中国多功能无人机发展

中国多功能无人机发展

无人机, 中国, 多功能, 发展 我国无人机发展之思考

Some Thoughts for the Development of UAV in China 中航第一飞机设计研究院 强岁红

摘要：信息技术的发展，使得无人机运用范围、领域更加广阔。无人机正在从过去的单一的侦察、预警等战斗支援作用向攻击杀伤作用的方向发展，已成为影响作战进程的重要乃至关键性力量。该文通过国内外无人机的发展现状分析，并结合无人机的使用特点，提出我国发展军用无人机的建议。

关键词：无人机 发展 启示和建议

随着高新技术的发展，现代战争已经呈现出明显的无人化趋势。在现代高技术条件下的陆、海、空、天、电\五维\一体飞化的战争中，无人军事装备几乎渗透到战场空间的各个领域。现代无人机被广泛用于执行各种非杀伤性和软、硬杀伤性任务。无人机正在从过去单一的侦察、预警等战斗支援作用向攻击杀伤作用的方向发展，已成为影响作战进程的重要乃至关键性力量。在未来的信息战、精确打击作战和\陆海空天电\的一体化战场中，多功能无人机必将成为一种高效费比、攻防兼备的新概念武器。 一、国外无人机的发展

无人机的发展历史可以追溯到２０世纪初，英国于1917年研制成功了世界上第一架无人机。在20世纪70年代以前，由于受技术水平的限制，无人机发展缓慢。早期的无人机主要承担作战支援任务，如侦察、监视、目标指示/校正、损伤评估，以及用作靶机等等。近３０年来，随着微电子、通信、材料及推进系统等技术的迅猛发展，无人机得到了长足的进步，加上无人机在20世纪90年代以来几场局部战争中的成功战例，世界各国开始重视无人机的研究与发展。据不完全统计，目前，世界上30余个国家和地区已研制出了50多种无人机，无人机型号超过300余种，有55个国家装备了无人机，但发展最快、水平最高的主要是美国和以色列。

美国在\全球作战\的战略指导下，已经计划发展重、中、轻型，远、中、近程，配套成族、系列发展的多用途无人机装备，以满足不同战略、战役任务的需要。其活动半径从几十到几千千米，留空时间从几小时到几十小时。其中最具代表性的是\捕食者\、\先锋\、\猎人\和\全球鹰\。\全球鹰\高空长航时无人飞机是美国目前和今后一段时期内重点发展的无人机，也是当今世界上最先进的长航时远程无人侦察机。\全球鹰\留空时间达42小时，每日可探测1900个点目标。在2001年，\全球鹰\高空长航时无人机完成了越洋飞行，创造了航程和飞行时间的世界纪录。\捕食者\中空长航时无人机在美国对阿富汗的空袭行动中，首次使用挂载的导弹对阿富汗地面目标进行了实弹攻击，开创了无人机执行对地攻击任务的先例。 从2001年下半年起，美国NASA开始试飞一种称为\太阳神\（Helios）的太阳能无人机，在同年8月已达到了29500m的飞行高度。美国计划使其具有在高高空连续几个月滞空飞行的能力，可以环绕地球连续飞行，也可以根据需要，完成对某一地区的长期监视、侦察等任务。 美国的无人作战飞机计划已进入技术验证阶段。波音公司X-45A无人战斗机（UCAV）于2003年5月22日首飞，开创了无人机发展的新篇章。目前，美国诺斯罗普·格鲁门公司已开始建造其X-47B联合无人空战系统飞机(J-UCAS)。这是世界上第一种可同时在陆地和航空母舰上部署的无人侦察攻击机。X-47B设计验证了一系列的关键系统能力，其中包括对固定和机动目标实施精确打击的能力、自动空中加油能力等。

以色列是最早开始研制远程无人机的国家之一。其技术虽然主要源自美国，目前在隐身和续航能力的技术上还要依靠美国，但在无人机研制领域，仍处于排在美国之后的世界领先

1

地位。近年来，以色列不断有新型号无人机问世，除了自己的装备需要外，还有一部分出口到国外。以色列目前已经装备的无人机主要有\侦察兵（Scout）\、\先锋(Pioneer)\、\猎人(Hunter)\、\巡逻兵（Ranger）\、\搜索者（Searcher）\、\苍鹭Heron)\和\赫尔姆斯（Hermes）\等。目前以色列最先进的中高空无人机是\苍鹭\和\赫尔姆斯\。

除了美国和以色列两个主要的无人机研制大国外，西欧各国以及我国周边国家和地区都研发了或正在研发各式各样的无人机。 二、国内无人机发展现状

我国研制无人机已有四十多年的历史，先后研制成功长空一号无人靶机系列、长虹高空高速无人侦察机、T-6通用型无人机、Z-5系列无人侦察机、ASN系列无人机等。开发出的数十种靶机和侦察型无人机，已能批量生产和装备部队，广泛应用于昼夜空中侦察、战场监视、目标定位、校正火炮射击、战场毁伤评估、边境巡逻等军事领域和航空摄影、地球物理勘探、灾情监测、海岸缉私等民用领域。

国内无人机的研究发展在总体设计、飞行控制、组合导航、中继数据链路系统、传感器技术、图像传输、信息对抗与反对抗、发射回收、生产制造和部队使用等诸多技术领域积累了一定的经验，具备一定的技术基础。特别是近几年来，一批新型无人机装备相继研制成功并交付部队，无人机装备体系结构有了较大改善，现代化水平有了明显提高。但从总体上说，我军无人机装备同发达国家相比仍有一定差距，还不能完全适应高技术战争的要求。国内已有的无人机任务系统载重都不大，尚难满足电子对抗、预警、侦察等大型任务系统的要求，平台技术难以满足无人作战飞机的高隐身、高机动能力的要求，在气动力、发动机、轻质结构和高精度导航等方面基础技术薄弱。此外，无人作战飞机需要的智能控制、决策和管理技术，空/天基的信息网络技术，以及相关的小型化高效精确制导武器等，也还都未能满足无人作战飞机系统的要求。 三、无人机的使用特点

为了减少参战人员的伤亡，降低装备和使用成本，无人机正逐步受到各国的重视。与载人飞机相比，无人机具有许多许多优点。

首先，设计自由度大。在设计上无人机没有驾驶舱及相关的环控救生设备，除降低了飞机的重量和成本外，还大大放宽了飞机设计的一些限制，如飞机发动机的位置可以更加合理。由于不考虑人的因素，飞机的机动载荷因数可以更高，可以采用更先进的气动布局、结构设计。

其次是成本低。在设计制造上无需复杂的机体和种类繁多的各种机载设备，只需一些必要的传感器。作战成本也低于远距离发射巡航导弹或超视距空空导弹的费用，费效比好。而且使用和维护费用低，操纵人员培训相对简单。与常规飞机相比，使用维护成本可节约达50%之多。

第三，无人机可以执行一些对于有人驾驶飞机来说非常危险的任务，可以深入到敌方军事要地上空实施侦察、干扰、引导、攻击等。由于离目标近，因此侦察、攻击的精度高，具有一定的作战使用优势。

第四，无人机的突防能力较强，生存力高。无人机广泛采用玻璃纤维和其他透波材料，机体外形尺寸小，发动机功率小，因此，雷达有效反射面积等各种信号特征较小，不易被敌方发现。此外，无人机不受驾驶员生理条件的限制，因此具有较大的飞行包线，使无人机在空战中具有更大的生存力。

第五，无人攻击机作战使用灵活，可以在空中、地面、舰船上起飞或发射，对起降场地要求低。攻击目标时，可以由指挥控制中心下达攻击指令，也可以自主快速攻击。

另外，与载人飞机相比，无人机也存在活动范围有限、处理意外情况灵活性差、飞行速度和航线一般比较固定、易受敌方干扰和天气影响，以及任务载荷有限等不足之处。

2

四、启示及建议

在海湾战争、科索沃战争和阿富汗战争，尤其是伊拉克战争中，美军大量使用了无人机作战。这说明无人机在现代战争中承担的任务日益增多，表明无人机的作战使用有了新的特点，其作战使用方向日趋多样化，使命任务渗透到战场的更多领域。

随着高技术作战体系日趋完善，现代战争表现为作战体系之间的对抗，对战场信息和空间的争夺日趋激烈。未来作战体系将是基于信息高度综合利用和有效传递、以网络为中心的攻防兼备的作战体系。由于无人机突出的使用特点，在未来信息化战争中将发挥越来越重要的作用。根据国外无人机发展的成功经验，为适应未来作战体系要求，我国应根据目前无人机的发展现状和未来发展趋势，积极开展对无人机的研究工作。 1.需求牵引，长远发展，统一规划

我军正在加快武器装备的现代化进程，重点之一是提升我军信息化作战能力，以适应现实和未来的作战环境。因此应在军事战略思想指导下，在作战环境、作战对象分析预测的基础上，根据打赢高技术局部战争的需要，以作战需求为牵引，将无人机技术发展列为战略性的长远发展计划，选准突破口，把加快无人机装备建设作为加强我军装备建设的重要内容。设立专门机构对相关的研发工作进行统一的规划和管理，按照作战需要什么就发展什么，什么问题突出就解决什么，什么办法管用就采用什么的原则，来研究确定无人机研制、发展计划，形成具有我军特色的无人机体系。 2.突破传统，勇于创新，跨越发展

无人机的设计需要全新的总体设计概念。无人机由于其独特性，气动布局形式可以更加灵活，加之主动控制技术、智能材料、隐身技术的发展，可通过选择最优气动布局形式来解决非常规布局的某些无人机的设计上应当具有一定的先进性，同时考虑技术上的可实现性，积极探索，大胆创新，抓住关键点，探求无人机发展的新思路。

当前我国技术水平和经济支撑能力有限，军事斗争形势紧迫。要尽快实现我军的跨越式发展，走出有中国特色的军事变革之路，就必须适应当前世界军事装备发展的需要，高度关注未来战争信息化和作战手段无人化的这一发展趋势。作为技术含量较高的无人机装备建设，必须依靠科技进步，注重科技创新，要在突破关键技术和关键装备上下功夫，真正掌握核心技术，拥有自主知识产权，摒弃\渐进式\、\尾追式\的发展模式，树立\跨越式\发展观念，加大无人机科研投入，尽快缩小与发达国家无人机技术的差距，实现无人机领域的跨越式发展。

3.重点突破，专兼结合，系列发展

无人机技术不单是一个飞机设计的问题。它是一个复杂的系统工程，涉及信息技术、自动控制技术、新材料技术、气动力设计技术、动力技术、遥测/遥感技术、微电子技术、激光技术等领域的最新成果的应用，同时也强调各学科之间的交叉互动。

目前，应根据我国无人机发展的现状与水平，积极组织力量，对总体与气动力、复合材料设计等特殊的关键技术进行重点研究，攻克其技术难点，为我国无人机的发展奠定坚实的技术基础。增加技术储备，重点突破近期有型号发展背景的关键技术。立足现有基础，确定发展型号，采用兼用和专用相结合的办法，由一种平台采用不同设备，根据战略、战役、战术不同作战任务派生出用于不同作战目的的无人机改型。形成\平台通用，任务多样，功能综合，多种改型\的无人机系列，同时加强配套设备尤其是信息系统和机载武器的研制。 4.自力更生，大力协同，自强发展

我军无人机装备经过几十年的发展，已有了长足的进步，无人机装备体系结构有了较大改善，现代化水平有了明显提高。但与发达国家相比仍有一定差距，同时，发达国家严密封锁所涉及的高精尖技术和设备元器件。因此，我们只有依靠自己的力量，根据战场使用环境，不断发展完善，才能提高武器装备的技术水平。

3

无人机所涉及的专业领域非常广泛。我国无人机经过多年的发展，已经拥有一批高水平的专业技术队伍。目前必须做好无人机发展规划，积极组织精兵强将，院校与科研、生产单位联手，改变各自为战的发展途径，集中各方优势，全面开展预研、设计和生产，使我国无人机技术向实用化迈进一大步。充分利用\九·五\、\十·五\期间的预研成果，学习借鉴国外先进的技术，在突破关键技术和关键装备上下功夫，真正掌握核心技术，力争于\十一·五\期间拿出我们自己的高高空长航时多功能无人机。

未来无人作战飞机航空电子系统发展的研究

Study on Future Avionic system of UCAV

中航一集团洛阳电光设备研究所 晋燕利 石 巍

摘要：本文从无人作战飞机的概念和特点入手，介绍了航空电子系统的发展方向、特点、结构和组成，研究了美国未来无人作战飞机的航空电子系统发展趋势和设想；以及智能系统在无人作战飞机上的应用。

关键词：无人作战飞机 航空电子系统

在未来战争中，军用无人机除了逐步担任侦察、预警、监视、指挥、控制、通信、测绘等综合任务外，还可以与有人作战飞机协同配合，夺取制空权，执行对地攻击任务并进行毁伤评估，及执行信息软杀伤和火力硬打击双重任务。从美国的捕食者和X-45研制发展情况来看，美国对未来无人战斗机航空电子系统的发展构想是要在原无人机的机载平台上引入有人战斗机上的现有成熟技术，改进现有的武器，从而加快无人作战飞机的系统和设备的研制进度，同时减少研制经费。

一、无人战斗机的概念及特点

美国《空军2025》中提出的无人战斗机（UCAV）可按独立作战，或与其他地基和空基系统相连接进行部署，机上载有多频谱传感器系统（红外、光学、雷达、激光），为其配套的防区外发射精确制导导弹提供信息。该机能在感兴趣区域的高空飞行24小时以上，直至对目标进行攻击。在亚音速巡航时，该机可执行预警和侦察任务，并将信息传至全球信息管理系统。该机可配置成双状态，照射感兴趣区域时，另外一个传感器接收和处理信息。作为次要任务，该机可完成电子对抗和电子反对抗任务。携带武器并可反复使用的无人战斗机才是真正意义的无人战斗机(UCAV)。

无人战斗机的主要特点在于：可完成高风险任务而无人员伤亡；生产成本低；易于维护和保养; 在设计上可省去座舱及相应的生命保障系统，雷达的反射面积小于有人机，且因为发动机小，减少了红外发射，因而比有人机具有更好的隐身性。 二、无人战斗机（UCAV）的航空电子系统 1.航空电子系统的结构 从20世纪60年代起，国外的航空电子系统的结构经历了4个阶段，最后在美国空军莱特实验室提出的\宝石柱（\Pave Pillar）计划的基础上进行改进，提出了\宝石台\（Pave Pace）计划。JSF战斗机采用的一代开放式的航空电子系统结构和综合传感器系统（ISS）的设计思想来源于美国空军的\宝石台\计划。这种新一代开放式的系统结构可以在多种军用飞机上运用，有人也提出未来的无人作战飞机也将采用这种结构，因为它具有以下特点：

将传感器进行综合大大降低了系统的重量和成本；不断提高的软件规模和处理能力可以满足三军的不同需求； 其模块化，通用化，综合化和标准化设计可以满足不同飞机平台的要求；开放式的系统结构可采用现成的货架产品（COTS），这不仅降低了研制成本，还提高了可扩展性，可靠性和可用性，可以适合不同的任务和不同的飞机的需求。

目前不仅固定翼军用飞机将采用开放式的航空电子系统结构，美国也在研究直升机的开

4

放式的航空电子系统，提出了一项旋翼机开放式航空电子系统（ROSA）计划。旋翼机开放式航空电子系统（ROSA）结构是一种以现有的、大量的商用产品就能实现的适用于武装直升机的先进嵌入式任务处理结构。它不仅经济性好，其采用的COTS 和开放式系统结构还将提高系统性能和升级能力。另外，航空电子系统重量、体积和功耗相对于目前的系统也将显著减小。未来军用飞机采用开放式航空电子系统是大势所趋。

波音公司也提出了一种用于多种平台的开放式航空电子系统综合方案（OASIS），主要还是考虑到经济上可承受得起和适应多种飞机平台。 2.综合传感器系统（ISS）

在作战环境日趋复杂，对传感器的种类和性能要求越来越高的同时，传感器的成本却要不断降低，由此美国空军实验室和JAST计划（JSF计划前身）联合提出了一个\综合传感器系统（ISS）\计划。

ISS的结构定义、接口规范和共用模块设计是实现ISS的关键。接口规范是首要的，因为它支持开放式系统结构（OSA），在此基础上才能设计可互用的模块。ISS结构必须满足以下原则：在RF功能之间可共用而又不降低性能；建立OSA接口；不增加硬件；最大限度模块化以利于扩展；降低ISS 的成本、重量和体积。

在现有的技术和\宝石台\的基础上，按照上述原则设计的ISS结构不是在单个平台的设计达到最佳，而是指整个机群寿命期成本最小。它具有充分的灵活性，不仅适合高档的飞机平台，也适应于低档的飞机平台。这种结构是以开放式系统结构为基础，可以用于各种类型的飞机。由于无人作战飞机上的载荷有限和任务不同，在未来的平台上肯定会根据不同的任务需求来更换或扩展模块的种类。 3.综合射频系统

TRW公司根据\宝石台\综合射频系统的要求提出了综合射频（IRF）系统结构（如图1所示）。该结构对天线口径、接收机、发送器和频率源这4个子系统进行了综合。天线子系统综合采用多功能可重构天线，以减少所需的天线总数。系统采用了共形天线以提高隐身性并降低气动阻力。接收处理子系统综合采用变频器，将各频段信号变频到一个公用中频。由公用中频开关矩阵切换信号，送到6种类型接收机和两种预处理器中进行接收处理。发送处理子系统综合包括多功能调制器、一个中频互连网络、4种类型变频器、一个宽带矩阵开关、波束形成网络电子线路、分布式发射机放大器和天线口径。此项研究还在起步阶段，对于在无人作战飞机上的应用更有待开发，但它指出了无人作战飞机机载装备的发展方向。 4.智能系统在无人作战飞机上的应用

人工智能是提高无人作战飞机作战效能的最重要的技术措施之一。

无人战斗机自身的特点使它必须具有一套可靠的飞行管理系统、导航系统和通信系统。飞行管理系统的功能包括：接受初始化任务；命令和监控任务的执行；协调管理与控制站的信息交流；任务决策；存储信息和数据；控制机上的载荷及系统。导航系统对无人机执行自主任务十分有用。它一方面规定飞行路径，一方面自动修正飞行轨迹的距离和航向的偏差。通信系统则用来完成地面或机载控制站与无人机之间及无人机与无人机之间的信息传输。随着智能技术的发展和日益成熟，也推动了它在无人战斗机机载航电系统中的运用。

在未来战场上，由于无人战斗机技术和功能的不断完善，美国军方设想以无人作战飞机来替代有人作战飞机，无人作战飞机将采用的是一种典型的自主式智能攻击系统。有人战斗机的自主式智能攻击系统如图示2所示。它可以自动搜索目标、自动识别目标、自动决策，以及自动完成整个攻击和规避过程。有人战斗机智能系统的研制为将来的无人战斗机智能系统的开发和研制奠定了基础。

从图2中可看出智能攻击系统的工作原理如下：通过各种传感器（如：雷达、红外等）捕获信息；由综合处理模块根据捕获的信息进行战场态势分析和评估，从而给出可攻击的目

5

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/tlrf.html