“空中機器人”的未來

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?！獮樵邉澮u擊美艦“科爾”號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局所屬的一架“捕食者”無人機從數(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。

這次攻擊行動來無影，去無蹤，根本無從防范。這是號稱“空中機器人”的現(xiàn)代軍用無人駕駛飛機（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，英文常用Unmanned Aerial Vehicle（UAV）表示。它是一種機上無人駕駛、利用無線電遙控設(shè)備或機上自備程序控制裝置操縱的可重復(fù)使用的航空飛行器。與載人飛機相比，它具有體積小、造價低、使用方便、對作戰(zhàn)環(huán)境要求低、戰(zhàn)場生存能力較強等優(yōu)點，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就問世了；只是由于受當(dāng)時技術(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，將無人機研究重點放在偵察用途方面，RQ系列、 FQM-151A和GNAT-750等都是這一時期無人機的典型代表，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正在向超高空（大于3萬米）、長航時（大于30小時）和超遠(yuǎn)程（大于1萬千米）等方向發(fā)展。有些無人機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)用形成有機互補。

20世紀(jì)80年代以后，國際上無人機的另一個明顯的發(fā)展趨勢是小型化。大多數(shù)小型無人機的質(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。

無人戰(zhàn)斗機逐漸成為當(dāng)前無人機研究的熱點。經(jīng)過改裝后，RQ-1型無人機首次成為可以發(fā)射導(dǎo)彈的攻擊型無人機，開創(chuàng)了無人機作戰(zhàn)的先河。

關(guān)鍵技術(shù)

在無人機的發(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：

氣動技術(shù) 由于無人機對靈敏度、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) 無人機一般要求長航程，因此，必須采用高效率的動力技術(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力等。

人工智能技術(shù) 無人機，特別是無人戰(zhàn)斗機需要采用高度自主程序，即利用一些智能軟件驅(qū)動安置在無人機上的綜合傳感器，保證通信連接，完成無人機與操縱人員間的交互。這不僅使得無人機能確保按命令或預(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)可以使無人機遠(yuǎn)距、快速地傳輸信息，實施超視距控制。

發(fā)射與回收技術(shù) 21世紀(jì)要求無人機的發(fā)射和回收更加簡便，如果無人機的起降不依賴跑道，將有可能改變未來空中作戰(zhàn)模式，無人機也將具有更大競爭力。因此，大型無人機的先進(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) 在機載武器系統(tǒng)方面，將會采用最先進(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)系到微型無人機的前景。

未來方向

綜觀世界各國無人機發(fā)展現(xiàn)狀及未來無人機技術(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，今后的無人機平臺和地面站很可能是通用的，將朝著一機多能的方向發(fā)展。進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計時，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)，使無人機可以根據(jù)具體任務(wù)及時更換不同功能的機載設(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”無人機基礎(chǔ)上研制的“捕食者-B”無人機飛行高度超過1.5萬米。這種新型無人機飛行高度高，承載能力強，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，對所發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)立即實施打擊。英制“小妖精”無人機可根據(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等不同設(shè)備。在靶機上裝上偵察、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)無人機或巡航導(dǎo)彈。

高空長航時

從發(fā)展趨勢來看，長航時高空無人機已成為世界各國無人偵察機的發(fā)展重點之一。長航時高空無人機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，價格便宜，可隨時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。它還不受目標(biāo)上空云霧的影響，可獲取高分辨率圖像；還可機動跟蹤目標(biāo)，提供實時信息。

美國的“全球鷹”是這種高空長航時無人機中的典型機種。它可以不間斷飛行40個小時。但這仍不能完全滿足人們對無人機長航時的需求。為此，美國早在2002年就啟動了無人機“自動空中加油（AAR）”項目，擬開發(fā)出一套系統(tǒng)，使無人機實現(xiàn)安全空中加油。

2012年9月30日，美國國防部國防預(yù)研計劃局（DARPA）的“高空自主空中加油（Autonomous High-Altitude Refueling，AHR）”項目在實施兩年后結(jié)束。在該項目中，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，成功驗證兩架無人機之間的自主空中加油技術(shù)，使該機的續(xù)航時間延長至1周。

如果無人機獲得自主空中加油能力，將大大增加其作戰(zhàn)半徑和留空時間，也可以大幅降低作戰(zhàn)部署和反應(yīng)所需時間。這將深化和擴展無人機的用途，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)星為定軌運行，其偵察范圍及時間都受到限制。無人偵察機則可以對某一地域進(jìn)行全天候定點偵察。同時，由于無人偵察機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，衛(wèi)星一旦被摧毀，很難重新部署。但高空無人偵察機的機動性很強，可隨時發(fā)射。因此，具備自動空中加油能力的無人機可以長時間滯留在戰(zhàn)區(qū)上空，完成間諜衛(wèi)星在被摧毀或被干擾時“無法完成的任務(wù)”。

如今，長航時高空無人機已成為軍用偵察衛(wèi)星的重要補充手段。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型太陽能無人機——太陽神（Helios），它可在同一位置停留數(shù)月甚至更長時間。

微型化

隨著高精密計算機技術(shù)和納米技術(shù)的發(fā)展，微型無人機在軍事領(lǐng)域顯示出越來越大的應(yīng)用價值。

利用納米技術(shù)，可以把傳感器、電動機等數(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”超微型空中運載器僅重7克， 機上有GPS、微型攝像機和傳感器等多種精良裝備。1997年，美國推出了為期4年的微型無人機計劃。其中，“微星”項目已研制出一種可由單兵手持發(fā)射的微型無人機，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

計算機的飛速發(fā)展使得無人機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)，無人機可自動尋找和識別目標(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)行必要的攻擊機動動作。

歐洲正在進(jìn)行的“神經(jīng)元”無人機作戰(zhàn)單元陣列計劃就是應(yīng)用群體智能的典型?！吧窠?jīng)元”無人機綜合運用了自動容錯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)自主空中編隊飛行并自動捕獲、自主識別目標(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)對提升軍用無人機的戰(zhàn)場生存能力具有重要意義。

未來的新型軍用無人機將采用最先進(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)動機；二是采用限制紅外反射技術(shù)，在無人機表面涂上能吸收紅外光的特制漆，在發(fā)動機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的副翼、襟翼等各傳動面都制成綜合面，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“獵鳥”具有極低的雷達(dá)反射截面、全新的隱形外觀，標(biāo)志著無人機隱形技術(shù)達(dá)到了全新的高度。美國國防發(fā)展局報告透露，未來噴氣式無人機主要采用雷達(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。該國“無風(fēng)”垂直起降噴氣式隱形無人機由輻射透明材料制成，具有較強雷達(dá)隱形能力，最高時速達(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，要想確定無人機位置，需要運用地圖導(dǎo)航與GPS 系統(tǒng)，但無人機的天線尺寸與功率等方面還存在問題，要提高無人機通信能力，需要解決這些問題。

無人機通常需要攜帶偵察器，像生化探測器、攝像機與紅外探測器等，如CCD攝像機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整體技術(shù)能力。

【責(zé)任編輯】趙 菲

相關(guān)鏈接

世界幾款先進(jìn)的無人機

MQ“捕食者”（Predator）

通用原子公司在1994年制造了MQ“捕食者”無人機。該機的升級版能夠攜帶武器并攻擊目標(biāo)。該機在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無人機，主要用于偵察監(jiān)視。服役美國空軍的此類無人機裝備了能夠開展情報收集、偵察以及監(jiān)視等功能的綜合傳感器。此機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。

RQ-170 哨兵（Sentinel）

由洛克希德馬丁公司設(shè)計并生產(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，美軍在那里找到并剿殺了本·拉登。

X-47B

X-47B型無人駕駛飛機由美國諾思羅普·格魯曼公司研制，設(shè)計時速可以達(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，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，可以為美軍執(zhí)行全天候作戰(zhàn)任務(wù)提供支持。