无人战机的装备技术与发展*

李　旻

(海军驻武汉438厂军事代表室　武汉　430060)



无人战机的装备技术与发展*

李旻

(海军驻武汉438厂军事代表室武汉430060)

摘要无人机从过去主要是执行空中侦察、战场监视和战斗毁伤评估等任务的作战支援装备，升级成为能执行压制敌防空系统、对地攻击，甚至可以执行对空作战任务的主要作战装备之一。文章概述了无人战机技术、无人战机系统。最后论述了无人战机的装备技术与发展分析。

关键词无人战机； 装备技术； 发展

Class NumberTN97

1　引言

随着空战武器和一体化防空系统的飞速发展，靠有人驾驶飞机在未来战场执行空中格斗、对地轰炸与攻击，所冒的风险更大，代价更高，战争损耗与政治风险将难以承受。而无人作战飞机的出现将一改过去在战场上主要充当辅助角色的状况，其担负的任务也从战场侦察和监视扩展到海域巡逻、反潜战、对舰(地)攻击、电子干扰、通信截听、目标精确定位、中继通信等领域，甚至扩展到压制敌防空系统、战区空中导弹防御、对空(地)作战任务。本文就无人战机技术、无人战机系统、发展动向和发展分析等，作进一步的探讨[1]。

2　无人战机技术

目前，世界主要军事强国已着手研究和评估无人作战飞机的军事效用和实战价值，并投巨资探索论证各种方案，发展各类无人作战飞机[2]。

2.1特点

1) 以任务为中心设计。无人作战机设计的最大特点是，它可以主要以任务为中心来设计，而不用考虑人的因素。

2) 结构简单，系统复杂。在结构上比较简单，可以采用模块式设计，以便更换任务组件。无人作战飞机整个系统却比较复杂，其机载系统包括信息存储与传输系统、信息感知与信息对抗系统、任务规划与管理系统、飞行器飞行控制与管理系统、能源管理系统、突防系统、自主起飞着陆系统等。

3) 可在危险环境作战。面对一些必须去执行的危险系数极大的工作，可以交给无人机去执行，这样就不存在飞行员丧命的风险。

4) 使用费用降低。无人作战飞机由于不需要座舱、显示器、环境控制和防护救生系统，费用会低一些。

2.2功能

海军无人战机的功能主要包括：突防打击，突防情报，监视和侦察，信情报搜集，子发报搜集，空中格斗，空中电子攻击，敌防空系统压制，近距离空中支援，核、生、化和放射性武器探测。

1) 突防打击。无人战斗机的机身可以设计成隐身结构，便于执行突防打击任务，其低截获概率战术数据链对无人机的突防打击应用很重要。无人战斗机还具备两个优点：航程更远和没有人员生命危险。例如，在不进行空中加油的情况下，无人战斗机的飞行距离是F-35C战斗机1400海里的两倍以上。

2) 突防情报、监视和侦察。无人战斗机更适合用于执行突防打击任务而不是情报、监视和侦察任务，因为所搜集到的信息要么必须储存到无人机脱离威胁环境后再进行处理，要么通过通信链发回地面，而这样无人机就容易被敌人探测到。

3) 通信情报搜集。信号情报可分为两类：通信情报(COMINT)和电子情报(ELINT)。通信情报是被动搜集情报，所搜集到的数据产品需要进行人工分析，对无人机来说，数据产品必须以高数据率(20Mb/s)发送给地面分析员，或储存到返回基地后再处理。

4) 电子情报搜集。电子情报主要通过被动获取雷达信号来搜集。电子情报是突防飞机用以自我保护的早期预警雷达的重要组成部分。无人机的机上处理系统可用于探测、识别和定位电子情报发射源。与原始信号数据不同，电子情报发射机的特征和位置可机外传送。这就大大减少了将情报传送到地面站所需之主动发射信号功率，因为其数据率通常将小于100Kb/s。如果原始信号数据必须在机外分析(如有时搜集到不明类型的发射源发射的信号时)，那就要储存到返回时再分析，只有发射机的特征和位置才能实时传送。

无人战斗机可用于搜集电子情报，因为所需数据率和主动发射信号比通信情报低。例如，诺斯罗普格鲁曼公司为包括RQ-4B全球鹰和捕食者在内的无人机研制了各种机载信号情报载荷(ASIP)传感器和LR-100 电子情报传感器。

5) 空中格斗。无人机可用于执行空对空作战任务，如攻击机动性不强的高价空中目标，如轰炸机或情报、监视和侦察飞机。将无人机用于空中格斗的最佳方式是与有人驾驶飞机组成联合编队。诸如海军的F-35等有人驾驶飞机可带领无人机实施作战，并为无人机的武器使用进行指导。

6) 机载电子战。无人战斗机的隐身性能使其能接近威胁并出其不意地发动电子攻击。无人机可以用于在高威胁环境中执行某些特殊的攻击任务，以便充分发挥其隐身优势来发动突然袭击。

7) 压制敌防空系统。无人战斗机的隐身性能使其能够接近敌防空系统。这有助于缩短攻击链和提高压制成功率。装载了武器系统、具备有限电子攻击能力的隐形无人战斗机将具有能接近目标和没有人员危险的优势。

8) 近距离空中支援。目前，有人和无人机系统都能执行近距离空中支援任务。例如，MQ-9死神无人机可执行近距离空中支援任务。

9) 核、生、化和放射性物质探测与跟踪。无人机可用于探测核、生、化和放射性威胁。探测任务可能在这些武器使用前或使用后实施。使用后要比使用前更容易探测到。例如，在敌实施攻击后立即飞过可疑区域上空的污染层来搜集样本，或通过传感器在远处分析被污染空气的成份，就能探测出是否有这类物质并对其进行跟踪。

3　无人战机系统

3.1海军垂直起降无人机系统[3]

广域海上监视无人机是岸基无人机，海军无人战斗机将从航母上起降，而MQ-8B火力侦察兵垂直起降无人机则能在各种舰船上起降，从而使这些舰船也具备无人机优势。火力侦察兵”是为滨海战斗舰而研制的，专门用于支援反水雷、水面战和反潜战等任务。装有激光指示器光电系统和小型海面搜索雷达的MQ-8B也能为各种水面舰只提供超视距海上监视支援。此外，火力侦察兵也能携带少量武器系统。武装型火力侦察兵可用于拦截一些小型舰船。

A160T 蜂鸟无人机是美国国防高级研究计划局和波音公司联合开发的垂直起降无人机项目，计划在近期内进行试飞。这种无人机比火力侦察兵大，其足迹与MH-60直升机相当，飞得更高，载荷也更大。飞得更高可让“蜂鸟”具备更远的视距，载荷更大可让其携带更多的传感器和武器系统。

3.2海军小型战术无人机系统

美国海军和陆战队的小型战术无人机/二级无人机计划的目标是为战术机动决策提供持续情报、监视和侦察支援，为海军舰只和陆战队地面部队提供保护。对海军而言，它将是其它作战能力更强的战术无人机的补充。它能从条件简陋的甲板上发射和回收，所以它能为一些无法使用较大无人机系统(如火力侦察兵)的舰只提供支援。扫描鹰就是这种小型战术无人机的后选机种；它具备长航时能力和一定的情报、监视和侦察能力，可从许多舰船上发射和回收。

3.3非隐形航母舰载无人机系统

死神和复仇者的体积小于E-2C 鹰眼，因此适合装备航母，但要对其机翼和着陆装置进行改进以承受起飞弹射器和着陆挂钩的巨大压力，垂直稳定装置的尺度和位置或许需要调整并加装尾部挂钩。

虽然海军隐形无人战斗机也具备同样的能力，但非隐形攻击平台的引进和使用成本将更低。海军可混合使用隐形和非隐形舰载无人机编队来满足其任务需求。

3.4复仇者、雷神、X-47B、梭鱼、神经元件无人机等

1) 通原用子公司的复仇者。这款翼展20.1m、重8255.5kg的由通用原子公司自己投资研制的捕食者C，用于无人舰载监视与打击系统(UCLASS)。

2) 波音公司的X-45A。该机于2002年首飞，翼展14.9m，重5529kg，在DARPA/美国空军2006年完成的项目中演示了对敌防空系统的自动压制功能。

3) 法国/英国的未来空战系统。BAE系统公司和达索公司正领导英法两国工业界合作开展一项为期2年、价值3亿多美元的联合无人作战飞机验证机的可行性研究，该验证机或将在2020年左右首飞，这一项目还有可能推动双方共同开发2030年左右服役的未来空战系统。

4) BAE系统公司的雷神。该机由英国独立研制，BAE系统公司设计制造，耗资2.9亿美元，重约8164.8kg。

5) 诺斯罗普·格鲁门的X-47B。这款翼展18.9m、重19958.4kg的无人作战飞机。

6) 美国海军的UCLASS。美国海军的UCLASS，14个小时的续航时间、保持距母船2222公里范围内持续监视能力、携带453.6kg弹药飞行3704公里等。

7) EADS的梭鱼。该机翼展7.2m，重3250kg。

8) 达索公司的神经元。该机重7030.8kg。

4　发展动向

1) 美军计划在2019年之前将基于无人机的战斗空中巡逻圈数量增加百分之五十。据美国《空军杂志》网站2015年8月18日报道：2015年8月17日，美国国防部发言人、美国陆军中校乔·修尔斯(Army Lt. Col. Joe Sowers)透露，美国国防部正在最终确定一项规划，是使美军基于无人机的战斗空中巡逻(CAP)圈的数量在未来四年内(在2019年之前)增加50%，达到90个。其中，美国空军占60个，美国陆军占10～20个(依托MQ-1C“灰鹰”无人机建立)，美国特种作战司令部占不多于10个，依托政府拥有飞机而合同商操作飞机模式建立的约占10个。其中、政府拥有飞机而合同商操作飞机的模式将只执行情报、监视与侦察任务，而不会执行空中打击任务[4]。

与目前的数量相比，美国空军的这种CAP圈的数量有所减少，而美国陆军、特种作战部队和合同商操作的数量有所增加。美国空军在2014年实现了其原定的能力目标——可建立65个基于无人机的CAP圈。但是为了缓解其无人机部队人手不足和工作负荷太高的状况，该军种一方面努力补充人力资源，另一方面提出将其CAP圈数量由65个减少到60个，其中后一计划最近获得了美国国防部的批准。

2) 美导弹防御局研发激光无人机项目。据俄罗斯卫星网2015年8月18日和美国战略与预算评估中心8月17日综合报道：美国防部导弹防御局(MDA)正在制定计划，欲开发一种高空长航时无人机，用来装备可击落弹道导弹的紧凑型电驱动激光器[5]。

最开始美国防部利用一架波音747飞机作为机载激光器测试平台(ALTB)搭载一名机组人员和化学氧碘激光器。2012年美国防部因财政问题搁置该机，中止了长达15年的ALTB项目。

目前美国防部正在重启ALTB项目，并计划利用无人机来落实这项技术。

虽然计划改变，但面临的技术和战术挑战仍然存在：飞机在发射激光武器之前，需要足够接近敌方弹道导弹，此时极易被对手击落。

ALTB首次提出时即存在许多悬而未决的问题。但MDA局长詹姆斯·赛林称，本次将在知识增长的基础上实行一种渐进式方案。

赛琳承认项目仍处于起步阶段，有大量工作需要展开。据之前的报道，MDA将在2018或2019年之前进行试验并评估备选方案，从中挑出最有前景的技术，然后在2021年左右使用无人机完成低功率激光器的演示验证。

美国战略与预算评估中心(CSBA)的一名激光专家认为美国可在五年内开发出无人机搭载激光武器的技术。他认为ALTB的概念并不是恢复曾被搁置的机载激光器项目。

3) 美海军在2015年9月份对特里同无人机展开作战评估试验。据英国《国际飞行》网站2015年8月20日报道：美海军计划在9月份对诺斯罗普·格鲁曼公司研制的MQ-4C“特里同”高空长航时无人机开始作战评估，为该无人机进入低速率试生产阶段铺平道路[6]。

试验将在马里兰州帕图森河的美海军航空站进行，预计持续两个月。如果试验成功，美海军计划在2016年第二季度授予诺斯罗普·格鲁曼公司特里同无人机初始生产合同。

美海军航空系统司令部(NAVAIR)特里同项目经理伯克称，根据项目进度表，美海军计划在2018年宣布该无人机具备初始作战能力。

当前进展特里同无人机的电磁兼容测试近期已经展开。无人机目前已进入帕图森河航空站的消声室接受一系列测试，时间大约持续8周，以确保安装的系统不会互相干扰。

据NAVAIR称，这是首次对无人系统从消声室外进行操控。

除了美海军，澳大利亚皇家空军(RAAF)是特里同无人机仅有的客户。RAAF将采购7架“特里同”无人机，补充其P-8巡逻机机队。

4) 俄罗斯正在开发的新型无人机可捕杀F-35战机。据英国《国际飞行》网2015年8月27日报道：俄罗斯无线电子设备制造商“无线电电子技术”联合集团(KRET)在2015年莫斯科航展上展出一架无人机新模型。据该公司副CEO米赫耶夫称，这是俄罗斯联合飞机制造公司(UAC)正在开发的一款可捕杀F-35战机的高级军用隐身无人机。无人机采用的是高度集成的电子战系统，能够躲过雷达的侦察[7]。

作为分包商，KRET集团负责为该项目提供基础通信、雷达、电子战和自卫系统以及地面控制站。

米赫耶夫称，KRET集团当前正在参与两个新型无人机项目，一个处于研制阶段，另外一个处在概念阶段。他没有透露项目及负责的设计局名称，但确认了新无人机的部分关键性能。

米赫耶夫称，设计者引入俄罗斯和美国的相关技术，在此基础上开发出与中国“神雕”无人机相似的可侦察隐身飞机的能力。

该机旨在利用X波段和超高频雷达来探测美国的低可探测性战斗机，特别是F-22、F-35战斗机及B-2隐身轰炸机。另外还具有空中侦察能力。

KRET提供的一种高度集成的电子战系统，不仅使无人机拥有可对抗敌方空空导弹的电磁保护罩，还可使飞机对雷达隐身。

无人机外形酷似诺斯罗普·格鲁曼公司生产的舰载X-47B演示验证机，但在机翼两侧各增加了两个升力风扇以及垂直安定面。

米赫耶夫称，无人机的航电、雷达和电子战系统全部来自为苏-35多用途战机和KA-50武装直升机生产的元器件。KRET公司也参与了T-50战机的大量工作。

该无人机项目是一种航展营销手段，抑或是一个成熟的开发项目，还有待后观。

5) DARPA研发小精灵无人机用于分布式空中作战。据DARPA网站2015年8月28日报道：美国国防高级研究计划局(DARPA)计划研发小精灵(Gremlins)无人机，执行更加高效、成本低廉的分布式空中作战任务。该无人机将可从较大型飞机上投放，执行完任务后实现空中回收；是一种可重复使用的无人机，每架无人机预期可执行约20次任务[8]。

小精灵无人机的预期使用寿命大约为20次，与现有导弹和传统飞机相比，在设计及使用上具有一些优势：既无需像导弹一样，执行完一次任务就抛弃整个机身、引擎、航电设备和有效载荷；也无需如当前服役年限达数十年的可重复使用系统那样，带来高额的维修和任务成本负担；如果能如预期利用现有技术，并且仅对当前飞机提出适当的调整要求，小精灵飞机将具备较高的效费比。

小精灵项目将重点关注安全、可靠地从空中投放和回收大量无人机的技术；还将研究新的作战能力、空中作战体系以及潜在的成本优势。项目计划探索大量技术领域，包括：(1)投放和回收技术，设备及飞机集成概念；(2)低成本、有限使用期的机身设计；(3)高保真度分析，精密数字飞行控制，相对导航和位置保持。

6) 无人机蜂群作战将成为未来军事作战的新趋势。军事航空航天电子学网站2015年9月22日报道：团队作战是现代军事学说的一个核心组成部分。然而，当考虑无人机的作用时，通常只考虑单架无人机的作用，而非将其作为一个团队成员来考虑其作用。

DARPA并不是唯一一家寻求无人机蜂群技术的机构。目前，还有许多军方机构正在努力研制利用无人机向敌人开展蜂群式进攻的能力。

7) 俄媒称目前仅美以有真正攻击无人机中俄还在追赶。俄罗斯军事观察网12月12日发表题为《俄罗斯正重建空天力量体系中的薄弱环节》的报道称，俄罗斯军队2016年将开始接收新型超远程无人机。它们将进入东部军区无人机分队服役。早前曾有媒体报道称，航程达1000公里的先进无人机将在2016年装备部队[9]。

专家推断，这指的是重量约为1t～20t的重型攻击无人机。这类重型机可搭载数枚炸弹和空对地导弹。俄罗斯军队目前还没有可进行远程侦察及攻击的先进无人机。

俄国防工业综合体自21世纪伊始就启动了此类无人机的建造工作。俄空天力量体系中的这一薄弱环节预计将在2020年前被完全填补。

5　发展分析

无人作战机的装备技术的发展趋势：推进系统的选择与发展、机载通信系统的发展、武器和设备的小型化、生存能力的考虑、无人作战飞机的保障与维修、无人作战飞机的训练[10]。

1) 推进系统的选择与发展。在无人机推进系统方面，目前正处于研究阶段的可用于无人机的新概念动力系统很多，其中对未来无人机发展最具影响力的新型动力系统可能是脉冲爆震发动机和电推进系统。

脉冲爆震发动机是一种利用间隙式或脉冲式爆震波产生推力的新概念吸气式发动机，一般由进气道、爆震室、尾喷管、推力壁、爆震触发器、燃料供给和喷射系统及控制系统组成。脉冲爆震发动机独特的工作原理决定了它具有其它发动机无法与其比拟的优势，主要表现在：循环的热效率高、由于没有压气机、涡轮等转动部件，其结构简单，重量轻，推重比大，比冲大、耗油率低、工作范围宽，可在M=0～10t、飞行高度H=0～50km飞行。

2) 机载通信系统的发展问题。无人机机载通信系统未来的发展趋势是提高数据率，这主要依赖于红外通信系统和光学通信系统的发展。光学通信系统以激光为基础，它所提供的数据率要比红外通信系统的最大值还要大两到三倍。尽管激光通信系统的数据率要远远高于红外通信系统，但是红外通信系统未来仍然将在很长一段时间内存在，因为红外通信系统能够在各种气象条件下工作。

3) 武器和设备的小型化。在机载武器系统方面，将会采用最先进的空对空和空对地武器，使用非常小、非常灵巧的炸弹和导弹，使有效载荷能力最优化，从而在同样的重量下，其破坏能力将比现在增加10倍。

4) 生存能力的考虑。飞行控制系统、推进系统和操作训练方面的失误是造成无人机事故的主要因素，估计要占整个事故的75%，所以提高无人机的可靠性和生存性主要从这三个方面入手。低可靠性和低生存性会导致无人机损失率和维护费用的增加，因此在未来无人作战飞机的设计中，要权衡飞行控制系统、推进系统、使用训练与无人机的可靠性和生存性之间的关系，争取在费用和性能的折衷上达到平衡。否则就会出现为了节省费用而使无人机的可靠性变得很低，而一旦无人机失事则在费用上更不合算。

5) 无人作战飞机的保障与维修。无人机系统的保障工作包括使用保障与维修保障两大类。在使用保障方面，无人机系统与有人驾驶飞机的主要区别是，它不只包括飞机本身，还包括任务控制站。因此，飞机和任务控制站的使用保障问题都应考虑到。在维修保障方面，大多数无人机常常几个月、甚至几年都保存在仓库中，无人作战飞机甚至能贮存10年以上，因而外场使用维修时间所占比重明显减小，从而大量节省人力、物力与材料消耗，降低了使用和保障费用。无人作战飞机的使用和保障费用有望比目前的战术飞机降低50%～80%。

6) 无人作战飞机的训练。目前，对无人机系统操作员的要求比一般的飞行员还要高。无人机同有人驾驶飞机等其它平台一起协同作战的次数今后会越来越多，这就要求无人机系统操作员除了要对无人机操作非常熟悉外，还要了解其它飞行平台的操作飞行特点。

6　结语

无人机从过去主要是执行空中侦察、战场监视和战斗毁伤评估等任务的作战支援装备，升级成为能执行压制敌防空系统、对地攻击，甚至可以执行对空作战任务的主要作战装备之一。无人作战飞机不仅会在未来战场上与有人战斗机并肩作战，甚至在某些条件下还有可能替代有人战斗机执行作战任务，从而成为未来空中作战的主力航空武器装备[11]。

参 考 文 献

[1] 杨遵，雷虎民，唐治理.基于作战效能的无人机航路规划研究[J].电光与控制，2009，16(11)：14-18.

[2] 杨遵.无人作战飞机自主控制体系结构与航路规划研究[D].西安：空军工程大学，2007.

[3] 曹璐.UCAV侦察/打击一体化自主控制关键技术研究[D].西安：西北工业大学， 2011.

[4] 美军计划在2019年之前将基于无人机的战斗空中巡逻圈数量增加百分之五十[N].每防务快讯，2015-08-21.

[5] 美导弹防御局研发激光无人机项目[N].每防务快讯，2015-08-24.

[6] 美海军计划在9月份对“特里同”无人机展开作战评估试验[N].每防务快讯，2015-08-26.

[7] 俄罗斯正在开发的新型无人机可捕杀F-35战机[N].每防务快讯，2015-09-01.

[8] DARPA研发“小精灵”无人机用于分布式空中作战[J].每防务快讯，2015-09-02.

[9] 无人机蜂群作战将成为未来军事作战的新趋势[N].每防务快讯，2015-09-28.

[10] 俄媒称目前仅美以有真正攻击无人机中俄还在追赶[J].每防务快讯，2015-12-18.

[11] 郭昊，周德云，张堃.无人作战飞机空战自主机动决策研究[J].电光与控制，2010，17(8)：28-32.

[12] 任宏光， 刘颖.无人作战飞机侦察打击一体化武器系统发展[J].飞航导弹，2009(6)：47-49.

*收稿日期：2015年10月10日,修回日期：2015年11月27日

作者简介：李旻，男，工程师，研究方向：舰船导航工程。

中图分类号TN97

DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2016.04.006

Equipment Technology and Development of Drones

LI Min

(Navy Representative Office in Wuhan 438 Factory，Wuhan430060)

AbstractUnmanned aerial vehicle is mainly from the past to perform aerial reconnaissance， battlefield surveillance， and battle damage assessment tasks such as operational support equipment， upgrade become able to carry out suppression of enemy air defense system， ground attack， and even can be performed on one of the main combat equipment of air combat mission. The article summarizes the drone technology， unmanned aircraft system. Finally discusses the drone equipment technology and development of the analysis.

Key WordsUCAV, equipment technology, develop