無人機的基本概念

形形色色的無人機已經(jīng)成為未來信息化、網(wǎng)絡(luò)化戰(zhàn)爭基礎(chǔ)性的作戰(zhàn)裝備，各國對于無人機系統(tǒng)的發(fā)展也不遺余力。然而很多人對于無人機系統(tǒng)及其技術(shù)全貌卻并不一定有著清晰的了解。航空專家傅前哨將通過一系列文章，向你闡述無人機的相關(guān)技術(shù)及最新發(fā)展。

Q最近10多年來，世界上掀起了一股無人機熱，美、俄、英、法、德和以色列等國相繼開發(fā)出了一系列的軍用無人機，并在局部戰(zhàn)爭中廣泛使用。航模與無人機的主要區(qū)別是什么?對此，你是如何看的?

A近年來，與軍用無人機相關(guān)的新聞報道日漸增多，引起了許多人的關(guān)注。我也聽到過類似的“什么是航模，什么是無人機?”的問題。一些專家的回答是，動力航模與動力無人機的最大差別在于：后者裝有任務(wù)載荷，且由程序控制，它的飛行距離比較遠(yuǎn)。而前者未配任務(wù)設(shè)備，并采用目視遙控的方式進行操縱，其活動區(qū)域比較小。因此，不帶任務(wù)載荷、采用遙控方式的飛行器，個頭再大也是航模，而配有任務(wù)設(shè)備，采用程序控制方式的飛行器，尺寸再小也是無人機。

這個解釋有它一定的道理，但在概念上并不準(zhǔn)確。采用遙控還是程控并不能成為區(qū)分航模與無人機的標(biāo)準(zhǔn)。要知道，多數(shù)微型無人偵察機就選擇了遙控方式。而如果在普通的航模上安裝最簡單的照相機、攝像機、拉煙器、傳單等物品，你說它是什么?其實，所謂“航模與無人機之間有什么差別”的問題，本身便有問題，就好像有人問你，小轎車與汽車有什么不同一樣。你如何回答?正確的答案為：小轎車僅僅是汽車的一種。

對該問題，我個人的看法是：航模也是無人機，它是無人機家族中的一個成員，可歸為民用無人機之列。其實，航模本身的分類也很多，如玩具航模、競技航模、特技表演航模、廣告宣傳航模、縮比技術(shù)驗證航模等等。它們也可以稱為玩具無人機，競技無人機，特技表演無人機、廣告宣傳無人機、縮比技術(shù)驗證無人機。

Q應(yīng)該如何給動力無人機下定義呢

A如果將無動力的彈射航模，氣球一類的飛行器排除在外，那么，似乎可以這么給無人駕駛飛行器下定義：由遙控設(shè)備、線控設(shè)備或自備程序控制裝置操縱的、帶動力的、不載人的可控飛行器，稱為無人駕駛飛行器。簡單地講就是“沒有人在機內(nèi)駕駛的帶動力的飛行器”。

Q為什么稱為無人駕駛飛行器而不是無人駕駛飛機?

A因為無人駕駛飛行器是個大概念，而無人駕駛飛機是個小概念。無人駕駛飛機僅為無人駕駛飛行器的一個分支。嚴(yán)格地講，一般意義上的無人機，指的是無人駕駛飛機、無人駕駛直升機、無人駕駛旋翼機等比重大干空氣的飛行器，不包括無人駕駛飛艇一類的比重小于空氣的航空器。但也有人將無人機特指為無人駕駛的固定翼飛機，而把無人駕駛直升機、無人駕駛旋翼機分別簡稱為無人直升機、無人旋翼機等等。

Q你能詳細(xì)談?wù)劅o人駕駛飛行器的分類嗎?

A無人駕駛飛行器按其飛行時所在的主要空間來劃分，可分為無人駕駛航天器和無人駕駛航空器兩大類。前者又稱為無人駕駛空間飛行器，其典型代表有各種人造衛(wèi)星、空間探測器，無人駕駛航天飛機(如前蘇聯(lián)研制的“暴風(fēng)雪”號航天飛機)等，這類航天器一般都由運載火箭送入宇宙空間，也有由重型飛機帶到高空發(fā)射的。無人駕駛航空器亦稱無人駕駛大氣層飛行器。它又可分為輕于空氣的和重于空氣的無人駕駛航空器兩類(近太空無人駕駛飛行器的活動區(qū)域沒有脫離大氣層，仍應(yīng)歸類為無人駕駛航空器)。輕于空氣的無人駕駛航空器(浮空器)，主要有無人駕駛氣球和無人駕駛飛艇。

Q重于空氣的無人駕駛航空器都有哪些種類?

A重于空氣的無人駕駛航空器主要包括：無人駕駛固定翼飛機、無人駕駛直升機、無人駕駛直升飛機(即無人駕駛垂直起降飛機)、無人駕駛旋翼機、無人駕駛直升旋翼機，無人駕駛直升旋翼飛機、無人駕駛撲翼機、無人駕駛地面效應(yīng)飛行器、無人駕駛氣墊船等等。從某種意義上講，巡航導(dǎo)彈，空對空導(dǎo)彈、地對空導(dǎo)彈、空對艦導(dǎo)彈，飛航式誘餌等也可劃入重于空氣的無人駕駛航空器的范疇。

Q“直升旋翼機”、“直升旋翼飛機”都是些什么樣的“飛行機器”，直升機是否為直升飛機的簡稱?

A我們知道，飛機與直升機，旋翼機并非同一類航空器，那么“直升飛機”與直升機亦不可混為一談。因為前者是兼具直升機和飛機特點的，能夠垂直起降和空中懸停的固定翼飛行器(vertical takeoff andlanding aircraft,簡稱VTOL)。

對直升飛機的定義是：能夠垂直起飛和降落，并具備懸停能力的固定翼飛機。其典型代表有英國的“鷂”式攻擊機，美國的V22傾轉(zhuǎn)旋翼飛機等。

Q直升飛機實際上是飛機技術(shù)與直升機技術(shù)相結(jié)合而形成的新品種航空器。那么，直升機與飛機、旋翼機“混血”，又會產(chǎn)生出什么樣的東西呢?

A美國麥克唐納公司于20世紀(jì)50年代中期試飛過一種復(fù)合式垂直，短距起降飛行器，其空軍編號為XV－1。該機裝有一臺550馬力的發(fā)動機，推進式螺旋槳設(shè)在機身后部，以提供向前飛行的動力。螺旋槳滑流噴在尾翼和方向舵上，還可產(chǎn)生穩(wěn)定與操縱力矩。在其機身背部配備了一副由葉尖噴嘴驅(qū)動的旋翼，用以提供垂直起降和懸停時的向上的拉力。XV－1在空中平飛狀態(tài)，葉尖噴嘴停止工作，依靠前方的來流吹動旋翼旋轉(zhuǎn)。此時，它就變成了一架純粹的旋翼機。

英國的費爾雷公司于1957年也試飛過一種與XV－1類似的飛行器——“羅托達(dá)因”，但它的幾何尺寸和重量要大得多。該機垂直起降和懸停時，用裝在葉尖上的小型加壓噴射器帶動位于機背上的旋翼旋轉(zhuǎn)，以形成向上的舉力。轉(zhuǎn)至平飛狀態(tài)時，加壓噴射器停止工作，憑借兩臺渦槳發(fā)動機帶動常規(guī)螺旋槳，提供向前運動的拉力并利用飛機前進時在機翼和旋翼上產(chǎn)生的氣動升力支撐飛機的重量。其最大飛行速度可達(dá)370千米／小時。要比一般的直升機飛得快。這種可搭載乘員50～70人的大型垂直／短距起降運輸機，實際上是直升機，固定翼飛機和旋翼機的復(fù)合體。

有人將XV-1、“羅托達(dá)因”等具有特殊功能的航空器統(tǒng)稱為直升旋翼機。但從其飛行原理看，“羅托達(dá)因”有些名實不符。嚴(yán)格地講，把這類的航空器定義為直升旋翼飛機更合適，因為它們有兩個不同的主升力面——旋翼和固定翼，且旋翼能以兩種不同的方式工作。

Q現(xiàn)代的無人駕駛航空器又是什么時候問世的?

A現(xiàn)代意義上的無人駕駛飛機誕生于上個世紀(jì)第二個10年。1917年，英國人研制成功了世界上第一架無人駕駛飛機。他們企圖用該機執(zhí)行軍事任務(wù)，但未能實現(xiàn)。因為這架翼展6.7米，裝一臺35馬力發(fā)動機的無人機試飛并不順利，研制計劃被迫中止。后來，英、美，蘇等國繼續(xù)研究，并于20世紀(jì)30年代取得了較大的進步，出現(xiàn)了幾種可作為靶機使用的無人機。

與飛機相比，可控的載人直升機、載人旋翼機問世較晚，最早的能正常操縱的實用型直升機是于1936年6月試飛成功的。但直升機真正投入批量生產(chǎn)，并大量使用，則是40年代中后期的事。由于制作工藝相對復(fù)雜，無人駕駛直升機、無人駕駛旋翼機的誕生比有人機還要推遲一段時間。

Q如何根據(jù)用途給現(xiàn)代軍用無人機分類?

A軍用無人機可細(xì)分為作戰(zhàn)無人機、勤務(wù)保障與支援無人機等。前者包括無人駕駛戰(zhàn)斗機、無人駕駛攻擊機，無人駕駛轟炸機、反輻射攻擊無人機等。后者主要有：圖像偵察無人機、電子偵察無人機，電子干擾無人機、氣象觀測無人機、氣象戰(zhàn)無人機、中繼通信無人機，預(yù)警無人機、目標(biāo)指示／目標(biāo)照射無人機，火炮校射無人機、靶機、誘餌機、心理戰(zhàn)無人機等等。隨著技術(shù)的發(fā)展，今后還會出現(xiàn)各種各樣的特殊用途的軍用無人機。

Q有人把無人機劃分為大、中、小、微等幾類，但很難給人以清晰的概念，對此你有何看法?

A人們一般是依據(jù)飛機的幾何尺寸、起飛重量、有效載荷等技術(shù)參數(shù)，將戰(zhàn)斗機、轟炸機、運輸機等有人駕駛的飛行器，劃分為大型、中型和小型等幾類。例如，專家們往往把正常起飛重量10噸以下的戰(zhàn)斗機稱為輕型戰(zhàn)斗機，將正常起飛重量15噸左右的戰(zhàn)斗機稱為中型戰(zhàn)斗機，正常起飛重量超過20噸則為重型戰(zhàn)斗機。

將不同機種的有人駕駛飛機分為大、中、小三類，用于分析和研究問題足夠了，在概念上也很容易理解，一般不會產(chǎn)生歧意。但對無人機來說可就沒有那么簡單了。

與有人駕駛的飛機相比，現(xiàn)代無人機的種類繁多，它們的幾何尺寸、起飛重量和任務(wù)載荷相差極大。有人駕駛飛機在尺寸、重量和發(fā)動機功率等方面有一個最小的極限標(biāo)準(zhǔn)，那就是：飛行平臺必須能夠承載一個成年人的重量。

有人駕駛飛機在“做小”方面有下限，在“做大”方面目前還沒有明確的上限(主要是看經(jīng)濟性能否接受、起降場所和機體結(jié)構(gòu)能否承受)。而對無人機來說，“做大”的情況與有人機類似，而“做小”的極限范圍則大大拓寬了，目前，最小的無人機只有幾克重。由此，便帶來了一個問題：如何給無人機分級?僅僅將它們分為大、中、小型等級別，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因為目前最大的有人駕駛飛機與最小的有人駕駛飛機，在重量上頂多相差幾千倍，而最大的無人機與最小的無人機之間則相差千萬倍以上，它們在空氣動力學(xué)、動力系統(tǒng)、能源、控制手段、信息采集與傳輸裝置、使用條件，飛行特性、放飛方式、回收方式等方面，存在著非常大的差異，技術(shù)探索的領(lǐng)域也不一樣。因此，有必要對無人機進行更為細(xì)致的分級。

我個人的看法是，根據(jù)目前已研制成功的各型無人機的重量，用途、特點等等，大致可將它們劃分為下面幾類：

超巨型無人機，100噸以上。

巨型無人機：標(biāo)準(zhǔn)重量50噸左右。

超重型無人機：標(biāo)準(zhǔn)重量20噸。

重型無人機：標(biāo)準(zhǔn)重量10噸左右。

大型無人機：標(biāo)準(zhǔn)重量3-5噸。

中型無人機標(biāo)準(zhǔn)重量1噸左右。

輕型無人機：100-500千克級；標(biāo)準(zhǔn)重量200千克左右。

超輕型無人機：10～100千克級；標(biāo)準(zhǔn)重量50千克左右。

小型無人機(small UAV.SUAV)：1-10千克級；標(biāo)準(zhǔn)重量7千克。

微型無人機(Micro UAV，MAV)：100-500克級：標(biāo)準(zhǔn)重量200克。

超微型無人機(Nano Air Vehicle.NAV)標(biāo)準(zhǔn)重量10克。

美國國防部的裝備管理部門對SUAV、MAM和NAV等微小型無人機有明確的定義。例如，根據(jù)軍方的規(guī)定，NAV在任何方向的尺寸都不得大干50-75毫米，重量10克左右(包括2克的任務(wù)載荷)。

按照上面的分類方法，我認(rèn)為無人機大致可以分為8個級別，這些級別及其各自代表機型如下重型(RQ-4“全球鷹”)、大型(RQ-3A“暗星”)、中型(RQ-1“捕食者”)、輕型(RQ－7B“影子200”)、超輕型(“敢死蜂”)、小型(RQ-11“大烏鴉”)、微型(“大黃蜂”)，超微型(“翼果”)。