【特邀专栏】军机"黎"论：世界军用无人机技术发展现状及未来趋势
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世界军用无人机技术发展现状及未来趋势
陈黎
本文由作者授权发表
军用无人机作为现代空中军事力量中的一员，具有无人员伤亡、使用限制少、隐蔽性好、效费比高等优点，在现代战争中的地位和作用日渐突出。在以往的历次局部战争和武装冲突中，相关国家军队的无人机均参加了作战，并且其使用数量、种类和频次呈快速增长的态势。在这样的时代背景下，大力发展军用无人机，已经成为当今世界主要国家军方的共识。近年来各国纷纷出台各自的无人机系统发展规划，并加大了在相关领域的投入力度，使世界军用无人机发展呈现出前所未有的热潮。可以预见，军用无人机今后将越来越多地出现在各国军事装备序列中，并将以其特有的优势在未来战争中发挥举足轻重的作用。
1．世界现役军用无人机技术水平及应用特点
从世界军用无人机发展现状来看，总体上呈现出这样的态势：美国占据着无人机发展的制高点，并引领着世界无人机的发展方向；欧洲各国则不甘人后，奋起直追；以色列起步较早，并在战术无人机、长航时无人机方面具有特色和优势；俄罗斯曾一度落后于先进国家，近年其地位已有所回升；亚洲国家（地区）及其他部分第三世界国家普遍重视引进、开发中小型无人机。纵观当今世界主要国家已列装入役的军用无人机，其在技术性能和作战使用方面表现出以下特点：
（1）情报、监视、侦察作为军用无人机的传统任务，至今仍是其最基本、最核心的应用领域
现代战争是以精确打击为主要作战手段的信息化战争，因而对情报信息高度依赖。而无人机用于执行情报、监视、侦察（ISR）任务时具有自己独特的优势：与有人机相比，无人机体积小、重量轻、隐身性能好、续航时间长、无人员伤亡危险；与卫星相比，无人机时效性、针对性和灵活性均较强，同时飞行高度低、分辨率高、预警时间短、成本费用低。因而到目前为止，ISR仍是军用无人机应用得最广泛、最成熟的领域，ISR无人机也是各国现役无人机中数量最大、使用最频繁、战果最辉煌的一种。多年来世界各国推出了大量型号繁多、性能各异的ISR无人机，其中既有美国“全球鹰”这种可在跑道起降的高空长航时战略战役无人机，也有以色列“云雀”I之类的手抛发射的战术无人机。
随着现代科技的进步，当前的ISR无人机可以分别或者同时携带先进光电、雷达侦察设备，对战区实施战术、战役与战略级的全天候、全天时、高分辨力的空中监视侦察。同时，由于长航时无人机具备对目标实施持久侦察的能力，可以侦测到短促的、不规则的电子辐射信号，再加上无人机可以深入敌方腹地，尽量靠近敌方信号辐射源的空域，可截获战场上重要的小功率近距离通信信号（如战场蜂窝电话、基层作战单元使用的步谈机等小型电台信号），因而无人机在信号情报侦察领域的作用也日渐显著。
（2）经过历次局部战争的实战检验，无人机在信息作战领域的应用日趋广泛
现代战争是高技术的信息化战争，各种信息支援和信息对抗任务日趋繁重。局部战争的实战经验表明，无人机在此领域有着广阔的应用前景，通过发展符合特定作战需求的专用无人机，甚至现有无人机换装不同的任务载荷，即可执行不同种类的信息支援和信息对抗任务，其中包括：
①战场毁伤评估：对己方的打击效果进行侦测评估，从而决定是否需要对目标进行再次打击，或者进一步延伸打击范围；
②用作通信中继：为超出通信视距范围的己方其他远距离作战系统传送作战信息和图像信号，从而保障己方信息传输的畅通；
③充当假目标诱饵：欺骗和迷惑敌方雷达，或迫使敌方隐蔽的雷达开机，从而为己方侦察、定位和反辐射创造条件（例如在以色列第五次中东战争中使用的“猛犬”无人机），或者产生大量假目标信号使敌方雷达信号处理系统饱和，以致无法正常工作从而掩护己方后续部队突防；
④反辐射攻击：配备有目标搜索瞄准设备并同时有携带战斗部的无人机可在敌防区上空做较长时间游弋飞行，一旦搜索、识别并瞄准敌方的雷达站等目标，即向目标俯冲并引爆自身战斗部与其同归于尽（例如以色列“哈比”无人机）；
⑤通过抛撒传单之类的宣传品、对敌方战场喊话等手段实施心理战（例如美军特种部队装备的“雪雁”无人空中投放系统）。
（3）以察打一体无人机的出现为标志，军用无人机开始从传统的支援保障装备向主力作战平台转变
在近年来的阿富汗和伊拉克战争中，出现了一种全新的作战需求，即打击一些稍纵即逝的活动目标（亦称时敏目标，如弹道导弹机动发射车、敌方重要头目聚会点等）。这种战术的关键，就是要对活动目标进行长时间的监视，然后迅速做出反应，即判断、决策和行动都必须在作战现场极短时间内完成。基于这种需求，察打一体无人机应运而生。以此为标志，军用无人机打破了先前主要用于ISR等任务的传统模式，开始从单纯的传感器平台向作战平台转变。察打一体无人机通常是在原有ISR无人机基础上加装武器弹药和相应任务设备改型发展而来，其代表机型为美国的MQ-1“捕食者”/MQ-9“死神”，南非近期推出的“狙击手”无人机也属此类。2001年11月15日，美军“捕食者”无人机发射“海尔法”导弹，成功地对阿富汗境内“塔利班”武装进行了打击，这是人类战争史上首次完全意义上的无人机直接对地攻击作战。此后美军“捕食者”/“死神”无人机开始频繁在世界各地承担反恐任务，已逐渐成为美军“反恐”战争的“主角”。
不过值得指出的是，由于察打一体无人机沿用的是传统ISR任务无人机的机体平台，因而没有采用隐身设计，同时也缺乏电子干扰等自防护设备，尽管美国等国军方也在考虑为其加挂“毒刺”空空导弹等自卫武器，但总的来说其自防护能力相对较弱，在高威胁战场环境下的突防/生存力很存问题，主要适用于各种小规模、低强度的局部战争和武装冲突。
（4）以货运无人机在阿富汗战争中的成功使用为开端，军用无人机开始在后勤保障领域崭露头角
随着无人机技术的发展，其任务领域也不断被拓展，近年来美国军方开始探讨使用无人机担负物资运输、燃油补给甚至伤病员后送等后勤保障任务。利用无人机来承担这类任务，除了具备与有人机相同的不受复杂地形环境影响、速度远高于陆路和水路运输、可规避潜在的敌方伏击和路边炸弹袭击等优势外，还拥有成本费用低、操作使用简便等特点。
目前货运无人机的代表机型是美国卡曼航空公司研制的K-MAX无人直升机（该机自重2.5吨，可携带3.5吨重货物持续飞行400千米以上）。该机已于2011年12月17日在阿富汗成功完成了世界首次无人机货运任务，目前已经在阿富汗战场长期部署。受美国成功研发使用K-MAX无人货运直升机的鼓舞，以色列也于近期推出了功能与K-MAX类似、但技术更加先进的“飞象”货运无人机，并拟将其推向国际市场。
2．世界军用无人机近期发展特点及技术水平
冷战结束以来，世界主要国家相继削减军费并裁减部队规模，这迫使各国军方努力寻求既能确保任务完成、又能节省经费的装备发展途径。在这样的背景下，已经在局部战争中初试锋芒、表现出较高效费比的无人机相继进入各国军方高层的视线，这为军用无人机的快速发展提供了良好机遇。近年来世界主要军事大国均根据自身军事需求，提出并实施了一系列军用无人机及相关技术的研发计划，随着这些项目的进展和完成，世界军用无人机的综合战技性能将会提升至全新的水平。
（1）专用无人作战飞机将成为主战装备，战技水平和任务效能实现质的跨越
专用无人作战飞机（UCAV）与前述的察打一体无人机不同，它们在研发之初就考虑到能在高威胁环境下使用。这类无人机普遍采用了隐身、电磁干扰、任务规划等多种自防护措施，在战时具备较强的突防/生存能力，同时还拥有较大的续航能力/作战半径、完善的任务设备和强大的武器载荷，因而可在未来高强度战争中执行火力打击、电子攻击或ISR等各种作战任务。目前世界各主要国家研发的无人作战飞机均处于验证测试阶段，其代表机型包括美国X-47B和“鬼怪鳐鱼”、俄罗斯“鳐鱼”、欧洲“神经元”和英国“雷神”。
今后各国研发的无人作战飞机一旦正式服役，将意味着军用无人机的使用模式将从先前在相对安全区域内执行ISR等传统任务，开始向在高危区域执行主流作战任务的方向转变，从而进一步巩固其在未来战争中主战装备的地位。这将在相当程度上改变未来空中作战的模式，同时将在部队编制、条例条令、作战原则以至国防采办策略等方面带来深远的影响。
（2）新一代主战飞机将向无人化方向发展，可选有人驾驶成为过渡模式
近年来美国、俄罗斯等主要军事大国新一代主战飞机（第六代战斗机和下一代轰炸机）发展论证过程中，两国国内对其采用无人驾驶的呼声一直很高。但是，当前科技水平下能否研发出可靠实用的无人驾驶战术战斗机和战略轰炸机，在各国军方、工业界和媒体一直存在着相当大的争论。为避免贸然采用无人驾驶技术带来的潜在风险，在下一代主战飞机完全实现无人化之前，适当做些妥协折衷、采用可选有人驾驶（即保留驾驶舱而在执行任务时根据需要选择有人或无人驾驶）的做法已经逐步得到美国等国军方的认可和接受。
为此，美国已经对可选有人驾驶技术进行了多年的研究，并且在多型固定翼飞机/直升机上进行过相关测试，为其最终投入实用奠定了坚实的基础。目前已经处于研发初期阶段的美国空军下一代轰炸机（即LRS-B“远程打击轰炸机”）已被确定为可选有人驾驶，而尚处于探索预研阶段的美国空军第六代战斗机也在考虑采用这一技术。
（3）随着互操作、自组网等技术的发展，有人机/无人机和无人机/无人机协同作战将成为现实
由于在复杂战场环境下，单个平台所能发挥的作战效能相当有限，因此今后无人机的作战模式将必然由单平台逐步向多平台集群作战和有人/无人机协同作战方向发展。美国防部在其近年发布的《无人机路线图》中就明确提出“无人机与有人机协同作战（有人机主导）→有人机与无人机协同作战（无人机主导）→无人机自主作战”的发展步骤。按照美国军方的预测，其无人机在2015~2020 年间将有可能达到与有人机在作战行动中相互协同的水平。目前美国陆军正在研究使用AH-64D“阿帕奇”BlockⅡ和OH-58D“基奥瓦勇士”直升机对其部分型号的无人机进行控制。按计划，今后美国陆军的这两型直升机将会进行相应改进，使飞行员具备在座舱中操纵控制无人机的能力。除美国外，近年来英国也在开展无人机与有人机混编作战的相关研究，法国则在考虑将其“阵风”战斗机改装为无人作战飞机的控制机。
（4）自主空中加油技术将达到实用水平，成为军用无人机任务效能的倍增器
随着无人机的在军事领域内的广泛使用，其对自主空中加油技术的需求也日显迫切。在具备空中受油能力后，无人机的航程和续航时间将成倍增加，相应地会带来任务半径延伸、战位值勤时间增加、任务弹性和部署灵活性提高、对前进基地的依赖减少、对突发事件的反应速度加快、保持战区存在所需兵力减少等一系列技战术优势。因此国外普遍认为，自主空中加油将成为今后无人作战飞机的必备能力之一。
近十多年来，美国军方一直对无人机自主空中加油技术予以高度重视。目前美国军方正在与国家航空航天局（NASA）、波音/诺·格公司等合作，通过实施“自主空中加油验证”（AARD）、“自主高空空中加油”（AHR）等一系列项目，对无人机自主空中加油技术进行演示验证，并在部分关键领域取得了重大突破，已基本实现了空中加油从有人到无人的技术跨越，其技术正日益接近实用化。美国军方已经确定，其现役的“全球鹰”长航时无人机和发展中的新一代舰载无人作战飞机、下一代LRS-B“远程打击轰炸机”都将会引入自主空中加油技术。
（5）随着无人机自主感知规避技术的成熟，日益严重的空域管理问题将逐步得到缓解
随着军民用无人机的大量使用，今后将会有越来越多的无人机出现在天空，无人机与地面建筑物或者其它飞机发生碰撞的风险也将越来越大，致使空域管理问题日益严重。为此，美国和欧洲各国的航空管理局等部门一方面正在制订无人机空管条例，对无人机使用民用空域等问题进行规范。另一方面也在研究为无人机配备先进的航管设备（采用高分辨率高灵敏度的探测传感器、快速自动检测与识别、自主规避控制等技术），提高无人机的智能程度，使其具备自主感知与规避能力，能够避免碰撞和绕过障碍物飞行。按照美国空军的计划，其最新研制的“机载感知规避”（ABASSA）系统将首先配备RQ-4“全球鹰”无人机，随后将进一步扩展到其它各型无人机。欧洲防务局（EDA）研究机构则计划在2015年左右，通过“中空碰撞规避系统”（MIDICAS）的投入使用，使长航时无人机纳入民用空中交通系统运行。
3．世界军用无人机未来发展趋势
如前所述，随着各主要国家军方对无人机发展的日益重视和投入力度的加大，世界军用无人机已经进入了加速发展的快车道。与此同时，先进布局、一体化设计、多电/全电飞机、纳米复合材料、智能蒙皮/结构等前沿技术接连取得重大突破，也不断推动着世界军用无人机技术水平的提高。从当今世界军事大国在相关领域的技术预研和探讨论证情况来看，未来军用无人机的发展势头必然更加迅猛，并将呈现出以下趋势：
（1）无人机平台将同时向高空长航时大型化和微小型使用灵活化两极发展
一方面，无人机要想侦察监视面积更广阔的地域并获得尽可能完整、无盲区的情报信息，就必须进一步提升飞行高度、延长续航时间。因此目前世界主要大国均在在积极开展新型高空长航时大型无人机的探索研究，这类无人机飞行高度将逐步接近临近空间，并可在空中停留数天、数周甚至数月时间，非常适于执行持久的情报收集和战场监视任务。预计到2030年前后，美国等国的战略/战役空中侦察监视任务将主要由侦察卫星和高空长航时无人机共同完成，而传统的专用有人驾驶侦察机（例如U-2）将逐步退出历史舞台。
另一方面，由于微小型无人机具有重量轻、体积小、造价低、隐蔽性好、操作简便、机动灵活等特点，能够监视卫星和普通侦察机探测不到的死角，非常适合城市、丛林、山地等复杂环境，以及特殊条件下的特种部队和小分队作战。随着全球反恐和特种作战任务的需要，微小型化已成为无人机的另一重要发展趋势。目前世界主要军事大国均投入了大量经费，竞相研制各种微小型无人机。例如美国不仅推出了“微星”、“龙眼”和“黑寡妇”一系列微型无人机，甚至还在研究将甲虫等昆虫直接改造成微型“无人机”。
（2）未来军用无人机任务领域将不断拓展，向多样化方向发展
无人机自诞生以来，由最初作为靶机使用到直接对敌方目标实施火力打击，其军事价值经历了一个不断被认识和挖掘的过程。今后，由于无人机技术发展的推动和未来战场需求的牵引两方面因素，军用无人机将向更广阔的任务领域拓展，最终将全面涉足于对地（防空压制、时敏目标打击、近距空中支援、纵深或战略目标打击）、对海（反水面舰艇、反潜作战）、对空（打击敌方预警机等高价值空中目标、中远距拦截和近距格斗空战）、导弹防御（拦截弹道导弹和巡航导弹）和网电空间（网电攻击、网电防御等）等各个任务领域。
为适应任务多样化的需求，今后无人机发展的一个重要途径就是机载设备实现模块化设计并采用开放式架构,从而使无人机可根据不同的任务需求搭载相应的设备, 实现“一机多用”和“即插即用” ，成为未来战场上的多面手和战斗力的倍增器。例如同一种无人机平台，根据战场需要搭载不同类型的侦察监视设备、电子战装置或战斗部, 即可在短时间内被改装成侦察、电子战甚至自杀性攻击无人机。
（3）未来军用无人机任务飞行高度将进一步扩大，向临近空间发展
临近空间是指处于现有飞机最高飞行高度和卫星最低轨道高度之间的空域（通常距地表约20~100千米），它作为航天与航空的空间接合部，其潜在军事价值已得到各国军方的广泛认知，其特有的战略意义正日益凸现。与传统飞机和卫星相比，临近空间飞行器在执行ISR、通信中继、预警与导航、电子战等任务时具有独特而明显的优势，同时临近空间飞行器还可作为今后进入太空的中转平台，甚至直接配备武器弹药（包括高能激光等新概念武器），因而未来军用无人机的概念必然会从无人航空器扩展到临近空间无人飞行器。
目前世界范围内抢夺临近空间领域的竞争已经展开，美国、欧洲、日本、俄罗斯等均制订了相应的临近空间开发计划，其部分临近空间无人飞行器已处于技术研究和演示验证阶段。可以预见，随着今后相关技术的成熟，临近空间无人飞行器将在未来空间攻防和信息对抗中发挥重要作用，其发展和应用将进一步促进空天一体化，为未来战争开辟一个全新的战场，并将在作战模式、战术思想等方面产生重大而深远的影响。
（4）未来无人机自主性和智能化程度将逐步提高，向全自主控制方向发展
控制水平是无人系统区别于有人装备，实现无人操控和执行各种任务的关键。目前无人机的智能化水平还比较低，平台控制方式主要以简单遥控和预编程控制为主。但随着计算机运算速度和存储容量的飞跃式发展，以及相关的软件、容错、模式识别和自适应推理系统等技术的巨大进步，无人机智能化水平正不断提高，人机智能融合的交互控制方式将逐渐占据主导地位，今后将进一步向全自主控制方向发展。
根据“摩尔定律”，计算机运算能力每l8个月增加1倍，预计到2030年前后，将会出现接近人类智能水平的计算机。届时无人机的全自主控制技术水平将得到极大的提高，这不仅可以大幅降低操作员工作负荷，最小化人为因素对无人机运行的干扰，同时也降低了无人机对通信带宽的需求，并使得无人机能够进行超视距的战术操作。美国空军2010年6月发布的《“技术地平线”报告》认为，尽管目前在很多任务领域，“人仍然比机器有能力得多”，但到2030年前后“机器能力将会提升至很高的水平，而人将成为各种装备系统和任务过程中最薄弱的环节”。届时，将有越来越多的任务和使命无需人的介入干预便可由智能机器自主完成，这将使无人机能够更好地适应危险、独立或复杂的战场环境，同时更好地实现与有人机或其它无人机之间的协同作战。
（5）未来无人作战飞机突防/生存力将进一步增强，向全向、宽频隐身发展
无人机在历次局部战争中的作用毋庸置疑，但同时也应看到，由于突防/生存力方面的不足，致使其在作战中付出了不小的代价，并在相当程度上影响了自身任务效能的发挥。而随着先进防空武器技术（包括反隐身、定向能武器等技术）的发展及其在世界范围内的扩散，未来军用无人机、尤其是无人作战飞机将面临更加复杂严酷的战场环境。在此背景下，未来无人作战飞机非常有必要采用各种技术措施来增强自身的战场生存力，首要的就是进一步提高隐身性能。未来无人作战飞机在通过特殊外形设计（例如无尾飞翼布局）、吸波/透波材料、S型进气道、有源对消甚至等离子体等技术来获得全向（前、后和侧向）和宽频（可对付低频雷达）雷达隐身性能的同时，还将通过非常规喷管外形、燃油添加剂、隔热/屏蔽等技术来削减飞机的红外信号特征，通过先进蒙皮/涂料、特殊照明系统、凝结尾迹消除等技术来降低飞机的目视信号特征，通过低噪音发动机、吸声/隔声材料等技术来改善飞机的声学信号特征。
在此基础上，再结合电子对抗、战场态势感知、任务规划甚至配装自卫武器等措施，未来无人作战飞机的突防/生存力将得到显著提高，足以穿透敌方先进防空系统，对其严密保护的重要目标构成威胁，甚至可以保证飞机在敌方国土上空长时间巡飞，对突然出现的时敏目标实施实时打击。
参考文献（略）
（本文已刊发于《国防科技工业》杂志）
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