无人驾驶飞机基本常识

　　无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称，从技术角度定义可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机这几大类。

　　无人机，机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。

　　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。由于无人驾驶飞机对未来空战有着重要的意义，世界各主要军事国家都在加紧进行无人驾驶飞机的研制工作。

　　自动化在飞机驾驶中的应用是在人飞上蓝天后，又一个重大的科技进步。无人驾驶飞机是一种以无线电遥控或由自身程序控制为主的不载人飞机。由于他是高科技技术的集中载体，其主要应用于现代战争。

　　现代战争已是坦克、大炮、飞机、军舰多兵种之间有机配合，空地海天电一体的立体战争。其技术之先进、杀伤力之强和危险性之大，都是前所未有的。而无人机以其体积小、重量轻、机动性好、飞行时间长和便于隐蔽为特点，尤其是因其无人驾驶，特别适合于执行危险性大的任务，故在现代战争中正发挥着越来越大的作用。如在1982年发生的贝卡谷地之战和1991年爆发的海湾战争中，无人机在侦察监视、干扰敌方雷达通信系统和引导己方进攻武器等方面，都发挥了极其重要的作用。

　　发展历程

　　无人机的诞生可以追溯到1914年。当时第一次世界大战正进行得如火如荼，英国的卡德尔和皮切尔两位将军，向英国军事航空学会提出了一项建议：研制一种不用人驾驶，而用无线电操纵的小型飞机，使它能够飞到敌方某一目标区上空，将事先装在小飞机上的炸弹投下去。这种大胆的设想立即得到当时英国军事航空学会理事长戴·亨德森爵士赏识。他指定由A.M.洛教授率领一班人马进行研制。

　　最初的研制是在一个名叫布鲁克兰兹的地方进行的。为了保密，该计划被命名为“AT计划”。经过多次试验，研制小组首先研制出一台无线电遥控装置。飞机设计师杰佛里·德哈维兰设计出一架小型上单翼机。研制小组把无线电遥控装置安装到这架小飞机上，但没有安装炸弹。1917年3月，在第一次世界大战临近结束之际，世界上第一架无人驾驶飞机在英国皇家飞行训练学校进行了第一次飞行试验。可是飞机刚起飞不久，发动机突然熄火，飞机因失速而坠毁。过了不久，研制小组又研制出第二架无人机进行试验。飞机在无线电的操纵下平稳地飞行了一段时间。就在大家兴高采烈地庆祝试验成功的时候，这架小飞机的发动机又 突然熄火了。失去动力的无人机一头栽入人群。

　　两次试验的失败，使研制小组感到十分沮丧，“AT计划”也就此画上了句号。但A.M.洛教授并没有灰心，继续进行着无人机的研制。功夫不负有心人，10年后，他终于取得成功。1927年，由A.M.洛教授参与研制的“喉”式单翼无人机在英国海军“堡垒”号军舰上成功地进行了试飞。该机载有113公斤炸弹，以每小时322公里的速度飞行了480公里。“喉”式无人机的问世在当时的世界上曾引起极大的轰动。

　　几乎与此同时，英国皇家空军也研制了几种不同用途的无人机，其中有用陀螺仪控制的空中靶机，有用无线电控制、可投放鱼雷的无人机，甚至还开始研制无人驾驶的攻击机。但经过反复试验，英国皇家空军最后确定制造一种用陀螺仪控制的无人机。这种无人机既可当靶机，也可携带炸弹。后来，皇家空军又对这种无人机进行了改进，采用预编程序的无线电遥控装置，并装上了大功率发动机，使这种无人机的速度增大到每小时310公里。英国皇家空军一共制造了12架这种取名为“拉瑞克斯”的无人机，该机还曾装上火炮，成功地从战舰和地面基地进行了发射试验。

　　无人驾驶飞机实用发展

　　随着无人机技术的逐步成熟，到了30年代，英国政府决定研制一种无人靶机，用于验校战列舰上的火炮对无人驾驶飞机飞机的攻击效果。1933年1月，由“费雷尔”水上飞机改装成的“ 费雷尔·昆士”无人机试飞成功。此后不久，英国又研制出一种全木结构的双翼无人靶机，命名为“德·哈维兰灯蛾”。在1934～1943年问，英国一共生产了420架这种无人机，并重新命名为“蜂王”。

　　

　　英国人在无人机的研制上捷足先登，美国人也不甘落后。早在1915年，美国的斯佩里公司和德尔科公司就曾研制出第一架无人机。这架无人机总重只有272公斤，由1台30千瓦的活塞式发动机作为动力，装在一个4轮滑车上，草地上铺设了滑轨。飞机发动后，带动滑车在滑轨上滑行。达到一定速度后，飞机即脱离滑轨飞上天空，然后由一个简单的陀螺仪装置控制飞行方向，由一个膜盒气压表自动控制飞行高度。1915年，这架被取名为“空中鱼雷”的无人机不仅成功地进行了试飞，而且被装上136公斤炸药成功地进行了攻击目标试验。

　　此后不久，美国陆军的查尔斯·F·凯特林又研制出一种无人机，并取名为“凯特林飞虫”。该机颇似普通的双翼机，总重量为238.5公斤，可携带82公斤炸弹，飞行速度达到每小时88公里。1918年9月，美国陆军开始试飞“凯特林飞虫”，并于10月22日终于把它送上了天空。

　　30年代美国的一个叫雷金纳德·德里的航空专家为美国陆军研制出了供打靶用的无线电遥控机。1939年，美国又研制出了一种上单翼无人机，取名为RP－4。

　　1941年，珍珠港事件爆发。因战事所需，美国陆、海军开始大批订购靶机，其中OQ－2A靶机984架、OQ－3靶机9403架、OQ－13 靶机3548架。后两种靶机均安装上了大功率的发动机，飞行速度可达每小时225公里，飞行高度达3000米。

　　在第二次世界大战中，美国陆军航空队曾大量使用无人靶机，并在太平洋战场上使用过携带重型炸弹的活塞式发动机无人机对日军目标进行轰炸。战争期间，美军还打算将报废的B－17和B－24轰炸机改装成携带炸弹的遥控轰炸机。驾驶员先驾驶这种遥控轰炸机至海边，然后跳伞脱身，遥控轰炸机则在无线电的遥控下继续飞行，直至对目标进行攻击。可惜由于所需经费巨大，再加上操纵技术过于复杂，美军最终还是放弃了这一研制计划。在此期间，美国海军也曾研制出3种喷气式无人机，分别取名为“格劳伯”、“富根”、“加格勒”，但因种种原因，都未能正式装备部队。

　　二战结束后，随着航空技术的飞速发展，无人机家族也逐渐步入其鼎盛时期。时至今日，世界上研制生产的各类无人机已达近百种，并且还有一些新型号正在研制之中。而随着计算机技术、自动驾驶技术和遥控遥测技术的发展和在无人机中的应用，以及随着对无人机战术研究的深入，无人机在军事方面的应用日益广泛，被誉为“空中多面手”、“空中骄子”。

　　一款被命名为“猎鹰HTV-2”的无人飞行器可达到音速20倍飞行，预计该速度下不足12分钟便能从纽约抵达洛无人驾驶飞机杉矶，而正常情况下正常航班飞行至少需要5小时。

　　

　　猎鹰HTV-2将由一艘火箭发射升空，再以13000英里的时速滑行至地面。之前的测试飞行仅持续了9分钟，由于存在技术难度最终以故意碰撞的安全方式着陆。测试飞行非常成功，刷新了一项新的亚轨道太空飞行，并为产生新一代超级武器作准备。如果天气状况良好的话，猎鹰HTV-2飞行器将于美国发射，发射地点位于加利福尼亚州范登堡空军基地，由空军“牛头怪IV号”火箭携载发射。

　　这个项目是由美国五角大楼和国防部高级研究计划局（DARPA）共同研发的，同时作为研制新一代打击速度超过火箭的特超音速武器计划的一部分。美国军方希望这款新型无人机能确保在1个小时内对全球范围内任何地点的恐怖分子或者流亡政府实施打击，这种攻击能力叫做“常规定时全球打击系统（CPGS）”。

　　在2010年4月进行的第一次测试飞行中，美国国防部高级研究计划局的工程师并未精确探测到有什么问题。一些人猜测该飞行器在飞机时可能出现温度过高现象。对于第二次测试任务，现已进行了一系列的调整，其中包括：更改重力中心和降低下降角度。

　　无人驾驶飞机国防部高级研究计划局计划战术策略办公署主管戴夫-内兰德（Dave Neyland）说：“我们将着眼攻克一些挑战，比如：持续极超音速飞行任务。我们需要提高技术知识，从而促进未来极超音速技术的发展。我们从首次飞行中获得宝贵的信息，基于工程审核委员会的发现进行一些调整，这将有助于提高第二次飞行测试。目前我们准备全力以赴这项测试。”

　　

　　2005年3月17日，霍尼韦尔国际公司宣布，它已收到一份系统工程合同，用于分析国防预先研究计划局（DARPA）的微型无人机（MAV）同陆军未来战斗系统（FCS）第一级无人机系统之间的差异。

　　霍尼韦尔国际公司FCS第一级无人机系统项目经理SteveMcKnight说：作为DARPA先进概念技术验证计划的一部分，霍尼韦尔国际公司研制了MAV。这项合同是霍尼韦尔公司的又一里程碑，它反映出陆军已开始为战场开发MAV技术的改型机。

　　波音和科学应用国际公司是FCS的领导系统综合商。霍尼韦尔说，它同领导系统综合商的合同包括MAV改型的可行性分析研究，还包括该无人机可携带的视频和红外摄像机。

　　MAV装有前视和下视视频摄像机，它们能把信息传送到远距地面站视频终端。霍尼韦尔的改型无人机将装备红外摄像机。该无人机在设计上能为士兵们提供改进的态势感知能力，以使其不受敌军枪弹袭击。这种无人机将用于开阔、起伏、复杂和都市地形的侦察、安全和目标搜索。利用垂直起落，它们能在树下、乌云下和丛林中飞行。

　　FCS将利用先进的通信与技术将战士们同有人和无人地面和空中平台和传感器链接一起。FCS允许部队快速运动和执行各种任务。［1］

　　无人驾驶飞机主要功能

　　无人驾驶飞机作为靶机

　　“全球鹰”无人驾驶飞机这是无人机的最初用途，可用于地面防空和空中格斗武器的试验与训练。如美国诺斯罗普公司研制的MD2R5靶机，最大飞行高度8250米，可装红外曳光管和雷达信号。

　　

　　无人驾驶飞机增强器，还可带拖靶作为火炮和导弹的靶标。美国瑞安公司的BQM－34靶机飞行速度为1.5马赫，飞行高度达1.83万米，可用于模拟敌方战斗机。面对日益严重的反舰导弹的威胁，美国海军还开发了BQM－74C型掠海飞行无人机，用于评估舰载反导系统。

　　无人驾驶飞机侦察监视

　　这也是无人机最早的用途之一。无人侦察机可以深入阵地前沿和敌后一二百公里，甚至更远的距离。它依靠装在机上的可见光照相机、电影摄影机、标准或微光电视摄像机、红外扫描器和雷达等设备，完成各种侦察和监视任务。一般来说，一架无人机可携带一种或几种侦察设备，按预定的程序或地面指令进行工作，最后将所获得的信息和图像随时传送回地面，供有关部门使用；也可以将获得的所有信息记录下来，待无人机回收时一次取用。随着高新技术的发展和应用，无人机上的设备性能也在不断提高，同时还增加了一些新的装备，应用范围进一步扩大。如装备全球定位系统（GPS）后，无人机可与侦察卫星和有人驾驶侦察机配合使用，形成高、中、低空，多层次、多方位的立体空中侦察监视网，使所获得的情报信息更加准确可靠。

　　无人驾驶飞机骗敌诱饵

　　无人驾驶飞机使用无人机吸引敌方的火力或整个防空系统，进而将其破坏或摧毁，是近一二十年人们为无人机开发出的新用途。作为诱饵之用的无人机，其主要使命是协同其他电子侦察设备遂行诱骗侦察；或作为突防工具，为有人驾驶飞机提供防空压制；或与反辐射武器配合使用，压制和摧毁敌防空系统。为此，这种无人机与其他用途的无人机有所不同。为了提高作为诱饵的欺骗效果，常常要采取一些措施，如进行特殊设计，并装上适当的电子设备，使其具有与欲模拟的目标有相仿的机动能力和信号特征；安装角反射器等无源装置，增大无人机的雷达反射面积；安装射频放大设备，增强雷达反射信号。总之，就是千方百计让敌方容易发现它，吸引敌方的注意力。一般来说，在执行诱骗任务时，诱骗无人机先在前沿阵地上空模仿有人驾驶飞机作战术飞行，刺激或诱发敌防空武器系统中的雷达开机，然后己方侦察设备趁机完成侦察任务。用作突防工具时，无人机先于己方的攻击机群从侧面到达敌防空体系所保护的目标区，迷惑敌方雷达，消耗敌防空兵器。这些无人机由于采用了增大雷达反射截面积和信号强度等措施，具有很强的欺骗性。敌方的雷达将首先截获到这些假目标，但很难识别，导致把这些错误的情报传递到敌火控雷达系统和防空武器。这样，一方面可使敌防空雷达网在对付这些假目标上消耗大量时间，另一方面敌武器系统会对其开火或发射导弹，消耗防空火力，从而降低对己方攻击机的威胁。事实证明，诱饵无人机曾在几次局部战争中发挥了相当重要的作用。例如，在1973年的第四次中东战争中，以色列使用美国的“鹧鸪”式小型无人机作为诱饵，欺骗敌防空火力，掩护自己的飞机进攻。据介绍，曾有1架无人机诱使32枚“萨姆”导弹对其发射。随后，以军的F－4战斗机和A一4攻击机紧随其后，顺利完成了对埃军阵地的攻击任务。

　　

　　无人驾驶飞机实施干扰

　　系统进行干扰，使其通信中断，指挥失灵。发展趋势是向干扰雷达和干扰通信同时进行方式发展。因为要想使敌方地域的所有雷达都受到完全干扰是不大可能的，那么未受干扰压制的雷达所获得的有关目标的信息，可以通过通信线路传送到已受干扰雷达阵地上。所以，只有在干扰雷达时，同时对通信系统也予以干扰，才能使敌方高炮和导弹阵地无法得到所需要的情报信息。为此，一架无人机可同时装备两种或两种以上的干扰设备，根据需要灵活运用；也可是两种或多种不同用途的无人机或无人机与电子战飞机之间的协同作战。英国研制的“君主”系统，就是使用多架无人机，分别携带电子侦察设备、雷达干扰设备和通信干扰设备，飞临敌方阵地上空执行遂行电子战任务的一个综合系统。在光电对抗中，无人机的作用潜力也是十分引人注目的，它可以装备烟雾装置，瓦解敌方的光电制导武器的进攻；也可以装备闪光灯具，作为红外诱饵，引偏敌方的红外制导武器；还可以利用它机动灵活和滞空时间长的特点，把携带的曳光弹准确地投放到所需的位置上。

　　无人驾驶飞机对地攻击

　　

　　作为一种空中运载工具，无人机也能携带多种对地攻击武器，飞往前线或深入敌占区纵深，对地面军事目标进行打击；它可以用空对地导弹或炸弹对敌防空武器实施压制；用反坦克导弹等对坦克或坦克群进行攻击；用集束炸弹等武器对地面部队集结点等进行轰炸。特别值得一提的是反辐射攻击无人机。这是一种利用敌方雷达辐射的电磁波信号，发现、跟踪，以至最后摧毁雷达的武器系统。它不仅可用于攻击敌方雷达、干扰机和其他辐射源，而且高速反辐射无人机加装复合制导装置等设备后，还可用于攻击敌预警机和专用电子干扰飞机。美国的“勇敢者”200型和德国的KDAR就属于反雷达无人机。KDAR采用无尾、十字形机翼的布局形式，机翼还可折叠起来，放入一个6.1立方米的标准容器内。该容器既是储存和运输的包装，又是发射装置，每个容器可装20架KDAR无人机。

　　无人驾驶飞机校射作用

　　主要用于火力引导和对射击效果进行评估。美国洛克希德公司生产的“苍鹰”就是这样一种无人机。它装有测距机。自动跟踪电视摄像机、激光指示器和热成像仪，可通过抗干扰的数据链向地面传送位置修正指令，能为“铜斑蛇”激光制导炮弹和机载“海尔法”反坦克导弹指示目标。

　　无人驾驶飞机通信中继

　　

　　无人驾驶飞机如美国的“先锋”式无人机装有抗干扰扩频通信设备、大功率固态放大器、全向甚高频和超高频无线电台中继设备等，可在C波段进行数据、信号、话音和图像通信，通信距离为185公里。无人机除了具备上述7种功能外，还有其他飞机所不具备的特长。一是费用低廉。无人机的造价通常在几万至几十万美元之间。与有人驾驶飞机相比，价格差距十分悬殊，相当于有人驾驶飞机的1/100～1/1000。无人机操纵人员只需半年的常规培训，而培养一名有人驾驶飞机的飞行员，必须经过4年以上的专门培训，且耗资巨大。无人机执行与有人机相同的任务时，所耗燃料也相当少，通常只占有人机的l%。二是隐蔽性好，生存能力强。无人机的长度基本在10米以内，重量大多在1～2吨之间；因此，它在空中活动十分轻捷自如，各种探测器材很难发现它的行踪。三是使用简便，适应性好。无人机既可以近距离滑跑升空，也可以直接发射升空；既可以在公路上起飞，也可以在海滩、沙漠上起飞，因而可在前线广泛使用。无人机的回收也很方便，既可以用降落伞和拦阻网回收，也可以利用起落架、滑橇、机腹着陆。如加拿大的CL－227“哨兵”无人机还可以像直升机一样进行垂直起降。此外，无人机能适应各种环境，可以毫无顾忌地进出核生化武器的沾染区，并可以在各种复杂气象条件下连续飞行。

　　无人驾驶飞机运输能力

　　据外刊报道，俄罗斯“埃尼克斯”公司宣布，将为俄国防部研制新一代无人机。

　　据悉，新型无人机能够用于校正迫击炮和火炮射击的角度，并可用于地形照相侦察及执行其他任务，同时具备在信息化作战条件下运送军用物资能力。

　　美国也在研究运输无人机。

　　无人驾驶飞机监察安全状况

　　根据The Lens的一份报告，新奥尔良市官员在2月份曾申请使用美国国土安全部的无人驾驶机，为保障该地的安全。The Lens称，一位新奥尔良官员一直对收购无人驾驶高科技非常感兴趣。据报道，市政府官员与本地的无人驾驶飞机制造商召开了两次会议，望将无人驾驶机正式投入新奥尔良市中。

　　无人驾驶飞机救灾应用

　　2011年3月10日云南盈江地震灾情发生后，装载有低空无人机航摄系统的测绘应急车连夜赶赴盈江县实施无人飞机航拍任务。3月11日上午，第一架无人飞机于9:00在盈江县城顺利起飞，对灾区全境进行了长达50分钟的航空摄影，成功获取到盈江灾区首批震后20平方千米、1000多张0.1米的高分辨率航空影像。3月11日下午，无人飞机再次起飞，成功获得第二批航空影像数据并在第一时间传回北京。

　　从汶川地震到舟曲泥石流，利用无人飞机获取灾区影像正在成为救灾测绘应急保障的重要手段。那么，无人机的优势在那里？灾后为什么第一时间要获取航空影像？记者就此采访了受命担负云南盈江地震无人机应急机组的北京天下图集团相关负责人。

　　“影像图可以比其他观测手段更直观的进行灾后的灾害评估和重建决策。”国家测绘局无人机专家、北京天下图集团董事长关鸿亮先生在接受采访时表示。

　　据了解，此次实施航拍任务的北京天下图集团是国家测绘局唯一批准的全国“城市高分辨率航空影像数据库”建设试点单位，其自主品牌“天下图库”已经形成国内目前规模最大、种类最全、技术最新、响应速度最快的、分辨率最高的对地观测体系，是唯一通过自主航飞模式建设的、覆盖全国5-50厘米高分辨率的航空影像库。

　　天下图负责人告诉记者，无人机最大的优势就是可以在恶劣的自然条件下，利用简单条件就可以低空飞行，获取影像数据。天下图已经具备影像获取、影像处理、影像生成等一套完整的航飞体系，能够在很短时间飞到很多地方，满足各类应急测绘和精准测绘需求。

　　天下图集团无人机部负责人赵星涛介绍，天下图已经在全国布有15个应急中心，除少数地区外，均可以24小时抵达全国各地。特别是针对地震、泥石流等可能突发的地区，强化了应急中心建设。此次盈江地震发生后，就由云南的应急中心第一时间赶赴现场开始作业。

　　“我们是第一个到达灾区的航摄队伍，尽管条件恶劣，但很快拍摄完成后，经过数据处理，3个小时就快速拼接出灾区影像图来。”赵星涛说，如此快速的反应为相关部门的灾情分析、判断提供了及时有效的决策参考。

　　天下图负责人表示，获取的航空影像数据需要后续加工才能最终形成最终全图，而天下图的“像素工厂”可以对获取的影像进行批量处理，不仅时间大大缩短，而且成本低、全自动运行，对于应急测绘保障的效率有极大的提升。

　　“我们不仅与相关部委有着密切的合作关系，做到第一时间响应，第一时间作业，而且我们特别针对突发事件的应急处理有详细的预案，利用我们的无人机和先进技术为抗震救灾尽力也是我们的义务和责任。”这位负责人说。

　　无人驾驶飞机消雾试验

　　2014年3月4日，全国人大代表、中航工业航宇董事长马永胜透露，由中航工业航宇其研制的柔翼无人机研发取得重大进展，即将在机场、港口进行首轮消雾试验。

　　据了解，柔翼无人机是以冲压翼伞为机翼提供升力的低速无人机，它就是一具加装了自动控制系统、可以自主起飞、巡航和精确着陆的无人驾驶动力翼伞，可以携带约占起飞重量40%的有效载荷进行飞行作业。

　　柔翼无人机作为消雾平台具有以下优势：

　　一是有效载荷大。由于采用大面积冲压翼伞提供的更大升力，相对同等起飞重量的固定翼无人机，其有效载荷约是固定翼飞机的3倍。由于消雾作业需要携带的催化剂重量较大，所以更大的有效载荷代表一个起落可以携带更多的催化剂和气象探测设备进行作业。SYW-1可以载重80KG左右，未来设计的有效载荷最高可达700KG。

　　二是安全可靠。柔翼无人机本身具有滑翔缓降功能，即使在动力发生故障，发动机停机无动力的情况下，也可依靠翼伞缓缓滑翔降落，不会对设备和地面人员造成损伤。

　　三是飞行时间长。一次加油可以留空3小时以上。

　　四是操作易便。50米距离拖曳即可起飞，空中作业姿态调整方便，降落平稳。

　　五是成本低廉。初略估算，柔翼无人机的采购成本和维护成本是同量级固定翼无人机或无人直升机的1/3~1/5，使用成本是其1/10，平时也不需要进行复杂的维护保养工作。

　　中航工业航宇研制的柔翼无人机是我国第一种翼伞无人机，在项目研制过程中，科研人员充分借鉴了航宇独有的成熟技术，利用公司的专业设计手段和加工设备完成了原型机的设计和生产。项目专家表示，该类型无人机除用于消雾作业外，还可以用于电力巡线、农业播撒、抢险救灾、航拍航测等领域。随着柔翼无人机平台项目的系列研发及商业应用的加速，势必在诸多国民经济建设及民生领域发挥重大作用。