在云端

石一文

1917年英國人研制成功了世界上第一架無人機，從此拉開了無人機工業發展和創新的序幕。無人機經歷了無人靶機、預編程控制無人偵察機、指令遙控無人偵察機和復合控制多用途無人機的發展過程。第二次世界大戰以來，無人機在越南、中東、海灣和科索沃等戰爭中卓有成效地執行了多種軍事任務，以零傷亡率、機動性強、作戰效能高、成本低等突出優點成為世界各國軍事家們公認的事實，從而為無人機的迅速發展提供了強大的動力。21世紀的無人機將在未來的信息戰、精確打擊作戰、無人化作戰和陸海空天電“五維”一體化戰場中大顯身手，將成為航空航天作戰力量的倍增器，并將向實戰化、智能化、多能化方向發展。

品牌價值

當今世界無人機舞臺中不可忽視的“彩虹”品牌隨著各種媒體的曝光，已經逐步進入大眾的視線中。這個已有15年無人機行業歷史的無人機家族由大大小小各型成員組成，并已在國內外軍事和民用領域得到了應用。根據中國航天科技集團的品牌戰略，正如國人所熟知的“長征”代表運載火箭、“神舟”代表載人航天，“彩虹”品牌則代表“中國航天”旗下的無人機形象。

“彩虹”（英文“CH”，CaiHong）是我國批量出口最早和出口量最大的無人機系列，覆蓋9個國家的17個最終用戶，年交付國內外用戶無人機200余架，完成科研和交付飛行試驗1000架次。同時“彩虹”品牌也是國內無人機型譜覆蓋最廣的無人機系列，為多個用戶提供了體系化空中智能系統解決方案。堅持“平臺系列化、型譜化，載荷系統化、集成化，應用體系化、實戰化”的產品發展道路，“彩虹”品牌已深入人心。

研制主體

航天科技十一院（中國航天空氣動力技術研究院）隸屬于中國航天科技集團公司，成立于1956年，是我國大型空氣動力研究和試驗基地，建有國際先進水平的空氣動力試驗設備30余座，現有職工2000余人。主要從事空氣動力技術、特種飛行器、環保工程、測控技術四大主業。

特種飛行器產業是中國航天空氣動力技術研究院的支柱產業。該院1999年開始無人機研制，成立之初就開展了近程戰術無人機研制、某中高空長航時無人機項目論證和太陽能無人機預研論證。2003年實現產品出口，開創了中國無人機軍貿批量出口的先河。2008年原國防科工委和財政部批復成立特種飛行器總體設計部，2009年由中國航天空氣動力技術研究院、航天投資控股有限公司、保利科技有限公司和天津海泰控股集團有限公司四家國有企業共同出資成立航天神舟飛行器有限公司。中國航天空氣動力技術研究院作為航天科技集團無人機產業牽頭單位，具有完備的無人機設計、集成、試驗及批生產能力。

“彩虹”型譜

與很多主流軍工單位的做法一樣，“彩虹”系列無人機型譜主要包括兩條脈絡：型號產品，主要是當前已經或將要應用于國內外戰術用途的常規無人機，包括小型戰術、中空多用途等，這些都是瞄準近期國內外主流需求背景的軍用或軍民結合的中高端無人機型號;預研項目，主要是未來概念驗證載體，以突破國內水平的“新技術、新概念、新探索”為目的，主要包括太陽能、新能源、地面效應升力體等項目，面向某些未來無人機發展方向或分支。

目前公開的“彩虹”無人機產品包括12型常規類型無人機以及三種類型概念無人機，全系產品覆蓋起飛重量從0.58千克至4500千克、飛行高度從5米至20000米。

全系產品分為單兵無人機、中型無人機、大型無人機等。正是由于這些類型的無人機，使得“彩虹”無人機可以成體系部署到相關用戶，以層次化、體系化實現常規偵察、國土監控、反恐行動等任務目的，并提供了與其配套的相關解決方案。

單兵平臺 單兵無人機是指可以單人操作展開的無人機系統，可在小范圍戰場環境或應急任務中進行偵察，完成直接情報支援。盡管單兵無人機體積小不起眼，但在各國無人機的裝備中數量巨大，使用頻次也最高，已成為支持各種偵察任務的基層裝備。

“彩虹”系列單兵無人機包括CH-801和CH-802兩種產品，均采用手拋起飛，深失速、傘降或機腹硬著陸等多種著陸方式，可單兵操作，用于偵察班使用，支撐連級的20千米范圍內的偵察監視目的，也可用于常規民用用途。CH-801采用免折疊的方式塞入背包，使用操作容易：CH-802拆卸簡單，可以快速響應任務，自動駕駛儀使得飛行器操作比同等量級的航模還簡單很多。

盡管在民用市場上能找到眾多形似的無人機產品，但CH-801和CH-802是經過實戰檢驗的單兵無人機系統，并具備基于單兵的情報處理及分發體系，備受各類用戶的青睞。

事實上CH-801和CH-802并不是最早的產品，而是因為體系化發展需求的背景，并有一些國內優秀的航模手加盟為契機發展而來。起初設計人員和這些高手只是關注于如何做好飛機本身，并用航模技術和產品去打造這幾型小型無人機。隨著大家對需求的認識以及國內型號研制的約束，項目團隊開始借力國內整個軍工體系。總體組尋求從多維度設計優化，在提高飛機性能同時，注重飛機展開便捷性，在飛機分離設計與遂行背包布置迭代設計就有十幾輪;航電組在低溫電池上也選擇五家供應商進行招標;測控與載荷應用組在數據鏈選擇上考慮數據分發、情報處理等因素，充分考慮了如何將無人機系統作為單兵裝備，如何降低作戰人員的使用負擔和情報獲取效率，作為作戰節點如何融入整個裝備體系等方面的問題，從軟件，硬件開發的每個細節著手，除了飛機減重以外，還反復校核地面設備、操作設備的重量，降低單兵遂行負擔。作為手拋型無人機，飛控組就手拋，分離，平穩等起飛全過程做了較為完善的數字仿真以及試驗，最終確定手拋動作的可用參數和最佳值，通過一些設計靈感的優化使手拋動作更加符合一般人的手拋習慣。

小型戰術平臺 小型戰術無人機屬于較為高級的無人機系統，具有較大的飛行半徑和續航能力，被廣泛用于陸軍、海軍、內政等方面。“彩虹”系列包括CH-1、CH-2、CH-1A、CH-804等小型戰術無人機系統。該類無人機對起降場地要求很低，所以可部署到武裝偵察排，機動支援營團級遠距離偵察任務。

CH-1和CH-2是采用火箭助推起飛，傘降回收的無人機平臺，是“彩虹”系列無人機最早的成員。設計之初是1999年至2002年左右，由于我國整個軍事工業剛處于全面復蘇期間，可以利用的機載設備并不多，選用已有機載設備，勢必影響總體性能。國外設備小巧但是禁運，能夠獲得的產品指標無法保證穩定。如何提高總體設計，以滿足性能要求，是難之又難。

此外，當年的設計者們的思維剛從做大型航模遙控飛行延伸到自動控制飛行，“如何著手、怎么實現”等一系列現實問題就出來了。幸虧CH-1無人機可以依賴降落傘著陸，在開發初期也可以通過簡單的數字仿真進行功能確認，然后通過飛行來驗證各方面功能。通過一次次飛行以及數據分析，設計者似乎已體會了無人機飛控的門道，也建立起“彩虹”系列無人機大腦“思維習慣”的雛形，也是這個時候設計者對無人機飛控充滿了無比信任，形成了“彩虹”系列無人機具備自主飛行的特質。

CH-2是CH-1無人機的性能增強版，提高了起飛重量、改進了航電架構，增加了續航能力、任務載荷能力和作用半徑。CH-2無人機也是市場細分背景下的產品，正在為特定用戶提供偵察情報。該機能攜帶更復雜的任務載荷，也是適應某種任務載荷而特別設計的。由于該任務載荷具備多模式偵察監視功能，為地面指控和情報處理可提供更多支持，所以一系列“組態化、人性化”的情報處理組件逐步萌生，也為“彩虹”系列無人機打開了情報處理的研究。

水面艦艇上沒有合適的區域用于傘降回收。為了適應水面艦艇上的起降操作環境，近些年，工程師們又對CH-1進行了小型化設計，設計出可以彈射起飛、撞網回收的CH-1A無人機系統。這套系統展開和回收非常方便，對船只本身改動非常小，適合在艦船附近巡弋，在空中為艦船或者艦隊提供相應的偵察及護衛。

小型長航時的CH-804無人機是在結合CH-802和CH-1A的多種技術后誕生的，可在陸地、艦載條件下完成彈射起飛/撞網回收，航時可達24小時，可長時間執行局部偵察監視、目標定位等軍事任務以及用于管道巡線、海洋勘探等民用領域。兩種產品給海上用戶提供了不同量級的無人機選擇。

值得一提的是，在這些海上無人機的研發中，飛機平臺本身技術的提升并不是關鍵，而提升防鹽霧能力、艦船指揮集成等“不是難題”的難題擺在了設計者面前。但解決問題的視野和方法很重要，“彩虹”無人機的工程師們通過特殊材料，專用封裝的方法解決了防護問題，采取艦船內部模塊復用實現了指控系統融入。

采用火箭助推起飛方式的CH-2無人機

中高空多用途平臺 大型無人機可執行復雜戰術任務或者廣域監視任務，并可掛載多種任務載荷實現多用途。“彩虹”系列在這一領域包括CH-3/3A中空多用途無人機，CH-4A/4B、CH-5中空長航時無人機、CH-6高空長航時無人機等。

CH-3是一種多用途無人機，通過掛載光電載荷、合成孔徑雷達、電子戰等設備實現不同類型的戰術任務，航時可達12小時。其采用輪式起降方式，利用簡易機場即可完成起降。這種無人機部署在排級，可覆蓋200千米半徑任務區域，為特種作戰進行情報及打擊支持。

該機采用鴨式布局和翼身融合設計，具備偵察型無人機平穩，低阻特質，經過原型機實際測試驗證了這些設計的有效性，但這并不能滿足實際作戰需求。CH-3經過了“氣動再設計、結構輕量化、航電架構調整”三次重大改型才真正滿足了作戰需求。

在CH-3設計之初，“彩虹”工程師團隊就考慮了實現察打一體功能，經過簡單升級即形成了國內領先的CH-3A察打一體無人機系統?！安屎纭惫こ處焾F隊還為CH-3A察打一體無人機系統成功研制了AR-1（“射手”1號）激光半主動制導空地導彈。AR-1屬于新一代的空地反坦克導彈，還可以掛載在直升機上進行作戰，可媲美美國的AGM-114“海爾法”，其最主要的特點在于高高度發射，發射時可以高于肩扛防空導彈的射高射程，而且大離軸角發射可以使發射難度降低，更加容易捕捉發射時機，這一點非常適合固定翼無人機。AR-1的研制成功大大提高了“彩虹”系列中察打一體無人機的作戰效能。

目前，經過全球多個市場和局部事件的洗禮，CH-3A已成為完善的察打一體無人機平臺，媒體曝光的CH-3A參加實戰只是其案例中的一部分。在這些案例中，展現了整個系統在反恐作戰中的獨特作用，也讓相關部門逐步意識到無人機所展現的長航時偵察、高精確打擊的戰術價值。

在滿足軍用的同時，“彩虹”團隊還積極參與高端民用應用。通過自身的氣動穩定性和航跡規劃相結合，CH-3無人機已經完全可以自主實現低空飛行。在起伏的山地地區，飛機一般離地100米高度飛行，最低高度離地30米，通過航磁傳感器進行探礦，為地質部門完成了5萬余千米測線生產作業飛行。值得一提的是，以前航空物探中多采用通航飛機或者小型運輸機，有人駕駛長時間在低空飛行容易疲勞造成危險，航線精度也受人的影響，而且必須白天進行。而CH-3無人機則恰恰能彌補這個缺陷，安全性高，自動化水平高，晝夜都可以出動，使得無人機航空物探可以常態化，極大地提高了生產作業效率。

在“彩虹”無人機路線圖中，CH-4和CH-5無人機是同時立項的姊妹項目，雖然在設計時需求背景不同，但在技術脈絡上有內在聯系。

CH-4無人機強調以可接受的成本實現長航時雙裝載偵察能力，并且具備察打一體功能，可選配衛通中繼設備滿足超視距偵察功能。CH-4無人機參考了滑翔機外形，結合當今流行的無人機修長機身布局而全新設計，采用與CH-3同樣的渦輪增壓活塞發動機，具備雙裝載的特點，可同時掛載4～6枚45千克量級的武器。該機自從2012年實機亮相珠海航展就一直受到軍迷的追捧，目前已經獲得國家出口許可，是國內獲準出口的中高端無人機系統。

CH-4無人機更加專注于察打一體，具備更大載彈量。在設計之初，設計團隊反復翻閱了相關量級無人機資料，認為CH-4必須具備4個掛點，具備200千克以上的武器掛載能力。反觀大致同量級的察打無人機，基本只有2個武器掛點。

CH-4區別于CH-3的是其雙任務載荷能力，即可以在一次飛行中同時掛載兩種任務載荷執行相關任務。比如CH-4標配光電載荷，通過多合一光電載荷，進行可見光/紅外偵察/激光測距，也可以選配激光指示裝置配合激光制導武器，也可以選配高清相機進行高清航拍：同時還可以掛載合成孔徑雷達進行全天候偵察，可通過地面情報處理，結合光電識別偽裝目標，通過合成孔徑雷達實現遠距離和全天候的成像偵察能力;或者掛載激光雷達配合無人機低空自主飛行進行對地偵察，并經過后期點云/圖像處理，實現立體地景生成，并且還包含表面紋理信息;或者掛載通信偵察設備，可以對一定范圍內對講機、數字電臺、海事電話進行探測/定位，偵聽：或者搭載雷達偵察設備，進行周邊頻譜感知探測，在摩擦/灰色地帶進行常態化巡邏。目前CH-4還可以搭載GSM蜂窩通信基站，在某些自然災害來臨后，可快速建立災區的區域移動通信能力。

CH-4察打一體無人機采用高升阻比氣動布局、大展弦比機翼，實現了長航時高載重的技術要求，具備長時間滯空壓制能力和更高的打擊功效。該機翼展18米，最大起飛重量1330千克，最大續航時間35小時，最大載荷能力達345千克。小圖是其機載導彈靶試時的情景

當前，CH-5無人機（題圖）近日完成首飛，其主要特點就是裝載量更大，任務載荷更加豐富，可掛載多個任務設備，機翼下可掛載6～8枚45千克量級的武器，或者4枚100千克量級的武器。根據既定的研制計劃，CH-5無人機有兩個版本：高配型采用渦槳發動機，實現廣域偵察和快速打擊目的，利用渦槳發動機飛行包線較好以實現高空巡航飛行，并且具備較長的航時，未來還具備擴展更大起飛重量的可能。低配型采用多級增壓重油活塞發動機，利用活塞發動機低速耗油率較低、維修成本較低的特點，來滿足低速長航時飛行，可用于廣域監視和武裝巡邏。由于單位功率耗油率優于渦槳發動機，意味著同樣航油裝載時航時更長，而且活塞發動機采購成本和維護成本都較低，可用于對成本較為敏感的用戶。此外，重油燃料的物理性質決定了其密度大、閃點高，運輸、儲存都較汽油更加安全可靠，這也是CH-5活塞型與CH-4的不同之處。

CH-5無人機具備多任務設備裝載能力，可在單次飛行中同時完成多項偵察任務，可組合搭載2種或3種任務載荷進行復合偵察任務，使偵察數據更加立體全面。CH-5無人機標準配置衛星中繼通信數據鏈，可實現超視距通信，適應于更加廣闊的廣域監視。通過掛載海事巡邏雷達（MPR）、自動識別系統（AIS）、高清光電設備和多光譜相機，CH-5可以完成對海事執法取證、海洋環境監視和海事交通感知等海事綜合巡邏任務，而且是常態化偵察。

技術儲備

中國航天空氣動力技術研究院從1956年誕生就一直服務于中國航空航天氣動研究試驗任務，也正是因為氣動專業技術的優勢，結合中國航天的電子技術、自動控制技術、遙控遙測技術等多個技術優勢，從內在造就了“彩虹”無人機系列。

考慮到復合材料在飛行器設計制造上的重量優勢，“彩虹”無人機一直堅持首選復合材料作為機體結構。目前“彩虹”無人機團隊中的的航天神舟飛行器有限公司已經具備批量生產復合材料機體的能力，并具有強大的總裝測試能力。

首飛中的CH-5察打一體無人機。據報道，該機機身采用復合材料制造，翼展達到20米，續航時間超過30小時，最大起飛重量達3噸，最大載荷能力900千克左右

結合“彩虹”無人機的產業布局，還有一批航天研究所和企業被納入到無人機航電設備的研發和生產體系中，還有一些衛星任務載荷經過改型被裝載到“彩虹”無人機上，以服務各種用戶，很多衛星通信資源也正在服務于無人機遙測遙控和情報分發之中。

未揭幕的故事

本文主要介紹了“彩虹”無人機中的相關型號產品，而在“彩虹”無人機背后還有更加豐富的任務載荷、相關武器、情報體系的支持，在這里并沒有一一展開講述。正是由于這些組件的支撐，才有更加絢麗的彩虹。相信在不久的將來，在世界范圍內不同國家的媒體里，“彩虹”無人機的故事和經歷會被陸續披露出來，“彩虹”的身影也將會不斷浮現在云端。

[編輯/山水]