軍用無(wú)人直升機(jī)發(fā)展展望

鞠成君 宋永磊 姬樂強(qiáng)

無(wú)人直升機(jī)以其技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，其軍事用途越來(lái)越受到重視。基于自主化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化程度的不斷發(fā)展，提出了無(wú)人直升機(jī)未來(lái)軍事應(yīng)用前景，分析了無(wú)人直升機(jī)需要突破的關(guān)鍵技術(shù)，可為軍用無(wú)人直升機(jī)的研制思路和發(fā)展目標(biāo)提供建議。

信息化戰(zhàn)爭(zhēng)要求構(gòu)建陸海空電多維一體、戰(zhàn)略戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)多層配置、多種手段配套的信息化武器裝備體系。無(wú)人直升機(jī)平臺(tái)通過搭載多種任務(wù)載荷，逐漸成為未來(lái)作戰(zhàn)體系中重要的空中節(jié)點(diǎn)。

未來(lái)軍事應(yīng)用前景

為了加速無(wú)人直升機(jī)產(chǎn)業(yè)和軍事用途的發(fā)展，世界主要國(guó)家都結(jié)合各自研究現(xiàn)狀提出了相應(yīng)的無(wú)人直升機(jī)發(fā)展路線和計(jì)劃。

2005年，美國(guó)頒布了《無(wú)人機(jī)系統(tǒng)路線圖》，該路線圖中明確了多種類型無(wú)人直升機(jī)的發(fā)展計(jì)劃。如，垂直起降戰(zhàn)術(shù)無(wú)人機(jī)（VTUAV）計(jì)劃、“深水”（IDS）計(jì)劃、無(wú)人機(jī)武裝旋翼機(jī)（UCAR）計(jì)劃、建制無(wú)人機(jī)（OAV）計(jì)劃、長(zhǎng)航時(shí)計(jì)劃、鴨式旋翼/機(jī)翼無(wú)人機(jī)（CRW）計(jì)劃等；俄羅斯為了解決無(wú)人直升機(jī)發(fā)展的不足，啟動(dòng)了無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)（UHS）項(xiàng)目；法國(guó)武器裝備總局制定了一項(xiàng)垂直起降無(wú)人機(jī)計(jì)劃，用于代替臨時(shí)戰(zhàn)術(shù)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。歐洲其它國(guó)家，如瑞典、奧地利則將重心放在先進(jìn)中小型無(wú)人直升機(jī)的自主研制。日本則主要研制具有長(zhǎng)航時(shí)、多用途、微型化和超聲速等特點(diǎn)無(wú)人直升機(jī)。韓國(guó)也制定了無(wú)人機(jī)發(fā)展計(jì)劃，以求未來(lái)在世界無(wú)人機(jī)工業(yè)發(fā)展中處于領(lǐng)先地位。

與有人直升機(jī)相同，無(wú)人直升機(jī)在技術(shù)相對(duì)成熟后被率先應(yīng)用于軍事目的，如偵察、中繼、測(cè)繪、電子戰(zhàn)等。面對(duì)未來(lái)軍事作戰(zhàn)環(huán)境的復(fù)雜性，無(wú)人直升機(jī)單一作戰(zhàn)使用方式已經(jīng)不能滿足未來(lái)軍事作戰(zhàn)需求，其作戰(zhàn)樣式開始向自主、協(xié)同、集群等作戰(zhàn)方向發(fā)展。

無(wú)人直升機(jī)自主作戰(zhàn)

隨著無(wú)人直升機(jī)與人工智能結(jié)合越來(lái)越緊密，作戰(zhàn)平臺(tái)智能化水平也越來(lái)越高，無(wú)人直升機(jī)完全自主的作戰(zhàn)樣式在未來(lái)軍事領(lǐng)域中將會(huì)占據(jù)主導(dǎo)地位。

美國(guó)為實(shí)現(xiàn)“零傷亡”的作戰(zhàn)預(yù)期，無(wú)人機(jī)裝備部隊(duì)的需求十分迫切。2000年，美國(guó)空軍和海軍相關(guān)作戰(zhàn)研究室提出了“自主作戰(zhàn)”概念。隨后，美國(guó)在相繼公布的無(wú)人機(jī)發(fā)展路線圖中對(duì)自主作戰(zhàn)等級(jí)進(jìn)行了定義，且對(duì)現(xiàn)役、在研及預(yù)研的主要無(wú)人機(jī)系統(tǒng)設(shè)定了自主能力等級(jí)。

無(wú)人直升機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)

隨著戰(zhàn)場(chǎng)情勢(shì)的多樣化，無(wú)人直升機(jī)從獨(dú)立自主作戰(zhàn)發(fā)展為雙機(jī)或者多機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)。采用無(wú)人直升機(jī)和有人機(jī)、岸基、艦船，甚至無(wú)人直升機(jī)之間相結(jié)合，實(shí)行混合編組、統(tǒng)一行動(dòng)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同作戰(zhàn)和戰(zhàn)場(chǎng)節(jié)奏的無(wú)縫對(duì)接。

為解決無(wú)人機(jī)單機(jī)作戰(zhàn)任務(wù)能力和戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)性差的問題，2000年，美軍提出了無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的設(shè)想，并開展了協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)研究。借鑒固定翼飛機(jī)的戰(zhàn)場(chǎng)使用方式，未來(lái)無(wú)人直升機(jī)的作戰(zhàn)模式勢(shì)必也將向協(xié)同作戰(zhàn)發(fā)展。

從協(xié)同作戰(zhàn)模式來(lái)看，無(wú)人直升機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)主要分為無(wú)人機(jī)之間協(xié)同作戰(zhàn)、有人/無(wú)人的協(xié)同作戰(zhàn)。其中，無(wú)人機(jī)之間的協(xié)同作戰(zhàn)，是指通過多架無(wú)人機(jī)的配合，實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)目標(biāo)的偵察、跟蹤、打擊、攔截等任務(wù)，協(xié)同完成較為復(fù)雜的戰(zhàn)術(shù)任務(wù)。

無(wú)人直升機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)需通過協(xié)同控制系統(tǒng)，對(duì)不同任務(wù)的無(wú)人機(jī)進(jìn)行作戰(zhàn)數(shù)據(jù)和戰(zhàn)術(shù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的互通；利用協(xié)同態(tài)勢(shì)感知技術(shù)，將無(wú)人機(jī)攜帶的不同傳感器所獲取的戰(zhàn)場(chǎng)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，形成全戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的綜合描述；基于協(xié)同目標(biāo)分配技術(shù)，實(shí)時(shí)將任務(wù)目標(biāo)和任務(wù)需求分配給具有多種作戰(zhàn)約束條件的無(wú)人直升機(jī)；采用智能決策技術(shù)，依據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)變化，實(shí)時(shí)開展作戰(zhàn)任務(wù)重規(guī)劃和進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)決策。

無(wú)人直升機(jī)集群作戰(zhàn)

基于無(wú)人直升機(jī)自主和協(xié)同能力的發(fā)展，一種全新的應(yīng)用模式呼之欲出，那就是在未來(lái)無(wú)人直升機(jī)應(yīng)用方面的趨勢(shì)——集群。

面對(duì)功能單一化，成本低廉化的無(wú)人直升機(jī)集群個(gè)體，敵軍需付出其數(shù)十上百倍的防御成本，這使得無(wú)人直升機(jī)集群在未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)中具有顯著的成本優(yōu)勢(shì)和非常高的效費(fèi)交換比。未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)中，作戰(zhàn)單元數(shù)量相比作戰(zhàn)單元能力更具優(yōu)勢(shì)，將昂貴的多任務(wù)綜合化作戰(zhàn)系統(tǒng)分解為低廉的小作戰(zhàn)單元，以完美的“群狼”戰(zhàn)術(shù)形成規(guī)模優(yōu)勢(shì)，且不以某個(gè)或某幾個(gè)單元的損失而降低任務(wù)完成能力。最終，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的協(xié)同搜索、協(xié)同干擾、集群對(duì)抗和集群攻擊等作戰(zhàn)任務(wù)，并獲取戰(zhàn)場(chǎng)勝利。

關(guān)鍵技術(shù)

從技術(shù)和應(yīng)用的角度來(lái)看，自主化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化是未來(lái)無(wú)人直升機(jī)發(fā)展的3大方向。然而，目前無(wú)人直升機(jī)的主要缺點(diǎn)是缺少對(duì)突發(fā)事件的應(yīng)變能力，只能執(zhí)行預(yù)定的任務(wù)，功能單一，且智能化程度較低。未來(lái)需要利用系統(tǒng)工程、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和五性綜合設(shè)計(jì)等手段，突破無(wú)人直升機(jī)總體設(shè)計(jì)的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，如飛行控制技術(shù)、測(cè)控技術(shù)、平臺(tái)設(shè)計(jì)技術(shù)、動(dòng)力技術(shù)、任務(wù)載荷技術(shù)等，以便充分發(fā)揮不受載人條件限制的任務(wù)適應(yīng)性能力，從而可更好的滿足未來(lái)軍事作戰(zhàn)的使用需求。尤其是隨著無(wú)人直升機(jī)飛行控制技術(shù)、測(cè)控技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的突破，使無(wú)人直升機(jī)具備較高的自主飛行能力。

飛行控制技術(shù)

飛行控制技術(shù)逐步實(shí)現(xiàn)智能感知和自適應(yīng)，即不但具備按預(yù)定航路飛行、自動(dòng)起降、自動(dòng)返航能力，還要具備實(shí)時(shí)故障診斷、動(dòng)態(tài)航路規(guī)劃、自主目標(biāo)選擇及威脅規(guī)避等智能決策控制能力，并朝著集群自主控制方向發(fā)展。飛行控制技術(shù)的突破可以從以下幾個(gè)主要方面考慮：

（1）從傳感器、飛行控制計(jì)算機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及飛行控制軟件等多個(gè)方面著手，采用余度技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高可靠性的無(wú)人直升機(jī)飛行控制；

（2）針對(duì)固有的通道耦合和多輸入多輸出的特性，采用多變量控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人直升機(jī)全包線飛行控制；

（3）基于故障檢測(cè)和辨識(shí)，采用主動(dòng)容錯(cuò)控制技術(shù)，充分利用控制系統(tǒng)的功能冗余來(lái)進(jìn)行飛行控制律的重構(gòu)，提高無(wú)人直升機(jī)對(duì)故障的適應(yīng)能力；

（4）針對(duì)超視距或遠(yuǎn)程不確定的飛行環(huán)境，采用智能感知和識(shí)別，實(shí)時(shí)自主航線規(guī)劃等自主飛行和控制技術(shù)，提高無(wú)人直升機(jī)的飛行環(huán)境的適應(yīng)能力和對(duì)環(huán)境動(dòng)態(tài)變化的快速響應(yīng)能力，增強(qiáng)無(wú)人直升機(jī)的生存能力，提高任務(wù)成功率。

測(cè)控技術(shù)

測(cè)控技術(shù)應(yīng)朝著通用化、高速化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。指揮控制技術(shù)朝著開發(fā)性、互用性和公共性方向發(fā)展。測(cè)控技術(shù)的突破可以從以下幾個(gè)主要方面考慮：

（1）針對(duì)無(wú)人直升機(jī)遠(yuǎn)程、貼地飛行通信需求，采用小型化衛(wèi)通、空中/地面平臺(tái)中繼等技術(shù)，使無(wú)人直升機(jī)具有測(cè)控遠(yuǎn)程通信、衛(wèi)星通信能力，實(shí)現(xiàn)無(wú)人直升機(jī)遠(yuǎn)程跨戰(zhàn)區(qū)、貼地飛行測(cè)控能力；

（2）針對(duì)多機(jī)編隊(duì)、多機(jī)聯(lián)合作戰(zhàn)、多站交接控制的需求，采用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及目標(biāo)任務(wù)分配與規(guī)劃技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多架無(wú)人直升機(jī)、多個(gè)地面控制站之間數(shù)據(jù)傳輸與信息共享，采用多目標(biāo)任務(wù)分配與規(guī)劃技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人直升機(jī)多機(jī)聯(lián)合執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)能力；

（3）采用目標(biāo)識(shí)別與鎖定、遠(yuǎn)程低延時(shí)機(jī)動(dòng)遙控、攻擊決策與毀傷評(píng)估等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人直升機(jī)地面站遠(yuǎn)程作戰(zhàn)測(cè)控和指揮能力，以滿足無(wú)人直升機(jī)遠(yuǎn)程作戰(zhàn)需求。

其他技術(shù)

在突破飛控測(cè)控兩大關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，無(wú)人直升機(jī)技術(shù)發(fā)展還需開展平臺(tái)設(shè)計(jì)技術(shù)、動(dòng)力技術(shù)、任務(wù)載荷技術(shù)等方面進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究。

（1）平臺(tái)設(shè)計(jì)技術(shù)由“以平臺(tái)為中心”向“以任務(wù)為中心”轉(zhuǎn)變，并充分考慮作戰(zhàn)使用的特殊要求，大量采用新材料和新技術(shù)，平臺(tái)性能不斷提升。

（2）動(dòng)力技術(shù)朝著發(fā)動(dòng)機(jī)功重比更高，耗油率更降低，可靠性更高，使用維護(hù)成本更低發(fā)展。

（3）任務(wù)載荷技術(shù)朝著高精度化、小型化、綜合化、數(shù)字化方向發(fā)展。

展望

無(wú)人直升機(jī)作為未來(lái)“無(wú)人化”作戰(zhàn)的利器，已經(jīng)引起各國(guó)重視。目前，為滿足未來(lái)軍事化系統(tǒng)化作戰(zhàn)和未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)“零傷亡”的需求，世界研制無(wú)人直升機(jī)的主要國(guó)家都已制定了相應(yīng)的發(fā)展路線，大力發(fā)展具備作戰(zhàn)時(shí)效強(qiáng)、戰(zhàn)場(chǎng)干擾、戰(zhàn)場(chǎng)迷惑、低成本獲取高收益等功能特點(diǎn)的無(wú)人直升機(jī)。最終，無(wú)人直升機(jī)自主作戰(zhàn)、協(xié)同作戰(zhàn)和集群作戰(zhàn)必將主導(dǎo)未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)。未來(lái)，隨著無(wú)人直升機(jī)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、飛控技術(shù)和測(cè)控技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的突破，特別是無(wú)人直升機(jī)集群技術(shù)的逐漸成熟，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在無(wú)人直升機(jī)上的廣泛應(yīng)用，無(wú)人直升機(jī)定會(huì)發(fā)揮其獨(dú)特的魅力，在多用途、自主化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化等道路上越走越遠(yuǎn)，在軍事應(yīng)用領(lǐng)域得到更為廣泛的應(yīng)用空間。