無人機(Unmanned AerialVehicle,縮寫 UAV)是一種由動力驅動、機上無人駕駛、可重復使用的航空器的簡稱。
1915年10月德國西門子公司研制成功的采用伺服控制裝置和指令制導的滑翔炸彈,被公認為可控的無人飛行器的先驅;1917年~1918 年英國與德國先后研制成無人駕駛的遙控飛機,到 1921年英國研制出可付諸實用的第一架靶機。此后,隨著遙測遙控及相關技術的發展,出現了無人偵察機。在漫長的歲月中,無人飛行器發展緩慢,直到近代幾次局部戰爭,它才嶄露頭角,逐漸為人們所認識,并由此獲得了飛速的發展。無人機揭開了現代戰爭信息化、網絡化和“非接觸”作戰方式的新篇章。它將與孕育中的無人駕駛軍艦、無人駕駛坦克、機器人士兵、計算機病毒武器、天基武器等一道,成為21世紀陸、海、空、天、電磁一體化戰場上的重要角色。
世界上的無人機種類繁多,各種無人機之間差異巨大。代表未來無人機主要發展方向的是以下幾種類型的無人機。
長航時類型無人機
長航時類型無人機集中了偵察和監視飛機的長期的技術進步。它以超長的續航時間為突出特點,主要用于對戰略和戰役目標的長期實時監控,也可用于早期預警、電子對抗、通信中繼等諸多領域,是偵察衛星、有人偵察機等情報偵察手段的重要補充與增強,被看作實現未來信息戰空、天、地一體無縫化網絡的重要節點。
目前,美國的“全球鷹”是這類無人機最杰出的代表。它采用正常式氣動布局,大展弦比機翼,V型尾翼,背負式大功率低油耗渦扇發動機,先進纖維復合材料結構。其飛行高度達到20000米,續航時間大于 24小時,飛行速度為600~800千米每小時,裝載光電/紅外偵察平臺、合成孔徑雷達等有效載荷。
無人作戰飛機
無人作戰飛機(UCAV)是無人戰斗機、無人攻擊機和無人轟炸機的總稱,是用來執行進攻性和防御性空中作戰的無人機。它被看作是現役有人作戰飛機的替代品,它的出現標志著未來空戰開始向“非接觸”戰斗的方向前進,是無人機發展中的一個重大里程碑。標志著無人機將從過去一直執行空中偵察、戰場監視和毀傷評估等任務的作戰支援裝備,升格為能執行壓制敵防空系統、對地攻擊、攔截戰術導彈和巡航導彈,甚至可執行空對空作戰任務的作戰裝備。作戰時可采用狼群戰術:利用大規模無人戰斗機機群對敵方發動飽和攻擊。無人戰斗機可自主編隊,或與有人機組成混合編隊,或是由有人母機帶飛并投放,同時實施指揮與控制。要求無人機之間的通訊、無人機智能化控制和協同作戰能力在目前基礎上的突破性提高。代表的機型有美國的X-45和X-47。
微型無人機
微型無人機是一種幾何尺寸小于15厘米并裝載小型有效載荷、簡單航空電子和通信鏈路足以完成所需戰斗飛行任務的無人機。微型無人機既有固定翼的,也有旋翼的,甚至還有撲翼和振翼的。
微型無人機費用低、無傷亡、輕、小、靈活、機動更突出,特別適于小部隊行動和巷戰偵察。排、連或旅級部隊單兵能夠使用這種微型無人機進行偵察和監視、戰果評估、瞄準、安置傳感器、通信中繼或者探測核、生、化物質。體積小、重量輕的微型無人機有很多潛在優點,除了成本低和天生隱身飛行(噪聲以及雷達和視覺特征方面)以外,微型無人機還有完成超常規任務的能力,其中很多與市區軍事行動有關。例如,微型無人機可以停在窗臺上觀察房間內或下面街道上發生的事情。
垂直起降無人機
垂直起降無人機體現了靈活使用與快速支援能力的結合。它融合了直升機的垂直起降及空中懸停能力和固定翼飛機高速飛行性能,不需依賴機場。代表垂直起降無人機未來發展方向的有傾轉旋翼無人機和鴨式旋翼 / 定翼無人機。
傾轉旋翼無人機通過改變螺旋槳的方向,在起飛著陸時螺旋槳轉為垂直提供升力,在平飛時螺旋槳推力方向轉為水平提供推進動力,完成起飛、著陸和巡航飛行以及各飛行狀態之間的轉化。它也可發展為有人機,例如,美國XV-15/V-22“魚鷹”。傾轉旋翼機飛行的最危險階段就是在從旋翼狀態過渡到高速定翼機狀態的過程中。其原因在于此時旋翼仍然是產生升力的主要部件,而在轉換過程中氣動力、動力學耦合特性復雜且變化迅速,一旦產生某種干擾使旋翼升力損失,就可能出現飛行事故。1993年之前,美國 V-22 計劃 5 架驗證機中就有 2架在試飛時因機載電子設備故障和發動機故障墜地夭折。而即使到了2000年,V-22已經發展得相對成熟的時候,也連摔了兩架MV-22 型,主要仍然是狀態轉換過程中的問題。
鴨式旋翼/ 定翼無人機采用前部鴨翼,后部尾翼,中部旋定變翼的氣動布局型式。位于機身中部的旋/ 定翼,由一套特殊的機構鎖定時為固定翼,釋放后成為可旋轉的旋翼。在釋放狀態下,從分流閥引出的發動機高壓高速氣流,通過管道引至旋翼尾端設置的噴口,反方向噴出的高速氣流驅動旋翼高速轉動,產生飛機在垂直起降、懸停、小速度前飛狀態下的升力。當飛機像直升機一樣升空后,飛機加速前飛到一定速度時,前部鴨翼,后部平尾產生的升力足以承載飛機的重量,中部的旋翼將被鎖定在合適的位置,飛機變成一個三翼面的固定翼飛機。這時,升力將由前部鴨翼、后部平尾、被鎖定的中部翼共同提供,可像固定翼飛機那樣高速巡航飛行,巡航速度可達到700千米每小時。例如,波音 X-50“蜻蜓”。
在未來高強度戰爭條件下,保持一支能夠不依賴機場作戰的空中力量是至關重要的。現代戰爭的節奏不斷加快,對于部隊的快速反應能力提出了越來越高的要求。直升機是目前執行快速反應任務的主力,但是直升機飛行速度慢,飛行高度低,機動性差,生存力低,執行縱深戰區內的作戰任務時顯得力不從心。鴨式旋翼 / 定翼無人機可擺脫機場的限制,實現垂直起降,而且其速度、航程和機動性遠遠超過直升機,也超過傾轉旋翼飛行器。鴨式旋翼 / 定翼無人機具有在惡劣條件下出動的能力,可用于偵察、運輸、武裝攻擊、戰場遮斷等多種任務。它還可擴展應用于有人駕駛飛機,作為現代武裝直升機的延伸,為地面部隊提供更迅速、有效的支援。
[責任編輯]唐 宇