wú)人機(jī)；

無(wú)人機(jī)動(dòng)力現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)無(wú)人機(jī)的發(fā)展很大程度上受制于動(dòng)力，隨著我國(guó)無(wú)人機(jī)譜系的健全，動(dòng)力裝置的發(fā)展越來(lái)越滿足不了平臺(tái)的需求?，F(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)譜系只能滿足無(wú)人機(jī)動(dòng)力的“有無(wú)”，不能滿足平臺(tái)對(duì)飛行速度、飛行高度、起降方式、續(xù)航時(shí)間、航程和經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)的不同要求。

為使動(dòng)力與平臺(tái)更好的匹配，未來(lái)無(wú)人機(jī)動(dòng)力的發(fā)展趨勢(shì)大致為：由于無(wú)人機(jī)平臺(tái)的多樣性，需求推力范圍大約為1～100千牛的渦噴/渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)配裝中高端無(wú)人機(jī)；功率不大于100kW活塞發(fā)動(dòng)機(jī)配置低速無(wú)人機(jī)；功率不大于500kW的渦軸配裝旋翼無(wú)人機(jī)；功率不大于600kW的渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)配裝中低速無(wú)人機(jī)；沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)是最有希望用于高超聲速無(wú)人機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)；隨著新型發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展，燃料電池推進(jìn)系統(tǒng)、太陽(yáng)能推進(jìn)系統(tǒng)、脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)、核動(dòng)力渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)等新型動(dòng)力也將發(fā)展成為于無(wú)人機(jī)的動(dòng)力。其中，未來(lái)需求最強(qiáng)烈、裝備意義最大的幾型發(fā)動(dòng)機(jī)包括用于高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)的高性能大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、對(duì)地型無(wú)人攻擊機(jī)和制空型無(wú)人機(jī)配套的中等推力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，以及臨近空間超聲速無(wú)人機(jī)使用的渦輪沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)。

未來(lái)我國(guó)無(wú)人機(jī)動(dòng)力發(fā)展思考

為了更好的發(fā)揮無(wú)人機(jī)作為有效軍事武器的作用，發(fā)揮平臺(tái)的潛力，我們應(yīng)高度重視無(wú)人機(jī)動(dòng)力的研發(fā)。美國(guó)在《無(wú)人機(jī)系統(tǒng)路線圖（2005-2030）》指出：“推進(jìn)技術(shù)和處理器技術(shù)是無(wú)人機(jī)的兩大關(guān)鍵技術(shù)”，由此可見(jiàn)動(dòng)力技術(shù)的發(fā)展對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展起著尤為關(guān)鍵的作用。我國(guó)無(wú)人機(jī)動(dòng)力發(fā)展應(yīng)該以我國(guó)各軍兵種無(wú)人飛行器發(fā)展需求為依據(jù)，針對(duì)未來(lái)重點(diǎn)發(fā)展的無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)、高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)、高超聲速空天無(wú)人機(jī)等高端無(wú)人機(jī)平臺(tái)，兼顧其它無(wú)人機(jī)需求，以核心機(jī)及渦輪沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)為主線，遵循“加強(qiáng)預(yù)研、自主創(chuàng)新，統(tǒng)籌規(guī)劃、系列發(fā)展，填補(bǔ)空白、占領(lǐng)高端”的發(fā)展原則，突破無(wú)人系統(tǒng)動(dòng)力裝置關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)新研和現(xiàn)有動(dòng)力系列發(fā)展等方式，研制出滿足國(guó)內(nèi)軍民用無(wú)人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展需要的各類(lèi)動(dòng)力裝置。

為了滿足高端無(wú)人機(jī)對(duì)動(dòng)力的需求，本文提出以下無(wú)人機(jī)動(dòng)力發(fā)展設(shè)想：

（1）戰(zhàn)斗機(jī)是天空當(dāng)仁不讓的主角，無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)以其“零傷亡”、“非接觸”、“無(wú)流血”和超機(jī)動(dòng)、大過(guò)載等特有優(yōu)勢(shì)成為未來(lái)空戰(zhàn)的主力，因此無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)的發(fā)展迫切。無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)，一方面可以在現(xiàn)有的先進(jìn)中等推力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)基礎(chǔ)上，研制無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)專(zhuān)用動(dòng)力裝置。這種發(fā)展方法，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)較小，成本可控。另外一方面可以發(fā)展新一代的具有低油耗、大過(guò)載、矢量推力、隱身性能好等特點(diǎn)的先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)。

（2）知己知彼方能百戰(zhàn)不殆，高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)作為戰(zhàn)場(chǎng)偵察的主力，是信息時(shí)代戰(zhàn)爭(zhēng)不可或缺的組成元素，它可以使我們了解戰(zhàn)場(chǎng)的變化，從而做出應(yīng)對(duì)。對(duì)高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)，鑒于其長(zhǎng)壽命，高經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)，可以采用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，但由于其對(duì)高空低速性能要求較高，需要考慮高空低雷諾數(shù)的情況。國(guó)內(nèi)高空低雷諾數(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)較為薄弱，可以?xún)?yōu)先發(fā)展。

（3）善攻者攻于九天之上，更高的高度、更快的速度始終是任何一個(gè)國(guó)家、一支軍隊(duì)不懈的追求。超高空超高速無(wú)人飛機(jī)或空天飛機(jī)則始終是更新更強(qiáng)的裝備，也是世界各國(guó)都不遺余力努力發(fā)展的方向。針對(duì)這類(lèi)具有前瞻性發(fā)展?jié)摿Φ臒o(wú)人機(jī)，其動(dòng)力的發(fā)展我們可以根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)儲(chǔ)備，優(yōu)先考慮發(fā)展渦輪沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)、超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)等新型動(dòng)力。

措施與建議

（1）加大投入，強(qiáng)化基礎(chǔ)。

我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)研制基礎(chǔ)本身就比較薄弱，而對(duì)于無(wú)人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)研究才起步不久，對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施更加薄弱。由于無(wú)人機(jī)動(dòng)力使用特點(diǎn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的特殊要求，如高空低雷諾數(shù)、大過(guò)載等，需要在研制過(guò)程中提前進(jìn)行驗(yàn)證與研究。同時(shí)，由于用于無(wú)人機(jī)所帶來(lái)的交聯(lián)控制、電磁環(huán)境等方面的技術(shù)挑戰(zhàn)，一方面需要建立相應(yīng)的試驗(yàn)設(shè)施，另一方面需要開(kāi)展大量的基礎(chǔ)研究工作。所以，發(fā)展無(wú)人機(jī)動(dòng)力首先就要加大投入，強(qiáng)化基礎(chǔ)。

（2）加強(qiáng)預(yù)研，自主創(chuàng)新。

應(yīng)長(zhǎng)期堅(jiān)持動(dòng)力先行的原則，積極開(kāi)展無(wú)人機(jī)動(dòng)力技術(shù)的預(yù)先研究和自主創(chuàng)新工作，為適應(yīng)未來(lái)無(wú)人機(jī)發(fā)展的要求打好基礎(chǔ)。動(dòng)力裝置的類(lèi)型不同，預(yù)先研究的關(guān)鍵技術(shù)也不同，應(yīng)分別制定針對(duì)各種無(wú)人機(jī)動(dòng)力的預(yù)研計(jì)劃，建議國(guó)家用類(lèi)似于民用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)劃的形式，將無(wú)人機(jī)動(dòng)力技術(shù)預(yù)研項(xiàng)目打包，重點(diǎn)抓關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證和轉(zhuǎn)化。

（3）統(tǒng)籌規(guī)劃，系列發(fā)展。

無(wú)人機(jī)是當(dāng)前國(guó)防裝備研究的熱點(diǎn)，應(yīng)制定合理的無(wú)人機(jī)發(fā)展路線，合理謀劃無(wú)人機(jī)動(dòng)力的發(fā)展戰(zhàn)略，尤其對(duì)國(guó)防和經(jīng)濟(jì)建設(shè)有顯著影響的中小型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)予以重點(diǎn)研究。在高性能核心機(jī)的基礎(chǔ)上，系列化派生發(fā)展發(fā)動(dòng)機(jī)，解決不同類(lèi)型無(wú)人機(jī)平臺(tái)對(duì)動(dòng)力裝置的需求。

（4）填補(bǔ)空白，占領(lǐng)高端。

重點(diǎn)突破中等推力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)和高空長(zhǎng)航時(shí)大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，填補(bǔ)無(wú)人機(jī)動(dòng)力型譜空白。圍繞高空長(zhǎng)航時(shí)、無(wú)人作戰(zhàn)以及臨近空間高超聲速等高端無(wú)人機(jī)，解決相應(yīng)動(dòng)力裝置研制的關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)研制幾型發(fā)動(dòng)機(jī)，滿足高端無(wú)人機(jī)的動(dòng)力需求。

（作者單位系中航工業(yè)燃?xì)鉁u輪研究院）