無人機：“不怕摔”和“不心疼”的空中勇士

一段時間以來，“無人機”成了熱點話題，在國外的各種軍事沖突中，它的角色越來越重要。預算充足的國家，大、中、小型無人機輪番上陣；預算不太充足的，則把用來拍照娛樂的家用多旋翼無人機都派上了戰場。

什么是無人機？

“無人機”，是無人駕駛飛機的簡稱，英文是Unmanned Aircraft Vehicle，縮寫為“UAV”，聽起來像“呦哎喂”，是不是很好記？

從戰爭走向天空的那一刻起，各種飛行器就面臨著一個共同問題：生存性。于是，飛機飛得越來越快，越來越高；可探測性越來越小；掛的各種電子戰設備越來越高端……同時，價格也越來越貴。無人機的出現，提供了解決問題的另一個思路：零傷亡，不怕摔；摔得起，不心疼。

首先我們來說說“零傷亡、不怕摔”。這很好理解，即無人駕駛嘛。

有人駕駛的飛行器，人在座艙里操縱它執行起飛、降落、保持姿態、機動等動作去完成飛行任務，無人機是如何做到這一點的呢？

無人駕駛的秘密：如何在天空中自由翱翔

無人機操控方式：人在回路

無人機的操控方式分為兩種，一種是人在地面通過無線信號遠程操作，專業的說法是“人在回路”，這個回路是自動控制原理中的術語，意思是“給命令—執行命令—檢查執行情況—糾正偏差”形成一個閉合的回路，使命令得到準確執行而不會越偏越遠。

人在回路的方式，相當于把駕駛艙挪到了地面，簡單來說就像遙控航模飛機，再形象一點就是——放風箏。

風和日麗的假日，人們會在草坪上放飛風箏，長長的線牽著它在空中飄曳，花式風箏高手會嫻熟地展示多線操縱的技巧，讓風箏飛出各種眼花繚亂的特技。

無人機也像風箏一樣，只不過它的“線”是看不見的無線電波。這個和光速一樣快的電磁信號承載著操縱者與無人機間的對話，讓它像“意念”控制的“精靈”一樣，執行各種難以完成的任務。

無線電技術伴隨了無人機的整個發展歷程。最初的無線電遙控信號限于電子技術水平，承載的信息量少而且容易被干擾，早期的無人機失控率特別高，大多作為靶機應用。

隨著無線電技術的快速發展，無線電波承載的信號量越來越大，我們開始用“數據鏈”這一概念來形容無線通信和控制，無人機飛得越來越遠，甚至可以通過衛星中繼，跨越地球表面的曲率限制，飛到世界任何一個角落。美國的戰略無人偵察機RQ-4，極限飛行距離達到約25000千米，它的“全球鷹”綽號最能體現這一特點。

自主程序控制：計算機當飛行員

無人機的另一種操控方式，就是完全自主的程序控制，“飛行員”換成了專用的計算機——自動駕駛儀，根據任務設定自動執飛。除此之外還有混合模式，在需要人進行決策的情況，地面操作人員可以隨時介入“回路”。

不倒翁與陀螺儀：保持平衡的藝術

無論哪種操控方式，都離不開無人機里的“不倒翁”——基于陀螺儀的自動駕駛系統。無論你怎么推不倒翁，待你松手，它總能晃晃悠悠地擺回原來的姿態。這是一個最簡單的穩定系統，對擾動有恢復能力。你要試著把不倒翁倒立一下，那它就是反面案例了——它一定會倒。

陀螺儀的原理就像我們小時候玩的陀螺一樣，你只要讓它一直轉，它就不會倒。它維持原有角度狀態的趨勢（就是慣性）被用于姿態檢測，通過各種手段測量陀螺角度變化即可得知飛機的姿態改變情況，作為上文提到的控制回路中“檢查執行情況”的關鍵部分，感知姿態偏差后，它通過合適的算法（專業術語叫“控制率”）通知執行機構糾正偏差，即可保持穩定的飛行姿態。

一臺最基本的自動駕駛儀，需要3個陀螺儀測量飛機的俯仰、滾轉、航向角速度，3個加速度計測量高度、速度、偏航數據，有了這6個自由度的閉環控制，飛機就可以基本準確地按照設定的飛行線路來執行任務了。

經濟實惠的天空戰士：以彩虹無人機為例

說完“零傷亡、不怕摔”，再來說說“摔得起、不心疼”。

以國產的“彩虹”無人機為例，一整套的彩虹-4無人機系統，包括一套地面控制站設備，3至4架無人機和相關設備、武器。這樣一套系統的價格大約只相當于一架F-16戰斗機的五分之一，那些相對貧窮、一分軍費掰成兩半花的中小國家也完全買得起、用得起。

彩虹無人機使用的技術和設備成熟簡單，一架彩虹無人機可以在一個月內飛行500小時，每次執行完任務返航后，只需經過半小時的加油和檢查又可再次出動。該機的機體壽命達數千飛行小時，這樣買一架飛機的錢平均下來是不是很便宜？

未來的大規模高技術、高強度戰爭中，無人機一定是消耗品。只有擁有足夠的數量，敢打敢摔，才能在戰場上有所作為；如果無人機過于昂貴，被主人當成寶貝舍不得用，舍不得摔，這仗必然打不好。

關于無人機與現代戰爭還有很多有趣的知識，我們下月接著聊。