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【科技评论】无人机应用前景展望

2014-04-15 专注于科技创新: 战略前沿技术

  无人机无论是在军事上还是民用上都有着广阔的前景,经过多年的研究,无人机技术已经逐步的成熟起来,相信无人机的安全问题将随着技术的更新与发展日益变得完善,无人机未来的前景将无限远大。

  无人机经过几十年的发展历程,从技术角度看已经比较成熟。其成本低,易操纵,具有高度灵活性,能够携带一些重要的设备从空中完成特殊任务,比如空中监测、空中监视、空中转信、空中喊话、紧急救援等。在执行特殊任务时,生存能力强,机动性能好,使用方便,在处理自然灾害、事故灾难以及社会安全事件等方面能发挥出重要作用。 无人机最大的好处,是不必担心人员安全,也不必担心飞行员的体力限制。无人机可以执行各种最为危险的任务,例如在最恶劣的天气下攻击最危险的目标——最坏的结局不过是损失一架可以大量生产的飞机;也可以执行各种最为枯燥和漫长的任务,例如在8000米高空按固定航线盘旋3天——飞机既不会打 盹也不会发牢骚,甚至降落后连油都不会多喝一口。

  基于这一特性,人们让不同类型的无人机担任不同任务:高空长航时无人机可以待在一个地方上空好几天,适合侦察;中小型喷气式无人机速度快且便于隐身,适合攻击高风险目标;还有的无人机性能较为均衡,适合在不那么危险的目标区域上空徘徊待命,发现目标后靠机载武器发动攻击。

军用无人机需求大幅增长

  无人机的快速发展和广泛运用是在海湾战争以后。以美国为首的西方国家充分认识到无人机在战争中的作用,竞相把高新技术应用到无人机的研制与发展上。轻型材料的使用和新的设计大大 增加了无人机的续航时间;先进的信号处理与通信技术提高了无人机的图像传递速度;自动驾驶仪能使无人机自动改变高度和航向飞往目标,地面操纵员可以通过计算机根据需要改变无人机的飞行数据。在战争中,无人机已经能够攻击地面目标,其在军事领域的重要价值越来越清晰地展现在世人面前。

  目前,美国等西方国家军队在伊拉克和阿富汗应用有近千架无人机,其中最大的“全球鹰”无人机翼展超过35米,能够在目标上空逗留40个小时以上,一次起飞后可连续飞行25000公里。美军很多时候都是在用“捕食者”等无人机而不是传统的攻击机来执行前线攻击任务,巴基斯坦方面甚至在境内击落过美军的无人机。

  由于驻伊美军对无人机需要大幅增长,诸多美国公司看到了其中的商机。专用型无人机性能较高,但造价高昂,制造周期较长。美著名防务技术公司SAIC集团另辟蹊径,将民用“超级运动”496型(Ultrasport496)运动直升机改造成无人机。这种超轻型无人机空重约272公斤,空中逗留时间2.5小时,巡航速度111公里/小时,最大时速166公里。 该型直升机最大的特点是造价便宜,单价仅5万美元,其设计初衷是面向家庭业务航空爱好者,因此操作极为简单。SAIC公司认为这些特点对军方同样极具吸引力。该机改进后可携带68公斤负载(包括射线探测器、化学战剂探测仪和旋转式摄像机等常用侦测设备),滞空时间延长至9小时。美国陆军已正式采购该机,其军方编号为“治安官”502型(Vigilante502)。美军计划近期向伊拉克派遣首批“治安官”502型无人直升机,专用于寻找伊境内的生化武器踪迹。

  无独有偶,波音公司也推出了MD530F型无人直升机。MD530型“防御者”直升机对美军而言可不陌生。其早期军用型号OH-6型“印地安种小马”直升机曾参过过越战,美国特种部队至今仍装备有其改型AH-6J型“小鸟”和MH-6J型“小鸟”直升机。波音公司此次推出的无人型MD530F可携带283公斤设备负载,空中逗留时间长达8至10小时,其地面系统与最新型的X-45型无人战斗机相似。波音公司认为,这款新机型最大的卖点在于美国特种部队很可能出于勤务方面的考虑,优先选择装备该机。

民用无人机发展迅速

  事实上,不仅是战争,无人机在诸多事关民生和非传统安全事务的领域,也能发挥载人飞机所不及的作用。如灾情监视、交通巡逻、治安监控和航空摄影、地球物理勘探、海岸缉私等。我国也早在1993年就将无人机应用于大气探测、气象灾害遥感、生态遥感、人工影响天气等课题。 空中通信中继是无人机的一个重要用途。当自然灾害(如地震、洪水、泥石流、海啸等)发生时,在一定地域内地面原有的有线、无线通信系统均遭到破坏,此时此地,在最需要通信联络的时候信息传递就成为一个大问题。而无人机则可以作为一个便捷的通信中继机,在指挥中心与现场之间搭建一条无形的信息“桥梁”,快速构成一个应急局域无线通信网以解燃眉之急,为救灾赢得宝贵时间。

2008年5月15日,四川汶川特大地震灾后,恶劣的气象条件超出了载人飞机和直升机的安全飞行条件,导致相当长一段时间内无法通过航空手段获得灾 区影像,与灾区之间的联系也被迫中断。无人机则可以改变这种局面:由于不存在人员安全和体力问题,各类无人机可以实时投入灾区:高空长航时无人机可以摆脱天气多变的中低空对流层空域,长期不间断地盘旋于灾区上方宁静的平流层中,担任通讯中继、广域影像获取等任务;中低空侦察无人机则可以挑战极限天气进入灾区,只要能拍回灾区的具体影像,甚至不必考虑其是否能够返回的问题;大型无人机可以携带救灾物资在第一时间飞入灾区上空执行空投任务。

未来无人机优势无可比拟

  无人机不怕疲劳、不怕危险,在执行枯燥的、长时间的任务时,比如国界线的巡逻、搜索和救援工作等,会有比较明显的优势。一般飞行员的极限飞行时间是8个小时,但是无人机在油量充足的情况下,可连续飞行100多个小时。美国正在研发的太阳能无人机,就能凸显无人机的不惧怕枯燥任务的特性。而且在邻近空间,即介于航空与航天之间,2.5万米到3万米的高空。那里的空气比较稀薄,温度低,如果有人机飞行,会对配备要求的条件比较苛刻,飞机和人员的成本也会随之增加。这时如果使用无人机,就可大大降低成本,避免人员的伤亡。

  尽管,无人机的民用化具有明显的优势,但安全性仍旧是阻碍其发展的重要因素,无人机的安全性差,主要的表现在事故率比有人机高。即使在美国无人机系统中做的最好的‘捕食者’,其稳定性也比有人机差一些,因此‘捕食者’不允许在人口稠密区飞行。目前,国外民用无人机主要集中在偏远、无人的地区。未来,无人机要民用化,就要在安全性上下工夫,比如对装备探测的回避系统进行改进,以便它能在民用空域中飞行,并不会造成与其他有人飞机或无人机的相撞。

(内容来源于国科环宇)

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