國外無人機發(fā)展趨勢研究

劉怡彪，薛 珂,王春科

(中國飛行試驗研究院，陜西 西安 710089)

1 引 言

當今世界，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，其產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。軍用無人機已經(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。無人機已經(jīng)成為各國的重要軍事裝備和民用設(shè)備。

2 無人機的發(fā)展概況

無人機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，其與有人駕駛飛機最大的區(qū)別就是座艙[1]。世界上第一架無人機出現(xiàn)于1917年。由于無人機相較于有人機具有靈活性高、機動性能好等特點，加之現(xiàn)代戰(zhàn)爭的推動，無人機相關(guān)技術(shù)得到了飛速發(fā)展。無人機種類繁多，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，可將無人機劃分為軍用無人機與民用無人機兩大類，而軍用無人機又可分為無人攻擊機、無人偵察機、無人偵察-攻擊機、無人電子對抗機以及無人靶機等；民用無人機可分為農(nóng)用無人機、巡查無人機、測繪無人機等。

3 國外航空發(fā)達國家無人機發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 美國無人機發(fā)展現(xiàn)狀

美國作為世界上的無人機強國，其無人機技術(shù)領(lǐng)先于其他國家。美國無人機研制時間最早可追溯至1939年，先后研制出了“火蜂”系列以及“石雞”系列靶機。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。近年來，美國空軍通過加強頂層規(guī)劃，大力發(fā)展各種無人機系統(tǒng)，不僅針對未來的軍事需求不斷擴大無人機系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，而且通過技術(shù)更新迭代不斷強化高空偵察和中空偵察打擊一體式無人機系統(tǒng)的作戰(zhàn)使用。

3.1.1 美國空軍無人機項目現(xiàn)狀

目前，美國空軍裝備的無人機主要有：高空長航時RQ-4“全球鷹”、中空長航時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劃局(ARPA，現(xiàn)改名為國防預(yù)先研究計劃局/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，是美國軍方發(fā)展的重點型號之一，也是目前世界上已列裝的無人機中續(xù)航時間最長、航程最遠、尺寸和重量最大、實戰(zhàn)應(yīng)用最多的高空長航時無人機系統(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日開始此項目的先進概念技術(shù)驗證(ACTD)。MQ-9“死神”為MQ-1B“捕食者”的改進型，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，飛行包線全面擴展，任務(wù)載荷載重和續(xù)航能力顯著提高。

3.1.2 美國海軍無人機項目現(xiàn)狀

美國海軍為大中型水面艦艇及陸戰(zhàn)隊裝備了一系列的固定翼無人機和旋翼無人機。這些無人機涵蓋高中低空、遠中近程，主要擔負空中巡邏、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，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)飛機驗證機，主要用于驗證飛翼布局隱身無人作戰(zhàn)飛機的自主飛行技術(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)計劃的產(chǎn)物。其是RQ-4B“全球鷹”的改進型，主要提高了機身和機翼強度，并增加了除冰和閃電防護系統(tǒng)以及海上情報偵察監(jiān)視傳感器[5,6]。

(3)MQ-8“火力偵察兵”

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

3.2 俄羅斯無人機發(fā)展現(xiàn)狀

俄羅斯的無人機研制工作最早始于20世紀30年代，其無人機技術(shù)水平曾領(lǐng)先于世界。自蘇聯(lián)解體之后，由于經(jīng)濟、科技發(fā)展緩慢等原因，俄羅斯的無人機技術(shù)在很長一段時間內(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)展無人機技術(shù)。截至目前，俄羅斯的軍用無人機總量僅次于美國，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，主要型號有“海雕-10”、“前哨”和“獵戶座”等，這些無人機主要進行偵察、目標識別、為火炮和航空打擊進行校準以及毀傷評估。無人機的廣泛使用在一定程度上改變了陸海空三域的作戰(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)工作時間上限為14h，升限為5000m。據(jù)俄國防部透露，該機已于去年(2019年)配備了“索具-3”電子戰(zhàn)系統(tǒng)。

3.2.2 “前哨”

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

3.2.3 “獵戶座”

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

3.3 以色列無人機發(fā)展現(xiàn)狀

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

3.3.1 “云雀”

“云雀”無人機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，是以色列國防軍目前裝備的最小無人機，主要用于情報收集。該機重量僅4.54kg，飛行時間可達1.5h。

3.3.2 “競技神”

“競技神”無人機于2002年首飛，因其機體由復(fù)合材料制成，且設(shè)計理念先進、技術(shù)成熟度高，受到多個國家的推崇?！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7000m，滯空時間24h，有效載荷150kg。

3.3.3 “蒼鷺”

“蒼鷺”無人機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)略長航時無人機。該機起飛重量達到1100kg，有效載荷250kg，升限達11000m，航時50h左右，主要承擔實時監(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 國外無人機發(fā)展趨勢

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

4.1 無人機蜂群技術(shù)

無人機蜂群技術(shù)與以往只考慮單架無人機作用的概念不同，無人機蜂群技術(shù)是由多架微小型無人機同時執(zhí)行任務(wù)的一種團隊理念。目前，世界上已研制或正在研制的項目有美國DARPA的“小精靈”(Germlins)項目、“拒止環(huán)境協(xié)同作戰(zhàn)”(CODE)項目，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”(TERN)項目，美國ONR的“蝗蟲”(LOCUST)項目，美國極光飛行科學(xué)公司(Aurora Flight Sciences)的“自主空中貨運/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”(Crazyflie)項目等[8]。

4.2 有人/無人協(xié)同技術(shù)

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

4.3 新式無人攻擊機

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

5 結(jié) 論

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