文章编号:1671-637X(2003)01-0009-05军用无人机发展趋势冯琦周德云(西北工业大学电子工程系陕西西安710072)摘要:论述了军用无人机的发展动力和技术保障以及发展现状并从扩大军用无人机的应用范围和提高作战效能等方面分析其发展趋势G关键词:军用无人机9无人机9无人战斗机中图分类号:V2799文献标识码:Ae development trend of unmanned air ve icleFENG Gi Z~0U De-yun(Department of Electronzc Engzneerzng NorthWeStern Polytechnzcal unzUerSzty Xz an710072 Chzna)Abstract:This paper discusses the developmental impetus technigue f oundation and current condition o f unmanned air vehicle.The development trend is analy z ed on the e x tended application and improved operational e ff ectiveness o f the unmanned air vehicle.K e y W ords:military unmanned air vehicle9Unmanned Air Vehicle(UAV)9Uninha b ited C om b at Air Vehicle(U C AV)0引言军用无人机是充分利用信息技术革命成果而发展的高性能信息化武器装备对提高战场空间感知能力,高风险目标突防能力,通信导航支援能力,电子战能力,压制敌防空系统能力,固定和移动目标攻击能力,高过载机动能力,作战生存能力和联合作战能力与主宰战场空间能力等起重要作用在未来战争中处于突出的地位[1]G随着高新技术在航空领域的广泛应用以及现代战争的需要军用无人机的应用范围和作战性能都将会不断地提高和扩展其成员也将不断增多G本文针对国内外近两年出现的军用无人机的新概念,新动向就军用无人机的发展动力,技术保障以及发展现状作了概述并从几个不同角度分析了其发展趋势G收稿日期:2002-07-31基金项目:国防973项目资助作者简介:冯琦(1964-)男陕西西安人博士研究生主要从事飞行器任务规划,系统工程研究G周德云教授博士生导师G 1军用无人机发展的动力及技术保障纵观军用无人机的发展历史[2]可以说现代战争是其发展的根本动力高新技术的发展是其不断进步的基础G1.1发展动力军用无人机在近代历次战争中的出色表现受到越来越多的国家的重视G许多国家把军用无人机的发展置于优先地位其原因主要有以下几个方面G1)作战模式的改变G现代和未来战争都十分强调和依赖信息能力谁能获取信息夺取信息优势谁就能掌握战争的主动权G无人机恰巧是能够满足这一需求的有效手段G无人机具有受气候条件限制很少昼夜可用能突入危险地区上空长时间实施监视与侦察以获取情报信息并能实时传输目标图像等独特优势G2)减少飞行员伤亡的需要G减少飞行员的伤亡一直是飞机设计和作战方针制定必须考虑的重要因素军用无人机满足了这种需求G同时由于无需考虑飞行员的生理极限可大大提高其机动性还可免除飞机设计师的许多设计难点G第10卷第1期2003年2月电光与控制E L E C T R0N ICS0P T ICS8C0NT R0LVol.10N.1Fe b.20033)经济因素G经济可承受性是未来军机发展必须考虑的重要因素G当代战斗机如美国的F-15的研制费为20多亿美元采购单价3000~5000万美元其使用维护费约占全寿命费用的60%甚至更多;下一代战斗机如F-22研制费高达200多亿美元单价近亿美元;有人驾驶侦察机如SR-71的单价为2260万美元G如此昂贵的费用已严重制约着各国武器装备的研制~采购与使用G军用无人机因无飞行员可以设计得结构简单~重量轻~尺寸小~使用方便~易于操作和维护故其研制费~生产成本和维护费要比载人飞机低得多还可节省培训飞行员的大量费用G4)能源危机G预计30年后世界的石油将出现危机到21世纪50年代对于一架和平时期年均消耗2000吨燃油的F-22战斗机来说可能会因为燃油危机而无法升空执行作战任务G所以必须寻求消耗燃油较少的作战飞机广泛采用无人机是一个主要趋势G1.2技术保障20世纪70-80年代后微电子~光电子~微米/纳米与微机电系统~计算机与信息处理~隐身~新材料等高技术的迅猛发展为军用无人机性能的大幅度提高奠定了坚实的物质基础G其中关键技术包括:1)气动技术G由于军用无人机对灵敏度~飞行高度以及雷达反射面积等有特殊的要求因此对各种先进技术气动布局的研究就显得尤为重要无尾~三角翼构型的发展满足了这方面的需求G2)动力技术G军用无人机一般要求长航程因此必须采用高效率的动力技术G此外还可以开发新的轻型高效燃料如高效的航空煤油和使用太阳能做动力等G采用新的能够与机体气动布局相配合的推力矢量和分裂式副翼进行飞行控制还有一种使用射流多轴推力矢量技术G3)人工智能技术G军用无人机特别是无人战斗机存在的主要问题是飞机的自主程度G这需要一些智能的~基于规则的任务管理软件来驱动安置在无人机上的综合传感器保证通信联接完成无人机与操纵人员间的交互这不仅使无人机能确保按命令或预编程来完成预定任务对已知的目标作出反应还能对随机冒出来的目标作出相应反应G4)通信技术G宽带~大数据流量的数据链技术可以使军用无人机远距离快速传输信息实施超视距控制是发展军用无人机的关键支撑技术G5)先进的发射回收技术G未来战争要求军用无人机的发射和回收更加简便如果不依赖跑道起降将有可能改变未来空中作战样式G因此大型无人机的发射技术和安全回收技术的发展对军用无人机具有重大意义G6)武器和设备的小型化G在机载武器系统方面将会采用最先进的空对空和空对地武器使用非常小~非常灵巧的炸弹和导弹使有效载荷能力最优在同样的重量下其破坏能力比现在增加10倍G7)纳米技术G纳米技术是制造超微型零部件的技术依托纳米技术的成熟是当前各国开展微型军用无人机的研制的重要技术基础G2军用无人机发展现状目前世界各国军用无人机的发展很快已部署服役~研制和试验了多种类型的军用无人机其中支援保障型的无人侦察机仍是发展的重中之重微型无人机和无人作战飞机仍处于研究和方案探索之中G在这些国家中尤以美国和以色列发展最快西欧和一些发展中国家也有不同程度的进展G目前全球无人机已发展到了200多种型号总数已达3万架左右G当前军用无人机的种类繁多还掺杂许多改型机因此准确分类相当困难G本文从以下两个方面对当前军用无人机进行归类同时简要叙述各类别的发展现状G2.1根据续航时间或航程分类根据航程~活动半径~续航时间和飞行高度不同军用无人机可分为长航时无人机(也称战略无人机如美国捕食者~以色列的搜索者等)~中程无人机(如美国的350型中低空无人机)~短程无人机(如以色列的先锋~美国与以色列联合研制的新一代猎犬等)和近程无人机(如以色列的微V型无人机)G其中长航时无人机主要用于战区级使用由联合部队指挥官通过卫星通信和中继来统一控制与指挥对战场覆盖区域大图像分辨率高一般由固定基地起降G而短~近程无人机由基层部队指挥官通过视线来实施控制与指挥侧重战场特定区域主要提供视频图像带宽窄部署是松散型的更灵活机动一些G2.2根据军事用途分类分为以下几类:01电光与控制第10卷1)靶机O模拟飞机\导弹和其他各种飞行器的飞行状态O主要用于鉴定各种航(防)空兵器的性能和训练战斗机飞行员\防空兵器操作员O2)侦察O进行战略\战役和战术侦察9监视战场9为部队的作战行动提供情报O侦察监视无人机是目前门类比较齐全9并在实战中大量应用的无人机9如美国在研的全球鹰无人侦察机\暗星隐身无人侦察机\捕食者无人侦察机\骑士无人侦察机O3)诱饵无人机O诱使敌雷达等电子侦察设备开机9获取有关信息;模拟显示假目标9引诱敌防空兵器射击9吸引敌火力9掩护己方机群突防O4)电子对抗无人机O分为电子侦察和电子干扰无人机9前者用来收集敌方的通讯情报及电子情报9例如瑞安公司的147系列无人机;后者用来对敌方的通讯指挥系统进行电子干扰9如美国的air-Exjam 无人机O5)攻击无人机O攻击\拦截地面和空中目标O攻击无人机携带有小型和大威力的精确制导武器\激光武器或反辐射导弹9对敌雷达\通信指挥设备\坦克等重要目标实施攻击以及拦截处于助推段的战术导弹O而目前世界无人攻击机大多是空对地(舰)型的O空对空无人攻击机至今还处于试验研究阶段O6)通信中继无人机O利用无人机向其他军用机或陆\海军传送图像等信号9一般用安装了超高频和甚高频无线电通信设备的无人机进行中继通信O7)其他用途的无人机O无人机还可以用于目标鉴别\激光照射\远程数据传递的空中中继站\反潜\炮火校正和远方高空大气的测量以及对化学\细菌污染和核辐射的侦察等O3军用无人机发展趋势当前9各军方无一例外地都把无人侦察机作为优先发展或采购的重点O这突出表明无人侦察机作为一种信息战装备的重要地位9是当今军用无人机发展的主流O但还要看到9未来战争的陆\海\空\天\电五维一体的战争中9军用无人机的使用将会非常广泛9不仅能执行各种非杀伤性任务(侦察\监视等)9又能执行各种软\硬杀伤任务O因此迫切需要发展重\中\轻型9远\中\近程9配套成族\系列发展的多用途无人机装备9以满足不同战略\战役任务的需要O同时由于信息化技术\智能化技术和自动化技术的进步9由智能无人机所组成的无人机兵团将给未来高技术局部战争平添智能-知识-信息的色彩O本文从扩大军用无人机的应用范围和提高作战效能等侧面分析其发展趋势O3.1扩大军用无人机的应用范围为适应复杂多变的未来战争环境和实战任务需要9世界各军事组织都在致力于发展用于各种军事用途的无人机系列O3.1.1无人战斗机(UCAV)无人机和战斗机的结合9构成了一种全新的武器系统-无人战斗机O无人战斗机是下一代战斗机的发展方向9各国无人战斗机设计构想多数尚处于论证\研制和试验阶段9其中最典型的方案有:美国诺斯罗普格鲁门公司为军方设计的未来无人驾驶战斗飞行器方案;波音公司准备将JSF战斗机改装为两种成本较低的无人驾驶战术战斗机;欧洲国家在研制出第四代战斗机EF2OOO和阵风之后9英国和法国决定联手研究一种具有强大攻击力的无人驾驶航空器O携带各种武器的无人机将于2OO7到2O25年投入实战9主要有以下几种类型:反雷达型\拦截型\反坦克型\反潜型\轰炸型\格斗型等O3.1.2从海上起飞的无人机从海上起飞的无人机比地面起飞的无人机优越的一点是9它的控制及数据传输的条件较好9舰上一般都有很好的C3I系统9可对无人机进行全面的技术支持9这非常有利于无人机作战计划的制定及任务的完成O未来的任务是9将无人机搜集的情报直接输入舰上的C3I网络9再将它与其他各种重要的战术数据融合起来9这将非常有利于对目标的攻击[3]O 各国海军对能够在舰船的直升机甲板上使用的旋翼无人机十分关注O一方面是旋翼无人机可以作超低空飞行9减少了被敌雷达发现的概率;另一方面是旋翼无人机便于发射\回收O3.1.3多用途无人机为了节省军费开支9各国都在开发适应不同实战环境的多用途军用无人机O未来多用途军用无人机主要有两种:第一种是在一架无人机上同时装有多种任务设备9可以完成多种任务;第二种是无人机机身采用组合式结构9在执行不同任务时装上不同的任务组件O3.1.4微型无人机微型无人机的主要用途是搜索和警戒O如果像昆虫或像鸟一样的搜索型无人机接近敌人9即便紧紧跟在敌人后面恐怕也会被误认为是鸟或昆虫9很难被发现O因大小的不同9在称呼上也有所不同9如11第1期冯琦等:军用无人机发展趋势小型无人飞机微型无人飞机纳米型无人机等微型无人机的推进系统和空气动力学原理同现在的飞机有本质的不同这些都是今后研究的重点同时超小型无人机机体容易受风和雨的影响正如在狂风暴雨下小鸟和昆虫就没法飞一样3.2提高作战效能当前军用无人机主要存在两个方面问题首先是自主作战能力差由于无人机执行任务时需要有人参与遥控其自主作战能力有限因而缺乏有人飞机所具有的灵活性和适应能力;其次是完成任务的有效性低由于控制人员对无人机所处环境的了解必须借助远距离通信而这种远距离通信又随时会被压制而中断从而造成了人机之间无法及时准确交流信息影响了无人机完成任务的有效性为了克服这些不足提高作战效能 4 未来军用无人机需要在以下关键技术上取得不断改进和重大突破3.2.1远距离长航时现役无人机滞空时间短飞行高度低侦察监视面积小不能连续获取信息甚至会造成情报盲区不能适应未来战争的需要为此各国目前都在研制超高空长航时无人机3.2.2机身隐身化新型军用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;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24伏电源充电后表面即可产生一层能吸收雷达波的保护层美军正在研制的无人隐形攻击机的速度为5倍音速可使用微型高精确制导炸弹能在几分钟之内摧毁各种移动目标3.2.3传感器综合化为增强军用无人机全天候侦察能力目前先进军用无人机上一般安装如下部分组成的综合传感器1)观察仪和变焦彩色摄像机;2)激光测距机;3)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摄像机;4)合成孔径雷达等随着先进光电探测设备和信息融合技术的不断发展未来军用无人机传感器综合化水平也将会更高3.2.4数传方式多样化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2OO千米左右;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1O~6O S传输一幅静止图像;2)Ku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3.2.5机载设备模块化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3.2.6双重性的驾驶机理为了提高作战效能和执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身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3.2.7智能化无人机就是让无人机有一定的思考能力即最终有一定的独立作战能力不然的话完全靠领航员在上百千米外用无线电信号控制无人机去做所有作战动作是不现实的只要指令信号传输上有些微错误或偏差或稍受干扰失败将难以避免但智能的研究目前进展不是很快3.2.8群体智能理论的应用21电光与控制第1O卷群体智能这个概念来自对蜜蜂和蚂蚁的观察o 从每只蜜蜂和蚂蚁的成虫来看 它们的智商并不高 也没有谁在指挥 但它们却能协同工作 建起坚固~漂亮的巢穴 集中食物~抚养子女 依靠群体的能力 发挥了超出个体的智能 这就叫群体智能[5]o如果把这种理论应用到无人驾驶飞机方面 比如每架无人驾驶飞机和导弹差不多 只装备低性能传感器和简单程序 但是让这种简易的无人驾驶飞机大量出动 相互协作 攻击目标o 尽管每个传感器的探测能力比较低 但是群体最前面的无人驾驶飞机会近距离地探测目标 并立刻把探测到的信息传递给后面的无人驾驶飞机 后面的无人驾驶飞机就会对目标群起而攻之o 对于有人驾驶飞机来说 这是极难对付的o 人的头脑再机敏也无法同时对付10架~20架无人驾驶飞机的攻击o4小结军用无人机正向着实战化~智能化~多功能化的方向发展 未来战场上不仅将有无人侦察机的身影 还会出现从执行预警~通信~精确打击~战斗支援到救援~补给等任务的各种新机型 同时未来新一代无人机将和通讯~计算机~人工智能~新材料等技术协同发展 不断提高作战效能同时扩大其应用范围 全面改变未来空中战争的面貌o 参考文献:[1]BARBATO G .Uninhabited combat air vehicle con-trols and displays for suppression of enemy air de-fenses [J ] CSERIAC Gateway 2000 11(1):1-4.[2]SWEETMAN B .Fighters without pilots [J ].Popular Science 1997 (11):97-101.[3]ROBERT S ~.U .S .Navy manta may expand sub combat power [J ].Defense News 1997 (3):17-23.[4]STEVEN Z .UAVS gaining credibility [J ].Aviation Week g Space Technology 1998 (1):93-95.[5]PARUNAK ~V D BRUECKNER S SAUTER J A POSDAMER J .Mechanisms and military applica-tions for synthetic pheromones [M ].Montreal Cana-da :Workshop on Autonomy Oriented Computation2001.院士录岁暮年初 拜访了为我国航空~航海事业做出重大贡献的几位院士~专家~优秀科技工作者o 他们谦虚谨慎~平易近人的作风 对科学认真~严谨的态度 对事业执着追求的顽强拼搏精神 深深地感染着我们o顾诵芬同志 中国科学院院士~中国工程院院士~第八~第九届全国人大常委委员~全国劳动模范~全国五-一 劳动奖章获得者~全国优秀科技工作者~中国航空学会常务理事~美国航空宇航学会Associate fel-low 现任中国航空工业第一集团公司科技委副主任o 他长期致力于飞机的研究~设计工作 是我国著名的飞机设计师o 40多年来领导和参加过低~中~高速多个机种歼击机型号的研制o 他主持设计的某型飞机 技术先进~性能良好~外型美观o 1985年被评为国家科技进步特等奖 1991年被航空航天部授予 航空金奖 称号 1995年10月获 何梁何利基金科学与技术进步奖 o陈一坚同志 中国工程院院士 福州市人 1952年毕业于清华大学o 曾任所长~总设计师~西安飞机工业(集团)公司常务副总经理 国家重点型号中国飞豹 总设计师o 现任中国航空工业西安飞机设计研究所研究员;北航~西工大~南航教授~博士生导师等职o 陈院士长期从事飞机设计研究工作 被誉为 飞豹之父 o 他主持参加了10多个型号飞机的设计和研制 为我国航空工业和部队建设做出了突出贡献o 获国家科技进步特等奖1项 二等奖1项 部级科技进步一等奖4项 二等奖1项 荣立一等功2次 并被评为部级劳动模范o马伟明同志 中国工程院院士 江苏扬中市人 舰船电气工程专家 现任海军工程大学电气工程系教授 博士生导师 电力电子技术应用研究所所长 兼任国家自然科学基金委员会学科评审组成员 中国造船学会理事 武汉市科协副主席o 马院士长期从事舰船电气工程和电力电子技术的研究工作 先后获2000年度国家科技进步一等奖1项 国家专利4项等 并获 中青年有突出贡献专家 ~第五届中国青年科技奖 首届国家十大杰出专业技术人才 奖章 2001年获何梁何利基金奖 第五届中国青年科学家奖o 苏泽清31第1期冯琦等:军用无人机发展趋势军用无人机发展趋势作者：冯琦， 周德云作者单位：西北工业大学电子工程系,陕西,西安,710072刊名：电光与控制英文刊名：ELECTRONICS OPTICS & CONTROL年，卷(期)：2003,10(1)被引用次数：28次1.Parunak H V D;BRUECKNER S;SAUTER J A;POSDAMER J Mechanisms and military applications for synthetic pheromones 20012.Steven Z UAVS gaining credibility 1998(01)3.ROBERT S H U S Navy manta may expand sub combat power 1997(03)4.SWEETMAN B Fighters without pilots 1997(11)5.Barbato G Uninhabited combat air vehicle controls and displays for 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