军用无人机的发展趋势

无人机

军用无人机的发展趋势

秦 明 朱 会 李国强

摘 要 无人机的研制成功和

战场运用, 揭开了以远距离攻击型智能化武器、信息化武器为主导的非接触性战争的新篇章, 与载人飞机相比, 它具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强等优点, 备受世界各国军队的青睐。世界各主要军事国家都在加紧进行无人机的研制工作。根据实战的检验和未来作战的需要, 分析了军用无人机的发展趋势。

述这些优点, 使得无人机在近几场局部战争被大量地使用, 而且在未来战场上的用途将越来越大, 成为世界各军事大国武器装备发展的重点。人们普遍预测, 在不久的将来, 会有更多的国家装备它。未来无人机的发展正呈现出以下几个趋势。1 增大航时, 提高速度高空长航时无人机以其高的生存力和高效的侦察能力将使其应用不断得到扩大。美国先进材料、结构和航空委员会认为, 未来在20000m 以上飞行将不会受到限制。高空长航时无人机将会成为大气层侦察网络的一个重要组成部分, 因此, 各军事强国注重提高无人机的航时, 来提高其遂行持续作战任务的能力。

随着无人机在战场上的广泛应用, 反无人机等拦截系统应运而生, 各国正加强抗击无人机的研究。而提高无人机的速度是降低反无人机等拦截武器拦截概率的主要途径之一。因此, 目前各国正在探索发展速度更快的无人

机。

在未来战场上, 优秀的滞空能力日益受到无人机使用者的青睐, 它能大幅提高无人机遂行作战任务的准确性和攻击性。如美国正在研制旋翼无人机就达到高速长航时性能(速度超过740km /h, 航时超过24h ), 并且实现空中悬停。

2 隐身机体, 缩小体积, 提高机动能力和生存能力(降低噪声)

为提高无人机的机动性能和战场生存能力, 机体正朝着隐行化、微型化的方向发展。美军研制出一种长度和翼展都不超过15c m 的微型无人机, 用于特殊条件下的侦察或附在某些物体上搜集视听信息。

微型无人机由于尺寸小, 质量轻, 外形可以仿制成各种昆虫, 因此具有很大的隐蔽性。特别是在复杂地形和城市作战, 它可以在障碍物或建筑物之间穿梭飞行, 实时获取局部战场信息。目前, 该类无人机以美国麻省理

关键词 无人机 发展趋势

智能化

无人驾驶飞机是一种由遥控设备或机上程序控制设备控制飞行的不载人飞机, 亦称无人机或遥控飞行器。它由机体、动力装置、飞行控制系统、有效载荷以及起飞和回收装置组成。无人机的特点是结构简单、体积小、质量轻、机动性好、飞行时间长、成本低、便于隐蔽、无需机场跑道、可多次回收重复使用、可作超越飞行员生理极限的高速飞行、可深入被核生化污染地区的上空探测取样等执行危险性极大的作战任务。由于无人机具有上

本文2006-12-28收到, 作者均系防空兵指挥学院硕士研究生

工学院的微星和黑寡妇微型无人机为代表, 展现了现代科技已使/掌上飞机0的设计和制造成为现实, 也证明了人们对低雷诺数飞行器设计、微电子、微机电技术的应用, 弱功率信号控制与图像传输技术以及高性能轻质结构的使用已经基本成熟。微型无人机的出现为战场反侦察提出了新的挑战, 但目前该类飞机在实战环境中还比较少见。

新型无人机将采用最先进的隐身技术。一是采用复合材料、雷达吸波材料和低噪声发动机。美军捕食者无人机的机身除了主梁以外, 全部采用了石墨合成材料, 并对发动机进出气口和卫星通信天线做了特殊设计, 其雷达

2

信号特征只有0. 1m , 对雷达、红外和声传感器都有很强的隐身能力。二是采用限制红外反射技术。在无人机表面涂上能吸收红外光的特制漆和在发动机燃料中注入防红外辐射的化学制剂, 雷达和目视侦察均难以发现采用这种技术的无人机。三是减少表面缝隙。采用新工艺将无人机的副翼、襟翼等各传动面都制成综合面, 进一步减少缝隙, 缩小雷达反射面。四是采用充电表面涂层。充电表面涂层主要有抗雷达和目视侦察两种功能。无人机蒙皮由24V 电源充电后, 表面即可产生一层能吸收雷达波的保护层。根据美军试验后的结果看, 可使雷达探测距离减小40%~50%。充电表面涂层还具有可变色特性, 即表面颜色随背景的变化而变化。从地面往上看, 无人机将呈现与天空一样的蓝色; 从空中往下看, 无人机将呈现出与 大地一样的颜色。

为了提高无人机的任务执行效率, 则必须提高其生存能力, 新一代无人机都采用各种方法来增加生存能力。比如综合考虑动力、光电、红外、电磁、噪声等目标特征的隐身技术, 自我修复功能和容错飞行控制系统以及超高速飞行等技术, 进一步降低无人机的噪声。在某些型号上, 燃料电池动力将代替内燃机动力。3 高度智能, 加载武器, 提高无人机攻击能力

目前, 无人机大多采用操作人员遥控的方式遂行作战行动, 这样不仅对操作手的控制技能要求较高, 还存在操作手无法准确掌握战场态势的问题。无人机智能化就是/无人机作出决定的能力0, 这不仅使无人机能够按照指令或者预先编制的程序来完成预定的作战任务, 对已知的威胁目标做出及时和自主的反应, 还能对随时出现的突发事件做出及时地反应。

与有人作战飞机相比, 无人作战飞机具有更高的机动性和更灵活的作战方式, 但目前存在的最大技术难题是:它对作战态势的自动分析处理和对飞行姿态的准确自动控制以及对敌我目标的准确判断。波音公司正在研制的无人作战飞机将有可能部分取代有人轰炸机、歼击机和武装直升机等, 成为一种可直接进行攻击的新型武器装备。该机的开发成功将会大大改变人们对未来空战模式的认识。

高自主性是无人机的一个发展趋势, 而要实现这一点则必须

依靠技术的提高, 同时无人机的自主性与可靠性和生存性的关系也非常紧密。为了扩展无人机的适用范围, 将其效率在更大的范围内发挥, 就必须提高无人机的自主性。

为了更好的适应战争需要, 各国正在加快无人机武装化的进程。2003年1月, 美国空军决定为捕食者-B 型无人机装备227kg 的GB U-38联合直接攻击弹药。目前, 美军决定在猎人、捕食者与火力侦察兵等无人机上装备蜷蛇反坦克导弹, 同时, 通用原子航空系统公司提出一种捕食者-A 中空、远程无人机的混合版本考虑携带FI M -92毒刺防空导弹和用于对地攻击的AGM-114海尔法激光制导空对地导弹。可以预计, 无人机正朝着武器化方向发展, 并将不断提高其攻击能力。

4 系统集成, 综合传感, 增强传输可靠性和通用性

未来无人机的发展正朝着系统集成, 综合传感方向发展, 增强无人机的通用性。例如美军为增强无人机全天候侦察能力, 机上安装有光电红外传感器和合成孔径雷达组成的综合传感器。美军捕食者无人机安装有:观察仪和变焦彩色摄像机; 激光测距机; 第三代红外传感器、能在可见光和中红外两个频段上成像的柯达CCD 摄像机; 合成孔径雷达。使用综合传感器后, 既可单独选择图像信号, 也可综合使用各种传感器的情报。

为确保无人机和地面站之间及时、不间断传递数据, 先进的

#

无人机采用了多种数传系统。例如, 美军捕食者无人机采用了两个数传系统。一是C 波段数据链路系统。这是一种视距内通信的模拟式数传系统, 通信距离为200km 左右; 二是卫星数传系统。这是一种超视距通信中继系统, 包括两种方式:¹特高频卫星链路, 用于控制无人机和提供状态报告, 每隔10s~60s 传输一幅静止图像; ºKu 波段商用卫星链路, 使用该链路时, 只要无人机不飞离卫星天线的覆盖范围, 即可传输实时图像, 能够为高速作战飞机提供实时数据处理, 以隐蔽的方式高速率传输数据。

提高无人机的可靠性。近年来, 美军为了解决这一问题, 进行了广泛的科学研究, 以下是美军提高无人机可靠性的关键技术:

1) 冗余系统

廉价的无人机只具有一套或者两套重要的系统。而为了增强应对硬件故障的能力, 提高可靠性, 新型无人机的设计方案一般都具有三重甚至四重冗余系统, 如自动导航系统。

2) 虚拟系统

先进的计算机技术可以实时的模拟系统参数, 因此可以确定是否有重要的部件发生故障, 并计算出该部分的输出参数, 进而使用计算出的参数执行下一步工作。

3) 辅助系统

为了使无人机和有人驾驶飞机能在相同的空域内协同作战, 需要辅助系统, 诸如发现和规避系统、自动起降系统、自动战斗控制软件及其冗余系统、基本元件的检测等。

4) 高规格的航空元器件以前无人机设计时采用了一些低规格元器件, 这样造成了无人机的可靠性比较低。可是性能和任务的要求使无人机也必须具备较高的可靠性, 而且使用高规格的航空元器件, 比不断翻新已建立的体系效果要好得多。

机载设备采用模块化设计后, 无人机根据不同的任务搭载不同的设备, 一机多用途。英制的小妖精无人机可根据担负的战场监视、目标指示、电子战等不同任务, 分别搭载传感器、激光目标指示器和电子干扰机等各种不同设备。在靶机上装上侦察、电子战设备或各种战斗部, 即可将其改装成侦察、电子战无人机或巡航导弹。飞行控制自动化在无人机上安装全球定位系统(GPS)或预先储存飞行路线和飞行高度, 无人机即可按预定方案飞行, 并随时将图像轨迹发送到地面站。

5 电子对抗, 网络作战, 提高信息战能力

进一步发展和提高无人电子战飞机是各国无人机发展的又一重要趋势。无人机可用作一种高高空、长航时的电子干扰平台, 支援各种攻击机和轰炸机作战。由于无人机具有长航时的特点, 因此它可以在各种不同的地理环境下支援各方面的攻击部队, 并对敌方防护周密的要地的火控攻击雷达进行干扰。

根据需要, 今后用于电子战的无人机主要有以下几种:一是

用作反辐射无人机。目前投入实战的是利用无人机直接攻击雷达阵地, 如以色列的哈比反辐射无人机, 可以攻击地面防空雷达、防空导弹制导雷达、高炮炮瞄雷达及舰载雷达, 且具有一定的智能。此外, 德国的达尔和南非的云雀都是反辐射无人机。由于无人机飞行灵活, 不易被对方发现, 因此未来作战中是反辐射武器的理想平台。二是用作诱饵飞机。将无人机作为诱饵飞机使用有两种好处:首先可以引诱敌方雷达开机, 使己方迅速掌握敌方的雷达频率和阵地位置, 为后续的反辐射武器提供参数; 其次是无人机还可以作为诱饵来大量地消耗敌人防空武器, 以掩护己方飞机的安全; 还有可作为掩护主战飞机突防的诱饵。如美国为了保证B -52轰炸机的顺利突防, 研制出了名为鹌鹑的无人机, 每架B -52飞机可装3架鹌鹑, 到达防区上空后投放。该无人机上所装的电子装备就可以欺骗地面雷达, 使它看起来像一架轰炸机, 从而提高了B-52的突防概率。三是用作电子干扰机。一般的无人机可以装备电子干扰设备, 直接飞抵目标上空执行干扰、压制任务, 也可以用无人机直接投放干扰物或进行窃听。

随着电子信息技术在军事领域的广泛应用, 敌对双方围绕/制信息权0的角逐将越来越成为对抗的焦点, 随之而来的是具备信息作战能力的无人机必将纷纷登上战争舞台。在不久的将来, 无人机将成为信息战场的又一利器。

(下转第54页)

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王崇俊 郑 严

(上接第38页)

6 双重机理, 优化性能, 拓展无人机使用功能

无人机在很多领域都发挥着重要的军事作用, 但按照美国国防部的观点, 无人机在三个特定的任务领域发挥的作用最大, 这三个特定领域分别是/枯燥任务领域、恶劣环境任务领域和危险任务领域0(The dul, l the dirty , and the da ngerous) 。

为了提高作战效益和满足遂行各种任务的需要, 一种有人和无人两用型战斗机也将随着无人机技术的日益成熟而在未来的空战中出场。它具有两个可以相互独立工作的飞机操作平台, 既可以和普通飞机一样由飞行员操纵飞行, 也可以由基地指挥中心直接遥控飞行或预置飞行程序自主控制飞行。两用型战斗机的优点

是在执行某项任务中, 当飞行员伤亡或出于其它原因对飞机操作失灵或是需要暂时脱离飞行操作工作以完成其它任务时, 飞机的遥控指挥系统只要未被破坏, 仍可以顺利完成任务, 安全归返。美国与英国合作研制了三军通用型联合攻击战斗机, 现正在研究无人化的问题。该机很可能成为世界上第一种有人和无人两用的战斗机。

在无人机的发展过程中, 始终体现着用途扩展和任务综合, 其任务级别由最初的战术级扩大到战略级, 由保障性质扩展到直接攻击目标。如美国的全球鹰高空长航时无人机不仅能适应战术侦察任务, 更主要的是能完成战略侦察任务。在1999年对南联盟的空袭中, 美军发现捕食者RQ-1A 无人机在将获得的情报传输给地面后, 待北约战机接到命令抵达预定地点时, 目标早已消失。经改进后研制生产的RQ-1B 加装了武器, 在发现目标后可直接攻击, 它在阿富汗战争中发挥了作用。拓展无人机使用功能一直是各主要军事强国无人机发展的重要方向, 直接的战争需求推动着这个领域研究的不断发展, 并将对未来战场环境产生深远影响。

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