淺析無人機發(fā)展趨勢及模塊化設(shè)計理念

郝維東

摘 要 伴隨著經(jīng)濟水平的高速發(fā)展，全球各國科學(xué)技術(shù)呈現(xiàn)出迅速發(fā)展態(tài)勢，各國的武器裝備和軍事戰(zhàn)斗能力都在逐步增強，無人化的作戰(zhàn)系統(tǒng)必將變成未來戰(zhàn)爭的主要發(fā)展方向。通過分析軍用無人機的發(fā)展趨勢來對其提出模塊化功能設(shè)計概念，運用開放式架構(gòu)來滿足各類作戰(zhàn)需求。

關(guān)鍵詞 無人化;軍用無人機;模塊化

經(jīng)過近70年的發(fā)展，我國航空工業(yè)從無到有，由弱到強，如今已然成為極具科研水 平與規(guī)模生產(chǎn)能力的航空工業(yè)體[1]。軍用無人機自研制并運用到現(xiàn)代戰(zhàn)爭以來，一直以靈活度高、隱蔽性強、低傷亡率等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代戰(zhàn)爭各個領(lǐng)域。

1 軍用無人機

1.1 軍用無人機種類

就目前所應(yīng)用于軍事上的無人機基本作戰(zhàn)功能可概括為以下幾類：靶機，這種無人機可以在軍事演習(xí)中為其他有人機提供指向性目標，幫助人們完成軍事訓(xùn)練;偵察無人機，運用無人機的高機動、體積小等優(yōu)點在戰(zhàn)場上進行監(jiān)視偵察工作;攻擊無人機，用于實現(xiàn)對目標進行軍事打擊的無人機，一般攜帶有武器裝備模塊;通信中繼無人機，其存在可以保持軍事體制內(nèi)的通信暢通;誘餌無人機，該無人機以自身為誘餌，在戰(zhàn)場上模擬我方目標，誘使敵方進行攻擊。

1.2 軍用無人機未來發(fā)展趨勢

軍用無人機在以后的戰(zhàn)爭中其運用領(lǐng)域?qū)^續(xù)擴大和延伸，各類無人機將分別執(zhí)行偵察預(yù)警、跟蹤定位、特種作戰(zhàn)、中繼通信、精確制導(dǎo)、信息對抗、戰(zhàn)場搜救等各類戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)任務(wù)。因此未來軍用無人機將主要有以下幾個發(fā)展趨勢：

（1）無人機機體動力性能和載荷能力將會得到提升。為了應(yīng)對未來戰(zhàn)爭的多變以及長時性，將無人機發(fā)展為高空長航時就變得格外重要。隨著復(fù)合材料的發(fā)展，無人機機體、翼、舵等結(jié)構(gòu)件大量采用玻璃纖維、碳纖維、環(huán)氧基 等復(fù)合材料，典型的無人機如 MQ-1“捕食者”結(jié)構(gòu)用復(fù)合材料占比達92%，復(fù)合材料的使用有效降低結(jié)構(gòu)重量可達20%-30%[2]。載荷能力的提升將給攻擊無人機的攻擊能力帶來很大變化。

（2）實現(xiàn)機體隱身化。生存能力是機動武器裝備的主要追求目標。隱身技術(shù)能夠大幅度提高軍用無人機戰(zhàn)場生存能力。通過減少機體雷達反射截面，使用一體化設(shè)計來減少縫隙和棱角，再采用雷達吸波材料和低噪音發(fā)動機，以此降低無人機被發(fā)現(xiàn)的概率。

（3）智能化和環(huán)境自適應(yīng)能力。實際作戰(zhàn)中會根據(jù)戰(zhàn)場需要使用適合本次作戰(zhàn)的無人機進行任務(wù)，但一旦戰(zhàn)場情況發(fā)生變化，就需要無人機做出適應(yīng)環(huán)境的相關(guān)調(diào)整，這些變化包括環(huán)境因素和人為因素。未來無人機將著重提升自主運行能力，既可以人工對無人機遠程控制，也可以自主工作。

2 軍用無人機模塊化設(shè)計理念

在無人機智能化設(shè)計的前提下模塊化技術(shù)是這一優(yōu)化設(shè)計中的關(guān)鍵之處。將無人機的平臺和機載設(shè)備進行整體設(shè)計，使無人機不滿足于單一作戰(zhàn)功能，將裝備載荷模塊化組合，可以達到同一平臺無人機根據(jù)具體的作戰(zhàn)要求來搭載不同的載荷裝備，從而大大提高戰(zhàn)場利用率。

2.1 能源動力模塊

根據(jù)不同飛行空域以及速度要求，無人機的發(fā)動機種類也很豐富，其中包括有大型靶機的超聲速燃燒沖壓式，中型偵察機和預(yù)警機的渦輪噴氣式，小型機的活塞式和轉(zhuǎn)子發(fā)動機等。多變的戰(zhàn)場環(huán)境和復(fù)雜的任務(wù)類型中，無人機單一的能源動力在某種程度上不能很好地解決一些突發(fā)情況。例如當偵察無人機需要長時間滯空以監(jiān)視戰(zhàn)場情況時，其本身所普遍采用的活塞式發(fā)動機可能無法滿足任務(wù)需求，因為偵察機無須大量的武器裝備載荷，若是使用模塊化設(shè)計，在必要時將能源動力進行變化，在滿足基本功能的前提下提高續(xù)航時間，以此做到無人機與任務(wù)的隨機應(yīng)變。

2.2 控制系統(tǒng)模塊

對于無人機的控制和操作一直是無人機使用技術(shù)的重要發(fā)展問題。隨著微電子技術(shù)和智能化技術(shù)的蓬勃發(fā)展，將無人機的控制系統(tǒng)模塊進行數(shù)字化和多功能化便成為未來無人機的一項重要發(fā)展目標。在未來的無人機的控制系統(tǒng)模塊上要實現(xiàn)方便快捷的只能操縱模式和結(jié)構(gòu)的智能化，在實現(xiàn)無人機基本操作和基礎(chǔ)功能的前提下還應(yīng)當根據(jù)戰(zhàn)場趨勢進行自動修復(fù)、自動診斷等智能化功能。

2.3 機載裝備模塊

無人機的機載產(chǎn)品是其在戰(zhàn)場上能否順利完成戰(zhàn)場任務(wù)的核心內(nèi)容，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和持續(xù)微型化的電子元器件，合成孔徑雷達、高清攝像機等產(chǎn)品都在朝著輕量化和易用化發(fā)展，還包括軍事戰(zhàn)場上必不可少的戰(zhàn)斗載荷，類似于各種制導(dǎo)導(dǎo)彈、制導(dǎo)炸彈和一系列的激光武器，其裝載方式也在科學(xué)技術(shù)的進步下得到發(fā)展。當戰(zhàn)場情況既需要提供其預(yù)警手段和戰(zhàn)場監(jiān)視能力又需要在必要時刻對所偵測目標進行實時打擊時，常規(guī)偵察無人機無法完成這一任務(wù)，但如果其已經(jīng)采用載荷的模塊化設(shè)計便可在其基礎(chǔ)上運用模塊化設(shè)計功能，在保證原有偵察能力不變的情況下，便可以根據(jù)需要攜帶相應(yīng)的戰(zhàn)斗載荷，例如空心裝藥的制導(dǎo)導(dǎo)彈或攔截導(dǎo)彈。

2.4 通信增幅模塊

無人機在保障自身生存的同時，對于信息獲取與輸送也需要進行實時調(diào)節(jié)來應(yīng)對眼前的任務(wù)。通訊中繼無人機可以很好地承擔(dān)在地面通信設(shè)備沒有搭建完成前的通訊中繼任務(wù)，但無人機在空中戰(zhàn)場進行作業(yè)時，多變的自然條件和人為干擾始終是造成通訊質(zhì)量降低的關(guān)鍵因素，在進行無人機模塊化機體設(shè)計時預(yù)留出用于能夠在特定條件下增強無人機與地面控制人員之間的通信質(zhì)量，保持通信暢通，因為只有保證良好的操作通信條件才能更地的完成作戰(zhàn)任務(wù)。例如通過偵察所得的信息分析后，作戰(zhàn)區(qū)域的信號屏蔽能力較強，則需要在無人機起飛之前進行通信增幅工作，由于無人機采用的是模塊化設(shè)計，便可以將該增幅模塊對無人機進行裝載，以此應(yīng)對該類軍事任務(wù)[3]。

3 結(jié)束語

無人機這一裝備已經(jīng)成為各國競相追逐的武器裝備，其必將成為21世紀空中作戰(zhàn)的主導(dǎo)力量。未來的軍用無人機必將在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新其功能，滿足多變的戰(zhàn)場需求。將機載設(shè)備和無人機平臺整體設(shè)計以及模塊化組合必將會帶來一種全新的作戰(zhàn)模式。

參考文獻

[1] 丁阿維.我國軍用無人機發(fā)展趨勢及現(xiàn)狀分析[J].硅谷，2015，（3）： 152-152.

[2] 程文禮.無人機結(jié)構(gòu)復(fù)合材料應(yīng)用進展[J].航空制造技術(shù)，2012， （18）：88-91.

[3] 曹志偉.無人機技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].民營科技，2017，（4）： 57-57.