劉怡彪，薛 珂,王春科

(中國飛行試驗(yàn)研究院，陜西 西安 710089)

1 引 言

當(dāng)今世界，人工智能、無人駕駛等信息化技術(shù)以及復(fù)合材料、集成裝配等制造技術(shù)日新月異，無人機(jī)憑借其使用成本低、人員傷亡小、對使用環(huán)境要求低等特點(diǎn)，其產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。軍用無人機(jī)已經(jīng)參與過中東戰(zhàn)爭、海灣戰(zhàn)爭等多次戰(zhàn)爭，并取得了優(yōu)異表現(xiàn)。民用無人機(jī)也已廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘測、電力巡查、航空測繪等領(lǐng)域。無人機(jī)已經(jīng)成為各國的重要軍事裝備和民用設(shè)備。

2 無人機(jī)的發(fā)展概況

無人機(jī)是一種利用電磁波控制或者由其自身程序操縱控制的無人飛行器，其與有人駕駛飛機(jī)最大的區(qū)別就是座艙[1]。世界上第一架無人機(jī)出現(xiàn)于1917年。由于無人機(jī)相較于有人機(jī)具有靈活性高、機(jī)動性能好等特點(diǎn)，加之現(xiàn)代戰(zhàn)爭的推動，無人機(jī)相關(guān)技術(shù)得到了飛速發(fā)展。無人機(jī)種類繁多，根據(jù)任務(wù)目的不同，其尺寸、外形、重量、航程、速度以及飛行高度等也各不相同。按照用途不同，可將無人機(jī)劃分為軍用無人機(jī)與民用無人機(jī)兩大類，而軍用無人機(jī)又可分為無人攻擊機(jī)、無人偵察機(jī)、無人偵察-攻擊機(jī)、無人電子對抗機(jī)以及無人靶機(jī)等；民用無人機(jī)可分為農(nóng)用無人機(jī)、巡查無人機(jī)、測繪無人機(jī)等。

3 國外航空發(fā)達(dá)國家無人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 美國無人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

美國作為世界上的無人機(jī)強(qiáng)國，其無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)先于其他國家。美國無人機(jī)研制時(shí)間最早可追溯至1939年，先后研制出了“火蜂”系列以及“石雞”系列靶機(jī)。之后，美國涌現(xiàn)出了MQ-1C“灰鷹”、MQ-8“火力偵察兵”、MQ-9“死神”、RQ-4“全球鷹”、MQ-4C“特里同”、RQ-7“影子”、RQ-11“烏鴉”、RQ-20“美洲獅”和RQ-21“黑杰克”等眾多型號無人機(jī)。近年來，美國空軍通過加強(qiáng)頂層規(guī)劃，大力發(fā)展各種無人機(jī)系統(tǒng)，不僅針對未來的軍事需求不斷擴(kuò)大無人機(jī)系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，而且通過技術(shù)更新迭代不斷強(qiáng)化高空偵察和中空偵察打擊一體式無人機(jī)系統(tǒng)的作戰(zhàn)使用。

3.1.1 美國空軍無人機(jī)項(xiàng)目現(xiàn)狀

目前，美國空軍裝備的無人機(jī)主要有：高空長航時(shí)RQ-4“全球鷹”、中空長航時(shí)MQ-9“死神”和MQ-1B“捕食者”。其中，MQ-1“捕食者”已停產(chǎn)，逐步被MQ-9“死神”替代。

(1)RQ-4“全球鷹”

自1994年6月1日，原美國國防部國防研究計(jì)劃局(ARPA，現(xiàn)改名為國防預(yù)先研究計(jì)劃局/DARPA)提出研制需求以來，“全球鷹”已研制發(fā)展了6批次，用于取代U-2高空戰(zhàn)略偵察機(jī)，是美國軍方發(fā)展的重點(diǎn)型號之一，也是目前世界上已列裝的無人機(jī)中續(xù)航時(shí)間最長、航程最遠(yuǎn)、尺寸和重量最大、實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用最多的高空長航時(shí)無人機(jī)系統(tǒng)型號[2]。

(2)MQ-9“死神”

美國通用原子航空系統(tǒng)公司(GA-ASI)于1994年1月7日開始此項(xiàng)目的先進(jìn)概念技術(shù)驗(yàn)證(ACTD)。MQ-9“死神”為MQ-1B“捕食者”的改進(jìn)型，增大了外形尺寸，垂尾由倒V形改為V形，換裝了霍尼韋爾TPE331-10T渦槳發(fā)動機(jī)，飛行包線全面擴(kuò)展，任務(wù)載荷載重和續(xù)航能力顯著提高。

3.1.2 美國海軍無人機(jī)項(xiàng)目現(xiàn)狀

美國海軍為大中型水面艦艇及陸戰(zhàn)隊(duì)裝備了一系列的固定翼無人機(jī)和旋翼無人機(jī)。這些無人機(jī)涵蓋高中低空、遠(yuǎn)中近程，主要擔(dān)負(fù)空中巡邏、偵察預(yù)警、信息作戰(zhàn)、特種攻擊等任務(wù)。

(1)MQ-25“黃貂魚”

MQ-25是美國海軍X-47項(xiàng)目的替代者，前者是由美國波音公司為美國海軍研制的艦載無人加油機(jī)，已于2019年9月19日首飛；后者則是由美國諾格公司為美國海軍研制的彈射起飛/攔阻著艦型無人作戰(zhàn)飛機(jī)驗(yàn)證機(jī)，主要用于驗(yàn)證飛翼布局隱身無人作戰(zhàn)飛機(jī)的自主飛行技術(shù)、艦載適應(yīng)性和自主空中加受油技術(shù)等[3,4]。

(2)MQ-4C“特里同”

MQ-4C是美國海軍為確保對全球海域的監(jiān)視能力，維護(hù)美國全球海上霸權(quán)，由美國海軍于2003年啟動的“廣域海上監(jiān)視系統(tǒng)”(BAMS)計(jì)劃的產(chǎn)物。其是RQ-4B“全球鷹”的改進(jìn)型，主要提高了機(jī)身和機(jī)翼強(qiáng)度，并增加了除冰和閃電防護(hù)系統(tǒng)以及海上情報(bào)偵察監(jiān)視傳感器[5,6]。

(3)MQ-8“火力偵察兵”

MQ-8的飛機(jī)平臺是在S-333有人駕駛直升機(jī)的基礎(chǔ)上改型而來，該項(xiàng)目起源于美國海軍發(fā)起的用于支持“瀕海戰(zhàn)斗艦”(LCS)計(jì)劃的垂直起降戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)(VTUAV)計(jì)劃。

3.2 俄羅斯無人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

俄羅斯的無人機(jī)研制工作最早始于20世紀(jì)30年代，其無人機(jī)技術(shù)水平曾領(lǐng)先于世界。自蘇聯(lián)解體之后，由于經(jīng)濟(jì)、科技發(fā)展緩慢等原因，俄羅斯的無人機(jī)技術(shù)在很長一段時(shí)間內(nèi)處于停滯狀態(tài)，直至2011年敘利亞內(nèi)戰(zhàn)后，俄羅斯開始大力發(fā)展無人機(jī)技術(shù)。截至目前，俄羅斯的軍用無人機(jī)總量僅次于美國，處于世界第二位。俄羅斯在陸軍、海軍和空天軍中都部署了無人機(jī)，主要型號有“海雕-10”、“前哨”和“獵戶座”等，這些無人機(jī)主要進(jìn)行偵察、目標(biāo)識別、為火炮和航空打擊進(jìn)行校準(zhǔn)以及毀傷評估。無人機(jī)的廣泛使用在一定程度上改變了陸?？杖虻淖鲬?zhàn)戰(zhàn)術(shù)，是未來戰(zhàn)場必不可少的武器之一[7]。

3.2.1 “海雕-10”

“海雕-10”是俄軍目前服役無人機(jī)中裝備數(shù)量最多的型號，使用半徑最大120km，裝配了晝夜攝像機(jī)和無線電作戰(zhàn)設(shè)備，可在線傳輸視頻，空中持續(xù)工作時(shí)間上限為14h，升限為5000m。據(jù)俄國防部透露，該機(jī)已于去年(2019年)配備了“索具-3”電子戰(zhàn)系統(tǒng)。

3.2.2 “前哨”

“前哨”無人機(jī)被認(rèn)為是以色列“搜索者”無人機(jī)的俄羅斯國產(chǎn)版，該機(jī)是俄軍裝備的首款全自動無人攻擊機(jī)，使用半徑為200km，滯空時(shí)間達(dá)17h，升限約為5000m。

3.2.3 “獵戶座”

“獵戶座”無人機(jī)類似于美國的“捕食者”無人機(jī)，是一款偵察打擊一體的現(xiàn)代化無人機(jī)，起飛重量可達(dá)1t，有效載荷可達(dá)200kg，滯空時(shí)間約為24h，升限為7500m。該機(jī)已于2020年4月正式交付俄軍。

3.3 以色列無人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

以色列是航空裝備研發(fā)大國，其無人機(jī)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用僅次于美國。以色列的無人機(jī)最早始于上世紀(jì)70年代，其無人機(jī)技術(shù)體系比較完善，是無人機(jī)強(qiáng)國之一。目前，以色列裝備的無人機(jī)主要型號有“云雀”、“競技神”和“蒼鷺”等，這些無人機(jī)經(jīng)受了兩次中東戰(zhàn)爭的檢驗(yàn)，受到多個(gè)國家的青睞。

3.3.1 “云雀”

“云雀”無人機(jī)是由以色列艾爾比特公司(Elbit Systems)生產(chǎn)的一種采用電力作為動力的便攜式、靜音無人機(jī)，是以色列國防軍目前裝備的最小無人機(jī)，主要用于情報(bào)收集。該機(jī)重量僅4.54kg，飛行時(shí)間可達(dá)1.5h。

3.3.2 “競技神”

“競技神”無人機(jī)于2002年首飛，因其機(jī)體由復(fù)合材料制成，且設(shè)計(jì)理念先進(jìn)、技術(shù)成熟度高，受到多個(gè)國家的推崇?！案偧忌瘛毕盗泄灿小案偧忌瘛?80、“競技神”450和“競技神”1500三款，其中“競技神”450應(yīng)用最多。“競技神”450的升限達(dá)7000m，滯空時(shí)間24h，有效載荷150kg。

3.3.3 “蒼鷺”

“蒼鷺”無人機(jī)是由以色列航空航天工業(yè)公司(IAI)于1993年開始研制、1994年10月首飛的大型高空戰(zhàn)略長航時(shí)無人機(jī)。該機(jī)起飛重量達(dá)到1100kg，有效載荷250kg，升限達(dá)11000m，航時(shí)50h左右，主要承擔(dān)實(shí)時(shí)監(jiān)視、電子偵察和干擾、通信中繼、地質(zhì)測量、森林防火和海上巡邏等任務(wù)。

4 國外無人機(jī)發(fā)展趨勢

結(jié)合各國無人機(jī)研制的總體情況，分析未來國外無人機(jī)的發(fā)展，其趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

4.1 無人機(jī)蜂群技術(shù)

無人機(jī)蜂群技術(shù)與以往只考慮單架無人機(jī)作用的概念不同，無人機(jī)蜂群技術(shù)是由多架微小型無人機(jī)同時(shí)執(zhí)行任務(wù)的一種團(tuán)隊(duì)理念。目前，世界上已研制或正在研制的項(xiàng)目有美國DARPA的“小精靈”(Germlins)項(xiàng)目、“拒止環(huán)境協(xié)同作戰(zhàn)”(CODE)項(xiàng)目，美國DARPA和海軍研究辦公室(ONR)聯(lián)合發(fā)起的“戰(zhàn)術(shù)拓展偵察節(jié)點(diǎn)”(TERN)項(xiàng)目，美國ONR的“蝗蟲”(LOCUST)項(xiàng)目，美國極光飛行科學(xué)公司(Aurora Flight Sciences)的“自主空中貨運(yùn)/通用系統(tǒng)”(AACUS)以及瑞典馬爾默市的新創(chuàng)公司(Bitcraze)的“DIY迷你四軸無人機(jī)”(Crazyflie)項(xiàng)目等[8]。

4.2 有人/無人協(xié)同技術(shù)

有人/無人協(xié)同技術(shù)主要是指無人機(jī)可與常規(guī)戰(zhàn)斗機(jī)編隊(duì)飛行并接受有人機(jī)指揮與其協(xié)同完成任務(wù)。目前，世界各國主要的有人/無人協(xié)同項(xiàng)目有美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)的“忠誠僚機(jī)”(Loyal Wingman)項(xiàng)目、美國奎托斯防務(wù)與安全技術(shù)公司(Kratos)的“鯖鯊”(Mako)項(xiàng)目等[9，10]。

4.3 新式無人攻擊機(jī)

新式無人攻擊機(jī)是指自動化程度更高、載彈量更大、攜帶武器種類更多、航程和航時(shí)更多的無人攻擊機(jī)。目前，世界上已服役或正在研制的新型無人攻擊機(jī)有土耳其的“察打一體”攻擊無人機(jī)，Bayraktar TB2，伊朗“自殺式兩棲攻擊無人機(jī)”以及俄羅斯核彈攻擊無人機(jī)等。

5 結(jié) 論

當(dāng)今，無人機(jī)已應(yīng)用在多個(gè)軍民領(lǐng)域內(nèi)，通過介紹、分析、研究世界上航空軍事強(qiáng)國的無人機(jī)研制現(xiàn)狀，掌握無人機(jī)前沿技術(shù)的發(fā)展方向及趨勢，可為國內(nèi)的無人機(jī)相關(guān)技術(shù)和領(lǐng)域研究提供一定的參考和借鑒，加快我國無人機(jī)的發(fā)展步伐。