2002年11月3日夜,也門馬里布沙漠。
一輛卡車拖著煙塵向前疾馳。突然間,一道閃光從天而降正中卡車,后者隨即在爆炸聲中化為碎片。這并不是一起意外事件,卡車上的乘客也非同尋常——為曾策劃襲擊美艦“科爾”號(hào)以及法國油輪爆炸案的恐怖分子。那道從天而降的閃光則來自美國中央情報(bào)局所屬的一架“捕食者”無人機(jī)從數(shù)千英尺高空發(fā)射而來的“地獄火”空對地導(dǎo)彈。攻擊的遙控操縱者則處于數(shù)百英里外的吉布提。
這次攻擊行動(dòng)來無影,去無蹤,根本無從防范。這是號(hào)稱“空中機(jī)器人”的現(xiàn)代軍用無人駕駛飛機(jī)(UAV)完成的一次典型的對地精確制導(dǎo)攻擊戰(zhàn)例。
迅猛發(fā)展
無人駕駛飛機(jī),英文常用Unmanned Aerial Vehicle(UAV)表示。它是一種機(jī)上無人駕駛、利用無線電遙控設(shè)備或機(jī)上自備程序控制裝置操縱的可重復(fù)使用的航空飛行器。與載人飛機(jī)相比,它具有體積小、造價(jià)低、使用方便、對作戰(zhàn)環(huán)境要求低、戰(zhàn)場生存能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),備受各國的青睞,尤其是在軍事領(lǐng)域的一些局部戰(zhàn)爭中,無人駕駛飛機(jī)憑借其準(zhǔn)確、高效和靈便的偵察、干擾、欺騙、搜索、校射及在非正規(guī)條件下作戰(zhàn)等多種能力,發(fā)揮著顯著的作用,并推動(dòng)著軍事科學(xué)、裝備技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域的研究和進(jìn)步。
早在1917年,世界上第一架無人機(jī)就問世了;只是由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制,發(fā)展極為緩慢。進(jìn)入20世紀(jì)60年代,美國出于冷戰(zhàn)需要,將無人機(jī)研究重點(diǎn)放在偵察用途方面,RQ系列、 FQM-151A和GNAT-750等都是這一時(shí)期無人機(jī)的典型代表,并在數(shù)次軍事沖突中發(fā)揮了超乎想象的作用。
目前,以信息獲取為應(yīng)用目的偵察型無人機(jī)正在向超高空(大于3萬米)、長航時(shí)(大于30小時(shí))和超遠(yuǎn)程(大于1萬千米)等方向發(fā)展。有些無人機(jī)甚至在某些方面已經(jīng)具備了執(zhí)行戰(zhàn)略偵察的能力,從而與衛(wèi)星的應(yīng)用形成有機(jī)互補(bǔ)。
20世紀(jì)80年代以后,國際上無人機(jī)的另一個(gè)明顯的發(fā)展趨勢是小型化。大多數(shù)小型無人機(jī)的質(zhì)量降至百千克甚至幾十千克,往往一輛汽車甚至單兵便能載放一架無人機(jī)。
無人戰(zhàn)斗機(jī)逐漸成為當(dāng)前無人機(jī)研究的熱點(diǎn)。經(jīng)過改裝后,RQ-1型無人機(jī)首次成為可以發(fā)射導(dǎo)彈的攻擊型無人機(jī),開創(chuàng)了無人機(jī)作戰(zhàn)的先河。
關(guān)鍵技術(shù)
在無人機(jī)的發(fā)展過程中,很多技術(shù)起到了關(guān)鍵性的作用,未來無人機(jī)的發(fā)展也離不開這些關(guān)鍵技術(shù)的提升。其中最主要的有以下幾項(xiàng):
氣動(dòng)技術(shù) 由于無人機(jī)對靈敏度、飛行高度以及雷達(dá)反射截面等有特殊要求;因此,對各種先進(jìn)氣動(dòng)布局的研究就顯得尤為重要,如無尾、三角翼構(gòu)型等。
推進(jìn)技術(shù) 無人機(jī)一般要求長航程,因此,必須采用高效率的動(dòng)力技術(shù)。此外,還可以開發(fā)新的輕型高效燃料,如高效的航空煤油和使用太陽能作為動(dòng)力等。
人工智能技術(shù) 無人機(jī),特別是無人戰(zhàn)斗機(jī)需要采用高度自主程序,即利用一些智能軟件驅(qū)動(dòng)安置在無人機(jī)上的綜合傳感器,保證通信連接,完成無人機(jī)與操縱人員間的交互。這不僅使得無人機(jī)能確保按命令或預(yù)編程來完成任務(wù),對已知目標(biāo)做出反應(yīng),還能對隨機(jī)出現(xiàn)的目標(biāo)做出相應(yīng)反應(yīng)。
通信技術(shù) 寬帶、大數(shù)據(jù)流量的數(shù)據(jù)鏈技術(shù)可以使無人機(jī)遠(yuǎn)距、快速地傳輸信息,實(shí)施超視距控制。
發(fā)射與回收技術(shù) 21世紀(jì)要求無人機(jī)的發(fā)射和回收更加簡便,如果無人機(jī)的起降不依賴跑道,將有可能改變未來空中作戰(zhàn)模式,無人機(jī)也將具有更大競爭力。因此,大型無人機(jī)的先進(jìn)發(fā)射技術(shù)和安全回收技術(shù)能否取得突破具有重大意義。
武器和設(shè)備的小型化技術(shù) 在機(jī)載武器系統(tǒng)方面,將會(huì)采用最先進(jìn)的空對空和空對地武器,使用非常靈巧的小型炸彈和導(dǎo)彈,使飛機(jī)有效載荷達(dá)到最優(yōu)。在同樣的質(zhì)量下,其破壞能力比目前增加10倍。
納米技術(shù) 納米技術(shù)是制造超微型零部件的技術(shù)依托,納米技術(shù)的成熟與否,將關(guān)系到微型無人機(jī)的前景。
未來方向
綜觀世界各國無人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及未來無人機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢,其發(fā)展方向可概括為以下幾方面:
多功能、模塊化
隨著機(jī)載遙感技術(shù)、精確制導(dǎo)武器技術(shù)、偵察和電子技術(shù)的發(fā)展,無人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣闊??萍嫉难杆侔l(fā)展使模塊化、通用化、系列化成為可能,今后的無人機(jī)平臺(tái)和地面站很可能是通用的,將朝著一機(jī)多能的方向發(fā)展。進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),研制人員將通過優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu),采用模塊化技術(shù),使無人機(jī)可以根據(jù)具體任務(wù)及時(shí)更換不同功能的機(jī)載設(shè)備,執(zhí)行不同任務(wù)。
在伊拉克戰(zhàn)爭中, 美軍使用的“捕食者”無人機(jī)除能夠進(jìn)行低空照相偵察任務(wù)以外, 還可加裝兩枚“海爾法”激光制導(dǎo)導(dǎo)彈, 對敏感目標(biāo)和敵人的防空力量進(jìn)行精確轟炸。如今,美軍在“捕食者”無人機(jī)基礎(chǔ)上研制的“捕食者-B”無人機(jī)飛行高度超過1.5萬米。這種新型無人機(jī)飛行高度高,承載能力強(qiáng),不僅能夠進(jìn)行偵察、監(jiān)視、瞄準(zhǔn),而且能夠進(jìn)行武器發(fā)射,可以在執(zhí)行任務(wù)時(shí),對所發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)立即實(shí)施打擊。英制“小妖精”無人機(jī)可根據(jù)擔(dān)負(fù)的戰(zhàn)場監(jiān)視、目標(biāo)指示、電子戰(zhàn)等不同任務(wù),分別搭載傳感器、激光目標(biāo)指示器和電子干擾機(jī)等不同設(shè)備。在靶機(jī)上裝上偵察、電子戰(zhàn)設(shè)備或各種部件,即可將其改裝成偵察、電子戰(zhàn)無人機(jī)或巡航導(dǎo)彈。
高空長航時(shí)
從發(fā)展趨勢來看,長航時(shí)高空無人機(jī)已成為世界各國無人偵察機(jī)的發(fā)展重點(diǎn)之一。長航時(shí)高空無人機(jī)可在空中停留幾天甚至幾周,以獲取目標(biāo)區(qū)的完整信息。它較軍用偵察衛(wèi)星應(yīng)用靈活,價(jià)格便宜,可隨時(shí)按指揮員意圖選定作戰(zhàn)區(qū)域,并盡可能接近戰(zhàn)區(qū),以獲取更精確情報(bào)。它還不受目標(biāo)上空云霧的影響,可獲取高分辨率圖像;還可機(jī)動(dòng)跟蹤目標(biāo),提供實(shí)時(shí)信息。
美國的“全球鷹”是這種高空長航時(shí)無人機(jī)中的典型機(jī)種。它可以不間斷飛行40個(gè)小時(shí)。但這仍不能完全滿足人們對無人機(jī)長航時(shí)的需求。為此,美國早在2002年就啟動(dòng)了無人機(jī)“自動(dòng)空中加油(AAR)”項(xiàng)目,擬開發(fā)出一套系統(tǒng),使無人機(jī)實(shí)現(xiàn)安全空中加油。
2012年9月30日,美國國防部國防預(yù)研計(jì)劃局(DARPA)的“高空自主空中加油(Autonomous High-Altitude Refueling,AHR)”項(xiàng)目在實(shí)施兩年后結(jié)束。在該項(xiàng)目中,DARPA、諾格公司和美國國家航空航天局(NASA)代頓飛行研究中心利用兩架經(jīng)過改裝的“全球鷹”無人機(jī),成功驗(yàn)證兩架無人機(jī)之間的自主空中加油技術(shù),使該機(jī)的續(xù)航時(shí)間延長至1周。
如果無人機(jī)獲得自主空中加油能力,將大大增加其作戰(zhàn)半徑和留空時(shí)間,也可以大幅降低作戰(zhàn)部署和反應(yīng)所需時(shí)間。這將深化和擴(kuò)展無人機(jī)的用途,使其未來很有可能發(fā)揮小型間諜衛(wèi)星的作用。
盡管美國間諜衛(wèi)星的偵察精確度也能達(dá)到1米,但由于衛(wèi)星為定軌運(yùn)行,其偵察范圍及時(shí)間都受到限制。無人偵察機(jī)則可以對某一地域進(jìn)行全天候定點(diǎn)偵察。同時(shí),由于無人偵察機(jī)能夠在兩萬米的高空巡航,難以被對手發(fā)現(xiàn),即使被發(fā)現(xiàn),被防空系統(tǒng)攔截的可能性也不大。此外,美國認(rèn)為,隨著天基武器的發(fā)展,間諜衛(wèi)星在太空中面臨著危險(xiǎn),衛(wèi)星一旦被摧毀,很難重新部署。但高空無人偵察機(jī)的機(jī)動(dòng)性很強(qiáng),可隨時(shí)發(fā)射。因此,具備自動(dòng)空中加油能力的無人機(jī)可以長時(shí)間滯留在戰(zhàn)區(qū)上空,完成間諜衛(wèi)星在被摧毀或被干擾時(shí)“無法完成的任務(wù)”。
如今,長航時(shí)高空無人機(jī)已成為軍用偵察衛(wèi)星的重要補(bǔ)充手段。美國國家航空航天局稱,將推出能在2.4萬米高空飛行的試驗(yàn)型太陽能無人機(jī)——太陽神(Helios),它可在同一位置停留數(shù)月甚至更長時(shí)間。
微型化
隨著高精密計(jì)算機(jī)技術(shù)和納米技術(shù)的發(fā)展,微型無人機(jī)在軍事領(lǐng)域顯示出越來越大的應(yīng)用價(jià)值。
利用納米技術(shù),可以把傳感器、電動(dòng)機(jī)等數(shù)字智能裝置集中在一塊芯片上,制造出幾厘米甚至更小的微型裝置。
美國的“黑寡婦”超微型空中運(yùn)載器僅重7克, 機(jī)上有GPS、微型攝像機(jī)和傳感器等多種精良裝備。1997年,美國推出了為期4年的微型無人機(jī)計(jì)劃。其中,“微星”項(xiàng)目已研制出一種可由單兵手持發(fā)射的微型無人機(jī),其長度小于0.15米,質(zhì)量不足18克,即使在對方雷達(dá)上空20~100米處盤旋,也難以被探測到。微型無人機(jī)具有良好的隱蔽性,可執(zhí)行低空偵察、通信、電子干擾等任務(wù)。
智能化
計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展使得無人機(jī)更具攻擊性和靈活性。
由于大量采用人工智能和群體智能理論技術(shù),無人機(jī)可自動(dòng)尋找和識(shí)別目標(biāo),確定攻擊目標(biāo)的優(yōu)先順序,選擇恰當(dāng)武器,做出戰(zhàn)術(shù)決策,執(zhí)行必要的攻擊機(jī)動(dòng)動(dòng)作。
歐洲正在進(jìn)行的“神經(jīng)元”無人機(jī)作戰(zhàn)單元陣列計(jì)劃就是應(yīng)用群體智能的典型?!吧窠?jīng)元”無人機(jī)綜合運(yùn)用了自動(dòng)容錯(cuò)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能等先進(jìn)技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)自主空中編隊(duì)飛行并自動(dòng)捕獲、自主識(shí)別目標(biāo),然后向地面站發(fā)出請求信息,得到批準(zhǔn)后,可以在隱身模式下自主發(fā)射武器。2012年12月,“神經(jīng)元”無人機(jī)在法國南部的伊斯特爾空軍基地順利完成了兩次試飛。
全隱身
在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中,軍用無人機(jī)需要在敵方空間完成任務(wù),極易被發(fā)現(xiàn)。采用先進(jìn)的隱身技術(shù)對提升軍用無人機(jī)的戰(zhàn)場生存能力具有重要意義。
未來的新型軍用無人機(jī)將采用最先進(jìn)的隱身技術(shù):一是采用復(fù)合材料、雷達(dá)吸波材料和低噪聲發(fā)動(dòng)機(jī);二是采用限制紅外反射技術(shù),在無人機(jī)表面涂上能吸收紅外光的特制漆,在發(fā)動(dòng)機(jī)燃料中注入防紅外輻射的化學(xué)制劑;三是減少表面縫隙,采用新工藝將無人機(jī)的副翼、襟翼等各傳動(dòng)面都制成綜合面,進(jìn)一步減少縫隙,縮小雷達(dá)反射面;四是采用充電表面涂層;五是采用最新的等離子隱形技術(shù)。
美國波音公司2002年研制的新型隱形無人機(jī)“獵鳥”具有極低的雷達(dá)反射截面、全新的隱形外觀,標(biāo)志著無人機(jī)隱形技術(shù)達(dá)到了全新的高度。美國國防發(fā)展局報(bào)告透露,未來噴氣式無人機(jī)主要采用雷達(dá)隱形技術(shù),包括新型雷達(dá)波束吸收涂層。
俄羅斯也在積極研制隱形無人戰(zhàn)斗機(jī)。該國“無風(fēng)”垂直起降噴氣式隱形無人機(jī)由輻射透明材料制成,具有較強(qiáng)雷達(dá)隱形能力,最高時(shí)速達(dá)780千米,可執(zhí)行地質(zhì)勘察、管道巡邏、制造干擾、軍事偵察、目標(biāo)指示等任務(wù)。其有效載荷視地面操縱員選擇的飛行模式而定,如果采取滑跑起飛方式,有效載荷可以達(dá)到數(shù)十千克。
通信與微型化技術(shù)
軍用無人機(jī)大多使用微波通信,但微波通信僅能視距應(yīng)用,沒法穿透墻壁,要想確定無人機(jī)位置,需要運(yùn)用地圖導(dǎo)航與GPS 系統(tǒng),但無人機(jī)的天線尺寸與功率等方面還存在問題,要提高無人機(jī)通信能力,需要解決這些問題。
無人機(jī)通常需要攜帶偵察器,像生化探測器、攝像機(jī)與紅外探測器等,如CCD攝像機(jī)可在百米高空中分辨所探測到的車輛與人員。在傳感器與生化探測器等方面的研究還需要加大力度,以提高傳感器技術(shù)微型化與通信技術(shù)準(zhǔn)確性等能力,從而提高軍用無人機(jī)整體技術(shù)能力。
【責(zé)任編輯】趙 菲
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世界幾款先進(jìn)的無人機(jī)
MQ“捕食者”(Predator)
通用原子公司在1994年制造了MQ“捕食者”無人機(jī)。該機(jī)的升級版能夠攜帶武器并攻擊目標(biāo)。該機(jī)在1995年前南斯拉夫戰(zhàn)爭中被首次使用,也出現(xiàn)在阿富汗和伊拉克戰(zhàn)場上。
RQ-4“全球鷹”(Global Hawk)
全球鷹是美國特里達(dá)因瑞安航空公司研制的高空長航時(shí)無人機(jī),主要用于偵察監(jiān)視。服役美國空軍的此類無人機(jī)裝備了能夠開展情報(bào)收集、偵察以及監(jiān)視等功能的綜合傳感器。此機(jī)型是已知的第一架能夠不經(jīng)停直接飛越太平洋的無人機(jī)。
RQ-170 哨兵(Sentinel)
由洛克希德馬丁公司設(shè)計(jì)并生產(chǎn)。飛行高度可達(dá)1.5萬 米。2011年5月,RQ-170參與了對巴基斯坦阿伯塔巴德的突襲行動(dòng),美軍在那里找到并剿殺了本·拉登。
X-47B
X-47B型無人駕駛飛機(jī)由美國諾思羅普·格魯曼公司研制,設(shè)計(jì)時(shí)速可以達(dá)到800千米,最大飛行高度可達(dá)1.2萬米。X-47B是人類歷史上第一架無需人工干預(yù)、完全由電腦操縱的無尾翼、噴氣式無人駕駛飛機(jī),也是第一架能夠從航空母艦上起飛并自行回落的隱形無人轟炸機(jī),可以為美軍執(zhí)行全天候作戰(zhàn)任務(wù)提供支持。