【特邀专栏】DARPA成功故事之无人机
本文由skysword编译自DARPA2015年新版发展战略《服务于国家安全的突破性技术》，详情请点击查阅：
【科技资讯】DARPA发布新版《服务于国家安全的突破性技术》报告）
【军事文摘】未来国防技术发展风向标——解读DARPA新版发展战略报告
一、需求与机遇
不管作战任务是情报、侦查和监视（ISR），还是战场损伤评估，或者地面/海上军事力量支援，或者空中打击，制空权对国家安全都至关重要。但是有人飞行具有固有的危险性，尤其是在冲突区域飞行。因此，国防部花费数十年的时间用来发展无人机技术，从而增强空中作战能力。
技术的不断进步使得无人机执行作战任务的种类和范围不断扩大。尽管无人机系统的作战能力不断提升，然而对其战略需求却在不断增多，例如要求无人机更加可靠，航程、载荷和耐久性不断提高，能够在冲突恶劣环境下改进通信能力，通过系统协同能够执行更多的战术攻击任务等。
二、DARPA的解决方案
从上世纪60年代开始，DARPA就开展支持无人机研发，在那个年代，运用无人机的思想在军界引起了广泛争论。DARPA对无人机技术的超前眼光以及持之以恒的兴趣，包括对无人机结构、动力、导航、传感器、通信和自主性的持续支持，催生了无人机技术一直延续到今天的蓬勃发展。
在1962年，DARPA与美海军合作率先研发了早期的无人垂直起降飞机，即QH-50反潜直升机（又称DASH）。这款无人直升机能够携带反潜水雷，从而使驱逐舰在反潜导弹射程之外能够攻击敌方的水下潜艇。在此后的越战中，又在DASH上安装了执行ISR功能的电视摄像机，美军亲切地称之为“Snoopy”。
QH-50 DASH 反潜无人攻击直升机
进入70年代后，DARPA先后支持了以下无人机项目：Teal Rain项目，目的是改进无人机的动力性能和设计；Praeire和Calere项目，目的是验证无人机在持续飞行时间的要求下携带重要载荷的能力。同时，DARPA开始为海军研发第一款小型、低可探测以及远程遥控的无人机。在70年代末期，DARPA支持了无人机上使用的小型机载传感器技术研发，包括微型稳定性系统、移动目标指示器、雷达和抗干扰数据链等，这些技术都提升了无人机在更远航程条件下的生存性。
进入80年代后，DARPA开始资助Amber“琥珀”长航时无人机的研发，取得的技术成果后来应用到Gnat无人机和MQ-1“捕食者”无人机中，后又发展成MQ-9“收割机”联合ISR和攻击无人机。同样在这个时期，DARPA资助了CONDOR飞行试验项目，目的是验证无人机增强的ISR能力。
DARPA在上世纪90年代支持研发的长航时无人机项目，后来转化为MQ-9“收割机”联合ISR和攻击无人机
进入90年代后，DARPA支持研发了RQ-4“全球鹰”无人机，这是世界上第一款也是唯一一款成功应用的高空、长航时ISR无人机，被广泛应用在伊拉克、阿富汗和其它战场上。在1996年，DARPA开始支持微型无人机的研发工作，主要是用来侦查局部地形，其中，T-Hawk无人机是取得的众多成果之一，其是一款垂直起降飞行器，包括一个32厘米直径的涵道风扇以及携带有视频摄像头和红外传感器，主要用来在伊拉克战场中搜寻路边炸弹以及其它ISR作战任务。
T-Hawk/g MAV无人机（霍尼韦尔公司）
Wasp是DARPA研发的另外一款微型无人机，典型特征是其翼展只有40厘米而重量不到0.45千克，并且能以32-64公里/小时的速度飞行1个小时。Wasp能够装在背包里，很容易地就可以从士兵手中起飞，安静的动力系统使其能够服务于以班为单位的作战小组，可同时在空旷或城市区域中按指令执行侦查任务。
“黄蜂3”（Wasp III）微型无人机（AeroVironment公司）
进入2000年早期，DARPA发起了一个无人作战飞行器的演示验证项目，目的是发展先进的联合任务规划技术、飞行器自主飞行控制技术以及有人/无人协同编队技术等。在海军和空军的支持下，该项目后来演化为联合无人作战飞行器项目，后又发展成海军服务于航母任务的X-47B无人作战飞行器，其创造了世界无人机技术的多个第一。
在2005年，DARPA通过资助研发超微型无人机项目，将其无人机研发领域进一步拓展到更加微小的尺寸，这款无人机酷似蜂鸟，含有扑翼悬停系统，翼展只有15厘米而重量不足28克，能够在室内和室外执行ISR任务，在世界上首次验证了无人机携带自身能源能够执行悬停和前飞任务，仅仅依靠扑翼作为动力和飞行控制。
DARPA支持研发的超微型“蜂鸟”无人机
三、产生的影响
DARPA支持研发的无人机技术对执行ISR任务带来了革命性的影响，不仅有力支撑了美军夺取战场的制空权，而且还包括战场的制信息权。通过DARPA持之以恒的努力，今天的携带有ISR载荷的无人机能够比过去任何时期的无人机飞得更高、持续时间更长，并且能够收集海量的数据以及全球范围下的高清图像。同时，DARPA支持研发的技术使得使用者用起无人机来更加便捷。例如，携带有专业GPS和微小型自动驾驶设备的Wasp无人机，能够自主飞行，这样就使作战人员解放出来，而将精力集中在作战任务上以及获取必要的战术图像。2008年，Wasp成为被美军采购的第一款微小型无人机。
无人机是DARPA持续系统改进研究的一个很好的例子，其通过不断的技术创新改进，无人机实现系列化发展，不断实现新的能力以及创造被军兵种采购的机会。例如：从早期越战时期的无人机开始；到上世纪90年代，支持联合国维和行动的更加专业的无人机，能够对波斯尼亚冲突危险区域提供情报和目标指向信息；再到近期在阿富汗和伊拉克战场中，提供ISR、目标指向、空中打击和毁伤评估等多个任务的无人机，这些例子都证明了DARPA支持的无人机为美军的作战效能提升以及保卫国家安全都发挥了非常重要的作用。
无人机在民用领域同样激发了广大企业家的创新热情，并成为投资的热点。实际上在今天，无人机已成为航空航天领域发展最快的分支，这得归功于DARPA的扶持和资助。民用领域正在研发多种无人机以执行多样化的任务，包括电力巡线、粮食作物评估、森林灭火、采矿、伐木搬运、远程通信等，这还不包括早期被好莱坞以及相关娱乐产业运用。
四、成果转移
目前，DARPA支持研发的无人机以及相关技术已经成功转移到美国空军、海军和陆军中，并已成为国防部作战运用的基础工具。
五、下步展望
新的军事和国家安全需求对无人机提出了越来越高的要求。DARPA正在实施的一系列项目正在不断提升无人机的能力水平，包括吸气式和非吸气式动力技术、先进旋翼技术、热管理技术、导航技术、飞行控制技术、传感器和先进载荷技术等。其它的项目还有针对执行ISR任务的无人机能够更好的管理和处理海量侦查数据。
DARPA也在解决现实中的重大问题，例如，现在大多数无人机都需要带有机场跑道的地面基地或者海上能够起降飞机的舰船支援保障，这就带来成本和安全等诸多现实问题，并且不适应快速响应的能力需求。为此，DARPA与美海军合作实施了一项名为战术侦查节点（Tern）的项目，希望利用小型舰船作为机动平台，即使在海上风浪条件下，也具备起降中空、长航时无人机的能力。
Tern项目第二阶段概念图，倾向于垂直起降方案
因为在难以触及的战区或雷区，为地面部队提供物资或执行救援任务有着相当大的风险。考虑到这些后勤问题，为减小人员在危险环境下执行运送任务的风险，DARPA正在实施空中重构嵌入式系统（ARES）项目，希望发展一型垂直起降无人机，能够捡起、运送和投递不同的载荷单元，包括传感器包裹、关键物资供应以及武器装备等，并且这型无人直升机可以通过手机或平板进行操控。
DARPA空中重构嵌入式无人机系统（ARES）项目
请关注后【战略前沿技术】后，点击历史信息或回复201505查看。2015年1-4月精华文章，请分别回复201501、201502、201503、201504查看。
日期 标题 20150525
数学大师丘成桐：中国的科技至少要倒退20年
20150516
中国工程院院士增选有效候选人名单公布
20150516
真正的黑科技，你绝没见过的无人机应用
20150503
未来的战争：德国工业4.0与中国制造2025
20150508
科研经费管理新规：劳务费从15%变为上不封顶
20150525
北斗的复仇
20150517
2025年的世界：对未来十年的8个预言
20150523
大学之癌——有的教授他是官
20150529
华为是如何创新的？
20150509
发达国家发展工业机器人的主要做法和启示