航拍無(wú)人機(jī)的發(fā)展歷史與應(yīng)用

王守忠

2017年4月中旬以來(lái)，成都雙流機(jī)場(chǎng)發(fā)生了至少9起航拍無(wú)人機(jī)擾航事件，造成百架航班備降、返航或延誤。如果說(shuō)，十幾年前的伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)讓世人第一次知道了無(wú)人機(jī)，那么，近段時(shí)間的航拍無(wú)人機(jī)擾航事件則讓更多人關(guān)注和思考無(wú)人機(jī)的監(jiān)管和未來(lái)。事實(shí)上，今年以來(lái)，國(guó)內(nèi)已經(jīng)發(fā)生多起類(lèi)似的無(wú)人機(jī)“黑飛”事件。2月初，四川綿陽(yáng)機(jī)場(chǎng)和云南昆明機(jī)場(chǎng)先后發(fā)生無(wú)人機(jī)干擾民航事件，導(dǎo)致多個(gè)航班延誤或備降其他機(jī)場(chǎng)，在其中一起無(wú)人機(jī)非法飛行事件中，無(wú)人機(jī)離空中客機(jī)僅有50-70米。另?yè)?jù)民航部門(mén)公布的數(shù)據(jù)，2015年全國(guó)共發(fā)生無(wú)人機(jī)干擾民航事件4起，而2016年則激增到23起，民用無(wú)人機(jī)在快速“飛”入民間，圍繞它引發(fā)了人們持續(xù)的關(guān)注。

百余年的無(wú)人機(jī)發(fā)展歷程

無(wú)人機(jī)是“無(wú)人駕駛飛機(jī)”的簡(jiǎn)稱(chēng)（Unmanned Aerial Vehicle，縮寫(xiě)為UAV），是利用無(wú)線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)，包括無(wú)人直升機(jī)、固定翼機(jī)、多旋翼飛行器、無(wú)人飛艇、無(wú)人傘翼機(jī)。從某種角度來(lái)看，無(wú)人機(jī)可以在無(wú)人駕駛的條件下完成復(fù)雜的空中飛行任務(wù)和各種負(fù)載任務(wù)，可以說(shuō)是“空中機(jī)器人”。

從應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，無(wú)人機(jī)分為軍用與民用。軍用無(wú)人機(jī)分為偵察機(jī)、靶機(jī)、電子對(duì)抗機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)等。在民用方面，“無(wú)人機(jī)+行業(yè)應(yīng)用”占據(jù)了相當(dāng)重要的地位。目前在航拍、農(nóng)業(yè)、植保、治安監(jiān)控、交通巡邏、海岸緝私、快遞運(yùn)輸、災(zāi)難救援、觀察野生動(dòng)物、監(jiān)控傳染病、測(cè)繪、新聞報(bào)道、電力巡檢、影視拍攝等領(lǐng)域的應(yīng)用，豐富了無(wú)人機(jī)的用途。

提到無(wú)人機(jī)，很多人以為它是現(xiàn)代科技的產(chǎn)物。事實(shí)上，從航空技術(shù)萌芽之時(shí)，軍方就開(kāi)始研發(fā)不需要飛行員駕駛的飛機(jī)了。無(wú)人機(jī)的歷史可以追溯到1914年，英國(guó)皇家空軍用一架小型飛機(jī)裝上炸藥，通過(guò)無(wú)線電引導(dǎo)飛機(jī)攻擊德國(guó)空中和地面目標(biāo)，這是無(wú)人機(jī)的雛形。當(dāng)英國(guó)人擺弄無(wú)人機(jī)上天的時(shí)候，美國(guó)人也開(kāi)始了無(wú)人機(jī)的試制。1917年11月，美國(guó)第一架無(wú)人機(jī)由寇蒂斯公司研制成功，但這個(gè)飛機(jī)是個(gè)“自動(dòng)飛行的炸彈”，也就是程控飛機(jī)，并不是真正意義上的無(wú)人機(jī)。真正的無(wú)人機(jī)是上世紀(jì)30年代英國(guó)制造的蜂后無(wú)人機(jī)（Queen Bee target drone）。德·哈維蘭公司（de Havilland）生產(chǎn)的這種無(wú)人機(jī)是無(wú)線電遙控靶機(jī)，在1934年至1943年間共生產(chǎn)了420架，這些無(wú)人機(jī)被當(dāng)作靶機(jī)，用于訓(xùn)練飛行員、炮兵和防空部隊(duì)的射擊能力。二戰(zhàn)期間，納粹德國(guó)用新發(fā)明的導(dǎo)彈襲擊英國(guó)本土，盟軍就想用無(wú)人機(jī)這種新式武器還以顏色。當(dāng)時(shí)駐英的美國(guó)海軍航空隊(duì)啟動(dòng)了代號(hào)為“鐵砧”的行動(dòng)，將百余架有人駕駛的轟炸機(jī)改造成“準(zhǔn)無(wú)人機(jī)”。機(jī)艙內(nèi)去掉一切無(wú)用裝備，機(jī)組成員減至兩人：一個(gè)是駕駛員，另一個(gè)是工程師，他們把飛機(jī)開(kāi)到700米高度，安上炸彈引信，然后跳傘。轟炸機(jī)上安裝了兩套電視攝像機(jī)，可以將儀表盤(pán)上的圖像實(shí)時(shí)傳輸給跟在后面的遙控者。不過(guò)，由于無(wú)線電遙控技術(shù)不過(guò)關(guān)，這些無(wú)人轟炸機(jī)還沒(méi)飛過(guò)英吉利海峽就全墜毀了。

二戰(zhàn)結(jié)束后，冷戰(zhàn)的來(lái)臨，又推動(dòng)了無(wú)人機(jī)的蓬勃發(fā)展。上世紀(jì)40年代末至50年代，美國(guó)用無(wú)人機(jī)提取原子彈試驗(yàn)后的空氣樣本，還參與朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)，進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)偵察。越南戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，美國(guó)“火蜂”系列無(wú)人機(jī)（Ryan firebee）被廣泛用于戰(zhàn)場(chǎng)，用來(lái)執(zhí)行偵察、電子竊聽(tīng)、電臺(tái)干擾等任務(wù)。到1975年美軍撤出東南亞，該系列無(wú)人機(jī)一共執(zhí)行了3435次任務(wù)。但限于當(dāng)時(shí)的科技水平，無(wú)人機(jī)的性能、可靠性、導(dǎo)航精度和控制能力還達(dá)不到實(shí)戰(zhàn)需要，越戰(zhàn)結(jié)束后，美國(guó)國(guó)防部終止了無(wú)人機(jī)的發(fā)展計(jì)劃。但另一個(gè)國(guó)家—以色列卻鐘情于無(wú)人機(jī)，經(jīng)過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)技術(shù)的引進(jìn)消化吸收后，1976年以色列率先將無(wú)人機(jī)用于中東戰(zhàn)爭(zhēng)，引誘埃及軍隊(duì)的地面防空火力開(kāi)火，在無(wú)人機(jī)的掩護(hù)下，以軍戰(zhàn)斗轟炸機(jī)對(duì)埃軍地面目標(biāo)實(shí)施轟炸，取得了顯著的戰(zhàn)果，發(fā)展了無(wú)人機(jī)的佯攻功能。1982年6月，以色列在與敘利亞的戰(zhàn)爭(zhēng)中，開(kāi)創(chuàng)了無(wú)人機(jī)和有人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的先例，使無(wú)人機(jī)大出風(fēng)頭。

無(wú)人機(jī)以其突出的戰(zhàn)績(jī)使各國(guó)軍事首腦對(duì)它刮目相看，對(duì)無(wú)人機(jī)提升軍隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力的作用及其潛在的軍事價(jià)值取得了共識(shí)，為無(wú)人機(jī)的快速發(fā)展提供了動(dòng)力，而控制科學(xué)、人工智能和航空航天等高新技術(shù)又為無(wú)人機(jī)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。同時(shí)，20世紀(jì)90年代以來(lái)，軍事作戰(zhàn)理論變革，立體戰(zhàn)成為主要戰(zhàn)爭(zhēng)樣式，無(wú)人機(jī)成為三維戰(zhàn)中無(wú)人化作戰(zhàn)平臺(tái)的主要武器裝備之一，無(wú)人機(jī)以其自身優(yōu)勢(shì)能適應(yīng)高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)作戰(zhàn)需要，因而提高了部隊(duì)的作戰(zhàn)效能。

1991年的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美軍借鑒了以色列的成功經(jīng)驗(yàn)，動(dòng)用了“先鋒”、“指針”等無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，在偵察、監(jiān)視、目標(biāo)捕獲、戰(zhàn)場(chǎng)管理、炮火支援和空襲后目標(biāo)毀傷評(píng)估等方面都發(fā)揮了極其重要的作用。

在科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)中，北約調(diào)用美、英、法、德和意大利等五個(gè)國(guó)家，七種類(lèi)型200多架的無(wú)人機(jī)投入戰(zhàn)爭(zhēng)，對(duì)南聯(lián)盟武裝力量進(jìn)行偵察和監(jiān)視。

無(wú)人機(jī)技術(shù)在 20 世紀(jì)末經(jīng)歷了三次發(fā)展浪潮，真正進(jìn)入了第一個(gè)“黃金時(shí)代”。

首先是1990年后，全球共有30多個(gè)國(guó)家裝備了師級(jí)（大型）戰(zhàn)術(shù)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，代表機(jī)型有美國(guó)“獵人”“先驅(qū)者”，以色列“偵察兵”“先鋒”等。

其次是1993年后，中高空長(zhǎng)航時(shí)軍用無(wú)人機(jī)得到迅速發(fā)展，以美國(guó)“蒂爾”無(wú)人機(jī)發(fā)展計(jì)劃為代表，在波黑戰(zhàn)爭(zhēng)中大放異彩。

最后是20世紀(jì)末，旅團(tuán)級(jí)（中小型）固定翼和旋翼戰(zhàn)術(shù)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)，其體積小、價(jià)格更低、機(jī)動(dòng)性好，標(biāo)志著無(wú)人機(jī)進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用時(shí)代。

無(wú)人機(jī)不受人員生理與生命風(fēng)險(xiǎn)的限制，減少了戰(zhàn)斗人員傷亡或被俘虜?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)；有人駕駛的航空載具，在機(jī)動(dòng)性、速度等很多方面都會(huì)受駕駛員身體素質(zhì)的制約，比如已經(jīng)退役的SR-71黑鳥(niǎo)無(wú)人偵察機(jī)，飛行速度最高達(dá)到3.4馬赫，飛行員必須穿得像宇航員一樣才能夠承受得住，而無(wú)人機(jī)就不再受人類(lèi)體質(zhì)的制約；無(wú)人機(jī)的成本，相對(duì)有人駕駛的航天載具來(lái)說(shuō)更加低廉，更方便維護(hù)和保養(yǎng)。