無(wú)人機(jī)漫談

文/馬爾杰拉圖

如今消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)已走進(jìn)千家萬(wàn)戶

雖然作為大眾電子消費(fèi)品的無(wú)人機(jī)出現(xiàn)在公眾視野中的時(shí)間很短，但關(guān)于它的歷史，卻可以追溯到幾千年前。中國(guó)古代戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的墨翟“舉木為鳶，飛天升空，一日而敗”的記載，可以視為無(wú)人機(jī)的“先聲”。而中國(guó)古代的風(fēng)箏，則可以視為無(wú)人機(jī)的雛形。

經(jīng)歷了第一次世界大戰(zhàn)的“壯志未酬”，無(wú)人機(jī)在第二次世界大戰(zhàn)期間以靶機(jī)的身份“嶄露頭角”；一直到美蘇雙雄爭(zhēng)霸的冷戰(zhàn)時(shí)期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)，使無(wú)人機(jī)的價(jià)值和作用愈發(fā)明顯。如今，越來(lái)越多的國(guó)家裝備并使用著無(wú)人機(jī)，而伴隨著新技術(shù)的革命，無(wú)人機(jī)也正在迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。

篳路藍(lán)縷：萌芽時(shí)代

和歷史上的許多新技術(shù)類似，無(wú)人機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展，離不開(kāi)戰(zhàn)爭(zhēng)這個(gè)“助產(chǎn)婆”。

在中國(guó)，關(guān)于風(fēng)箏的起源，可上溯到二千多年前的春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期。由于戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，古人以鳥(niǎo)為形，以木為料，制成可在空中飛行的“木鳶”。《韓非子·外儲(chǔ)說(shuō)左》就曾記載：“墨子為木鳶，三年而成，蜚（飛）一日而敗”。

圖2 墨子，姓墨名翟，戰(zhàn)國(guó)時(shí)期魯國(guó)人，是著名思想家、政治家

目前中國(guó)信史有案可稽的關(guān)于風(fēng)箏最早的應(yīng)用，是公元549年南北朝“侯景之亂”中，坐困建康城的梁武帝，利用風(fēng)箏向外部援軍傳遞消息（見(jiàn)于《資治通鑒·梁紀(jì)》）。

在西方，最早具備應(yīng)用意義的“無(wú)人機(jī)”，可以追溯到1849年，奧地利人用綁上炸彈的無(wú)人氣球襲擊了威尼斯。

1896年5月6日，美國(guó)航空史上有名的“怪才”塞繆爾·皮爾龐特·蘭利（Samuel Pierpont Langley）在華盛頓附近的波托馬克河上進(jìn)行了一項(xiàng)試驗(yàn)：他采用彈射系統(tǒng)發(fā)射了自己設(shè)計(jì)的Aerodrome 5號(hào)“無(wú)人飛機(jī)模型”，進(jìn)行了一次試飛。

早期航空先驅(qū)塞繆爾·皮爾龐特·蘭利

Aerodrome 5號(hào)在空中飛行了約1200米。這次試飛的目的是為了證明重于空氣的飛行器是可以獲得足夠的升力并實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的飛行。這一結(jié)論直接啟發(fā)了后來(lái)的萊特兄弟。這次試飛被認(rèn)為是航空史上重于空氣的飛行器的第一次持續(xù)動(dòng)力飛行，也是無(wú)人機(jī)發(fā)展史上的一個(gè)里程碑式事件。

就在Aerodrome5號(hào)試飛成功半年后，蘭利的Aerodrome 6號(hào)模型機(jī)進(jìn)一步將飛行距離提高到了1500米。值得一提的是，蘭利的試驗(yàn)是在美國(guó)陸軍的支持下進(jìn)行的。

1896年5月6日，蘭利在波托馬克河上試飛的Aerodrome5號(hào)模型

按現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)，Aerodrome 5號(hào)和6號(hào)都不是真正意義上的無(wú)人機(jī)，因?yàn)闆](méi)有遙控裝置，無(wú)法進(jìn)行“無(wú)人化飛行控制”。不過(guò)，就在Aerodrome 6號(hào)試飛成功幾個(gè)月后，尼古拉·特斯拉制造出了世界上第一個(gè)無(wú)線電遙控裝置。其外觀看上去就是一個(gè)盒子，上面安裝了一支操縱桿和一個(gè)發(fā)報(bào)電鍵。

這臺(tái)裝置最初設(shè)計(jì)是為了發(fā)送摩斯電碼信號(hào)，但通過(guò)轉(zhuǎn)換，盒子的操控命令也可以變成電信號(hào)并發(fā)送出去，從而可在一定范圍內(nèi)遙控機(jī)械裝置。特斯拉把這個(gè)遙控裝置稱之為“雛鳥(niǎo)系統(tǒng)”。這一系統(tǒng)的問(wèn)世，使真正意義上的無(wú)人機(jī)的出現(xiàn)成為了可能。

如今匹茲堡大學(xué)的展廳里依舊陳列著蘭利的Aerodrome6號(hào)模型

在特斯拉之后，美國(guó)發(fā)明家斯佩里父子先后貢獻(xiàn)了兩項(xiàng)無(wú)人機(jī)史上的重大發(fā)明：父親老斯佩里發(fā)明了用于飛機(jī)上的陀螺儀穩(wěn)定器；兒子小斯佩里是個(gè)飛行狂熱愛(ài)好者，他將父親的發(fā)明與飛機(jī)的操縱系統(tǒng)進(jìn)行深度交聯(lián)，發(fā)明“自動(dòng)駕駛儀”。

小斯佩里的發(fā)明引起了美國(guó)航空先驅(qū)、著名飛機(jī)設(shè)計(jì)師格倫·哈蒙德·寇蒂斯的重視，在他的支持下，1914年6月18日，小斯佩里乘坐著安裝了“自動(dòng)駕駛儀”的飛機(jī)，出現(xiàn)在巴黎飛行安全大會(huì)上——這是那個(gè)時(shí)代最負(fù)盛名的飛行博覽會(huì)之一。沒(méi)有飛行員、只有兩名乘客（小斯佩里和一名助手）的飛機(jī)在塞納河畔飛行了三圈之后平穩(wěn)著陸，引發(fā)了熱烈的掌聲，小斯佩里因此獲得了一萬(wàn)美元的大獎(jiǎng)。此時(shí)，距離萊特兄弟成功升空僅僅過(guò)了11年。

戰(zhàn)爭(zhēng)的“果實(shí)”：第一次世界大戰(zhàn)與無(wú)人機(jī)

兒子的大獲成功讓老斯佩里重新燃起了對(duì)無(wú)人機(jī)的興趣。因此，早在歐洲“八月炮火”剛剛響起的1914年11月，老斯佩里就決定為美國(guó)軍隊(duì)發(fā)展一種可用于軍事用途的無(wú)人駕駛飛機(jī)，并且堅(jiān)信“山姆大叔早晚會(huì)用得著”。

老斯佩里的想法得到了摯友寇蒂斯的支持，并在1915年初的試驗(yàn)中初步顯示出了成功的希望——一架“寇蒂斯”C-2飛機(jī)由飛行員操縱升空后，地面通過(guò)安裝在飛機(jī)上的無(wú)線電遙控裝置，成功的對(duì)交聯(lián)在陀螺穩(wěn)定器上的各個(gè)氣動(dòng)翼面進(jìn)行了控制。

在這次成功試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，1915年7月，老斯佩里開(kāi)始與美國(guó)海軍咨詢協(xié)會(huì)的同事、另一位發(fā)明家彼得·庫(kù)珀·休伊特（Peter Cooper Hewitt）一起，合作設(shè)計(jì)了一種被稱為“飛行炸彈”的東西——實(shí)際上就是一架裝填滿炸藥的小型無(wú)人駕駛自殺飛機(jī)。

埃爾默·斯佩里（老斯佩里）

應(yīng)該說(shuō)，老斯佩里的這一設(shè)想只是“看上去很美”。從1915年開(kāi)始的一系列試飛結(jié)果顯示，“飛行炸彈”存在許多設(shè)計(jì)上的漏洞，其空氣動(dòng)力設(shè)計(jì)非常糟糕，以至于多次試飛都以失敗告終。

不過(guò)，此時(shí)第一次世界大戰(zhàn)的戰(zhàn)火已燃遍整個(gè)歐洲，電報(bào)、坦克、轟炸機(jī)和馬克沁機(jī)槍等新武器紛紛應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)并制造了一系列“絞肉機(jī)”般的慘烈戰(zhàn)役。

“隔岸觀火”的美國(guó)，此時(shí)對(duì)于新式武器的研發(fā)格外慷慨，這讓老斯佩里有了從容的時(shí)間和充足的預(yù)算不斷改進(jìn)自己的發(fā)明。不過(guò)，直到1918年戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束，老斯佩里的發(fā)明依然在不斷的改進(jìn)中，以至于從未真正參戰(zhàn)過(guò)。

查爾斯·F·柯特林（右）與阿爾弗雷德·P·索蘭

作為美國(guó)海軍的“老冤家”，美國(guó)陸軍在1917年也上馬了自己的無(wú)人機(jī)項(xiàng)目。主持這一項(xiàng)目的是一位發(fā)明“怪才”查爾斯·F·柯特林（Charles F. Kettering），這一項(xiàng)目因此被稱為“柯特林蟲(chóng)子”。

“柯特林蟲(chóng)子”是受老斯佩里“飛行炸彈”啟發(fā)的產(chǎn)物，在技術(shù)上也與其大同小異。不過(guò)，“柯特林蟲(chóng)子”的氣動(dòng)設(shè)計(jì)和滑車(chē)式起飛裝置均由萊特兄弟中的奧維爾·萊特親自操刀，其發(fā)動(dòng)機(jī)也采用了福特公司的發(fā)動(dòng)機(jī)，在投彈方式上也有所改進(jìn)。

因此，在1918年的一系列試飛中，“柯特林蟲(chóng)子”取得了不錯(cuò)的成績(jī)——按照美國(guó)陸軍的檔案記錄，其試飛成功率達(dá)29.1%，略好于“飛行炸彈”。不過(guò)，“柯特森蟲(chóng)子”還是沒(méi)能在戰(zhàn)爭(zhēng)中一展身手。

測(cè)試中的“柯特林”蟲(chóng)子

盡管如此，在1918年11月11日德國(guó)簽署停戰(zhàn)協(xié)議前，“柯特林蟲(chóng)子”還是生產(chǎn)出了45架。美國(guó)陸軍已經(jīng)為整個(gè)項(xiàng)目投入了275000美元的巨款！

為了不白白浪費(fèi)這些先期投入，沒(méi)能在戰(zhàn)爭(zhēng)中派上用場(chǎng)的“柯特林蟲(chóng)子”在戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后獲準(zhǔn)進(jìn)一步研制，“以便將其技術(shù)用于下一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)”。就這樣，在美國(guó)陸軍航空勤務(wù)隊(duì)（United States Army Air Service，1918年由美國(guó)陸軍軍事航空處改編而來(lái)——編者注）的監(jiān)督下，作為技術(shù)儲(chǔ)備項(xiàng)目的“柯特林蟲(chóng)子”一直存活到了1920年年底，直至項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)耗盡。

與“柯特林蟲(chóng)子”樣機(jī)的情況類似，老斯佩里的“飛行魚(yú)雷”也在戰(zhàn)后繼續(xù)存活了一段時(shí)間，直至1926年項(xiàng)目徹底取消。

第一次世界大戰(zhàn)并沒(méi)有給無(wú)人機(jī)“大出風(fēng)頭”的機(jī)會(huì)，但老斯佩里和柯特林的一系列研究，還是為后來(lái)者積累了經(jīng)驗(yàn)。特別是“飛行炸彈”的概念，在進(jìn)入21世紀(jì)后，直接啟發(fā)了“巡飛彈”的概念。由此可以看出，和許多技術(shù)一樣，無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，從來(lái)不是一帆風(fēng)順的。

航空大時(shí)代：無(wú)人機(jī)發(fā)展的浪漫時(shí)期

吉米·斯圖爾特不但是演員，同時(shí)還是B-24轟炸機(jī)飛行員

提起詹姆斯·斯圖爾特（Jimmy Stewart）和亨利·方達(dá)（Henry Fonda），你會(huì)想起什么？

不錯(cuò)，《費(fèi)城故事》《街角的商店》《憤怒的葡萄》《金色池塘》……這一系列誕生于20世紀(jì)30年代的經(jīng)典電影，至今仍然吸引著無(wú)數(shù)青年男女。不過(guò)，這兩位明星的另一個(gè)身份或許就不那么為人所共知了：他們都是狂熱的飛機(jī)和航模的發(fā)燒友。

亨利·方達(dá)

這沒(méi)什么值得奇怪的。第一次世界大戰(zhàn)讓人類真正步入了航空時(shí)代。一戰(zhàn)結(jié)束后直至第二次世界大戰(zhàn)，航空成為世界各國(guó)最為關(guān)注的領(lǐng)域。飛行員的地位和影響力絲毫不輸于今日頂級(jí)流量的大明星。當(dāng)時(shí)有很多的明星同時(shí)也是航空狂熱發(fā)燒友。比如詹姆斯·斯圖爾特甚至還是美國(guó)空軍的準(zhǔn)將軍銜?？梢哉f(shuō)，那是人類航空發(fā)展史上著名的浪漫時(shí)代。

萊吉納德·丹尼或許是對(duì)航空產(chǎn)業(yè)影響最大的好萊塢演員

不過(guò)，詹姆斯·斯圖爾特和亨利·方達(dá)與其他的明星發(fā)燒友有所不同。他們一位共同的好友，萊吉納德·丹尼（Reginald Denny），雖然也是好萊塢20年代紅極一時(shí)的明星。不過(guò)，他在航空領(lǐng)域的興趣顯然更大，不僅自己在好萊塢的林蔭大道開(kāi)了一家航模公司，更與美國(guó)陸軍合作，生產(chǎn)專供陸軍進(jìn)行防空炮火訓(xùn)練的遙控靶機(jī)。

測(cè)試中的OQ-2A靶機(jī)

萊吉納德·丹尼的公司稱為丹尼無(wú)線電飛機(jī)公司（Denny Radioplane Company），其設(shè)計(jì)生產(chǎn)的靶機(jī)稱為RP系列（這是公司內(nèi)部編號(hào)，美國(guó)陸軍稱之為OQ系列）。RP系列最初的產(chǎn)品是RP-1，誕生于1938年。

RP-1的操縱性非常不好，但美國(guó)陸軍卻依然發(fā)現(xiàn)了其中的價(jià)值，并為丹尼撥了款讓他改進(jìn)了設(shè)計(jì)，還聘請(qǐng)工程師沃爾特·萊特（Walter Righter）為遙控靶機(jī)專門(mén)設(shè)計(jì)一款微型燃油發(fā)動(dòng)機(jī)。經(jīng)過(guò)幾次試驗(yàn)后，丹尼他們拿出了第一個(gè)成功的作品RP-4（美國(guó)陸軍稱之為OQ2）。1939年，美國(guó)陸軍開(kāi)始采購(gòu)丹尼的產(chǎn)品，隨后海軍也加入了進(jìn)來(lái)。

RP-4（OQ-2A）型樣機(jī)

從1939年到1945年，美國(guó)陸軍、海軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)一口氣采購(gòu)了15000多架各型遙控靶機(jī)，型號(hào)也由RP-4型發(fā)展到RP-18型。

RP系列的無(wú)人靶機(jī)在技術(shù)上與老斯佩里的“飛行炸彈”并無(wú)太多不同，都是通過(guò)彈射裝置將靶機(jī)發(fā)射出去，再由操作員遠(yuǎn)程控制，遙控這些飛機(jī)進(jìn)入防空炮射程。

不過(guò)，由于當(dāng)時(shí)無(wú)線電技術(shù)的進(jìn)步，這些靶機(jī)在可控范圍和可靠性上有了提高。從RP-4開(kāi)始，這些丹尼無(wú)線電飛機(jī)公司生產(chǎn)的靶機(jī)就配備降落傘，可以重復(fù)使用。

當(dāng)時(shí)媒體對(duì)美國(guó)軍方購(gòu)買(mǎi)RP-1的報(bào)道，注意右下角的照片便是電話撥號(hào)盤(pán)作為遙控裝置

1946年，經(jīng)過(guò)再次改進(jìn)的RP-19/OQ-19 型無(wú)人靶機(jī)研制成功，并在1946至1984年間一共生產(chǎn)了48000多架。1952年，丹尼無(wú)線電飛機(jī)公司被巨頭諾斯羅普收購(gòu)，變成了諾斯羅普文圖拉分部，專門(mén)研發(fā)靶機(jī)和巡航導(dǎo)彈。

這里還要提到一段佳話。1945年的一天，美國(guó)陸軍記者戴維·科諾沃來(lái)到丹尼無(wú)線電飛機(jī)公司拍攝宣傳照片。一位名叫諾爾瑪·珍妮·多赫蒂（Norma Jeane Dougherty）的青年女工吸引了他的注意力。

這位年僅18歲的女工當(dāng)時(shí)已經(jīng)結(jié)婚兩年，丈夫去了太平洋前線，她一個(gè)人為了養(yǎng)家出來(lái)當(dāng)工人。諾爾瑪當(dāng)時(shí)參與生產(chǎn)的是丹尼無(wú)線電飛機(jī)公司的拳頭產(chǎn)品OQ-3，公司內(nèi)部編號(hào)是RP-6，她是螺旋槳的噴漆工。

讓瑪麗蓮·夢(mèng)露名聲大噪的兩張照片（她手中的是OQ-3靶機(jī)的螺旋槳）

或許是出于同情，或許是被諾爾瑪?shù)拿烂菜?，戴維為她拍攝了一組照片，其中兩張發(fā)表在了報(bào)紙上。照片中，諾爾瑪手持一副木質(zhì)螺旋槳，向著鏡頭露出甜美的笑容。

這張照片在刊登后吸引了無(wú)數(shù)人的目光，讓年輕的諾爾瑪一夜成名，無(wú)數(shù)攝影師蜂擁而至，隨后來(lái)的則是好萊塢的經(jīng)紀(jì)人。于是，這名年輕的女工辭了職、離了婚、加入了好萊塢，并在經(jīng)紀(jì)人的建議下為自己改了一個(gè)藝名——瑪麗蓮·夢(mèng)露。

相信很多人不知道，一代好萊塢女神的傳奇，始于一個(gè)無(wú)人機(jī)制造車(chē)間。

萊吉納德的好友詹姆斯·斯圖爾特也是航空模型愛(ài)好者，作為演員則是當(dāng)時(shí)好萊塢最炙手可熱的影星之一，他還是一位空軍準(zhǔn)將

空中機(jī)器人：當(dāng)代無(wú)人機(jī)及發(fā)展趨勢(shì)

在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后很長(zhǎng)一段時(shí)間里，無(wú)人機(jī)都是作為靶機(jī)存在各國(guó)部隊(duì)的序列中的。不過(guò)，其后發(fā)生的冷戰(zhàn)對(duì)峙和計(jì)算機(jī)技術(shù)的革命改變了這一“僵局”。

1959年，美國(guó)空軍由于擔(dān)心在敵對(duì)地區(qū)失去飛行員，開(kāi)始計(jì)劃使用無(wú)人駕駛飛機(jī)。1960年，在一架U-2偵察機(jī)被擊落的幾天之后，一項(xiàng)代號(hào)“紅馬車(chē)”（Red Wagon）無(wú)人機(jī)計(jì)劃啟動(dòng)了。1964年，美國(guó)在越南戰(zhàn)場(chǎng)上最早使用了無(wú)人機(jī)，不過(guò)美國(guó)人直至1973年才承認(rèn)了這一點(diǎn)。

洛克希德D-21B無(wú)人機(jī)，美軍曾秘密使用于越南戰(zhàn)場(chǎng)

全世界航空工業(yè)強(qiáng)國(guó)中，以色列人是無(wú)人機(jī)研發(fā)和應(yīng)用的先行者之一。在1969年的蘇伊士運(yùn)河危機(jī)中，以色列人就開(kāi)始使用安裝有照相機(jī)的偵查無(wú)人機(jī)。隨后，在1973年的“贖罪日”戰(zhàn)爭(zhēng)、1982年的北卡谷底空戰(zhàn)中，以色列人大量使用了無(wú)人機(jī)作為誘餌，或者誘導(dǎo)敵方提前打開(kāi)雷達(dá)暴露目標(biāo)，或者刺激敵方浪費(fèi)昂貴的防空導(dǎo)彈進(jìn)行攻擊。

在冷戰(zhàn)結(jié)束后，特別是進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著偵查無(wú)人機(jī)的廣泛應(yīng)用和芯片技術(shù)的成熟，大型的、武器化的遠(yuǎn)程遙控?zé)o人機(jī)開(kāi)始出現(xiàn)。其代表作就是美國(guó)的MQ-1“捕食者”和MQ-9“死神”。截至2012年，美國(guó)空軍共有7494架無(wú)人機(jī)——幾乎是美國(guó)空軍飛機(jī)的三分之一。就連美國(guó)中央情報(bào)局CIA也有自己的無(wú)人機(jī)。

到2013年為止，至少有50個(gè)國(guó)家在裝備和使用無(wú)人機(jī)。

美國(guó)MQ-9“死神”無(wú)人機(jī)

如今，隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和人工智能技術(shù)的廣泛普及，原本僅局限于軍事領(lǐng)域的無(wú)人機(jī)，已經(jīng)開(kāi)始步入社會(huì)生活領(lǐng)域。而軍用無(wú)人機(jī)本身，也正處于由過(guò)去的“遠(yuǎn)程遙控?zé)o人機(jī)”向具備人工智能的“空中機(jī)器人”轉(zhuǎn)型的過(guò)程之中。

目前，美國(guó)試驗(yàn)中的Skybrog、“忠誠(chéng)僚機(jī)”以及XQ-58“瓦爾基里”等一系列無(wú)人機(jī)項(xiàng)目，都已具備“空中機(jī)器人”概念的雛形。而中國(guó)作為航空制造業(yè)大國(guó)和后起之秀，通過(guò)多年的追趕，我們自己的無(wú)人機(jī)在設(shè)計(jì)研制方面也躋身世界一流國(guó)家行列。

總之新一代無(wú)人機(jī)的故事，才剛剛開(kāi)始。

美國(guó)Kratos公司開(kāi)發(fā)的XQ-58“瓦爾基里”無(wú)人機(jī)