日益復雜的戰(zhàn)場環(huán)境要求提高單兵的綜合作戰(zhàn)能力。因此，必須利用新技術(shù)發(fā)展新武器以順利完成作戰(zhàn)任務。隨著人工智能、傳感技術(shù)、運動控制技術(shù)的快速發(fā)展，世界各國都開始競相開發(fā)研制遙控式、半自主式或自主式的單兵可攜帶的微小型無人機，并逐步裝備部隊?？梢灶A見，微小型無人機在未來的戰(zhàn)爭中將會展露鋒芒，發(fā)揮巨大的作用。
微小型無人機的研制熱潮始干上世紀末，其領頭羊是美國。之后，隨著對其軍事價值的認同，許多國家，如以色列、英國、法國、德國、瑞典、加拿大等相繼投入研制。無人機已在本世紀的阿富汗戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭中，卓有成效地執(zhí)行了多種軍事任務，顯示了其廣闊的軍事應用前景。
各國研制情況
目前國外微小型無人機的研究正在緊鑼密鼓地進行，從研制類型來看，主要分3類：旋翼式無人機、固定翼式無人機和撲翼式無人機。
旋翼式無人機
旋翼式無人機的最大特點就是能夠垂直起飛和降落，具有很強的機動性和可操作性，便于操作員進行控制和偵察，因此具有很好的發(fā)展空間。
美國研制的OAV無人機是一種可用背包攜帶的超小型全自主垂直起降的函道式無人機(即螺旋槳在圓形通道內(nèi)，這種設計可保護螺旋槳免受外部氣流干擾)，能夠在任何時間(晝夜)、任何戰(zhàn)場天氣條件下作戰(zhàn)，可在未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)(FCS)的無人車上自主起飛、降落及加油，用于近距離偵察，幫助FCS作戰(zhàn)小分隊的指揮員了解障礙物后面及附近的情況。在城市作戰(zhàn)中，OAV無人機可以飛到建筑物頂上的一個角落里，停下并利用傳感器觀察樓下的情況，這樣就可以避免指派士兵進行危險的偵察和攻擊活動。
其直徑23cm，系統(tǒng)質(zhì)量1．8kg，續(xù)航時間1小時，巡航速度大干93kin／h，發(fā)動機功率900W，發(fā)動機質(zhì)量250g。
OAV無人機有3種大小不同的尺寸，可根據(jù)所執(zhí)行的任務、航程和有效載荷選擇具體的尺寸。
德國EMT公司研制的“扇鳳機”無人機執(zhí)行任務半徑超過500m，續(xù)航時間超過15分鐘，起飛質(zhì)量約為750g，翼展小于50cm。它能夠垂直起降，采用共軸雙電機驅(qū)動雙螺旋槳提供動力。
加拿大研制出更具特色的四旋翼無人機，其直徑70cm，質(zhì)量lkg。它用4個電機驅(qū)動4個螺旋槳，能提供2kg的升力，其中2個螺旋槳是反槳，以抵消另外1個螺旋槳的扭矩。其靠遙控器控制幾個電機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)直行、轉(zhuǎn)向和升降，具有飛行穩(wěn)定性強、操控簡單等特點，應用前景廣闊。
2005年1月，美國霍尼韋爾公司進行了函道式鳳扇小型無人機的飛行試驗。該無人機高56cm、直徑35．5cm、質(zhì)量2．2kg。
霍尼韋爾公司還在進行一種直徑為33cm的自主式“監(jiān)視”無人機的飛行試驗。這種無人機可由一名步兵背負攜帶，使用封裝在外罩內(nèi)的垂直定向螺旋槳。這種函道式螺旋槳使氣體穿過外罩進行起飛和垂直著陸。
“金眼”無人機是由美國極光公司開發(fā)酌一種垂直起落無人機，采用函道式鳳扇發(fā)動機，既能像直升機那樣垂直起落，又能夠傾轉(zhuǎn)機翼使無人機采用水平飛行模式。“金眼”有兩種型號——“金眼”100和“金眼”50。“金眼”100的翼展長為2．7 4m，最大速度達到296km／h。“金眼”50的翼展為1．52m，最大速度達185km／h。
固定翼式無人機
美國研制的固定翼式無人機，大型的包括“捕食者”、“全球鷹”，小型的有“大烏鴉”、“黑寡婦”、“龍眼”、“掃描鷹”，“沙漠鷹”等等。在伊拉克和阿富汗的作戰(zhàn)中，美空軍使用“捕食者”完成了各種偵察、情報、監(jiān)視任務，同時“捕食者”還被用來執(zhí)行低空支援、火力打擊等任務。而諸如“沙漠鷹”，“大烏鴉”等一類的小型無人機，在實戰(zhàn)中主要負責引導部隊發(fā)現(xiàn)、跟蹤、摧毀敵方目標。小型無人機可使地面部隊在距敵軍很遠的地方完成任務，增大了兩軍之間的對峙距離，大大減少了美陸軍在作戰(zhàn)中的傷亡。
1999年，美國的航空環(huán)境公司研制出了“黑寡婦”固定翼式微型無人機。該機是直徑15cm的圓盤形，采用輕木結(jié)構(gòu)，螺旋槳驅(qū)動。最大起飛質(zhì)量60g，最大載荷量7g，翼展15cm，續(xù)航時間22分鐘。
以色列IAI公司研制的“蚊式”偵察機翼展為33cm，質(zhì)量為250g。另一種“蚊式”1．5偵察機質(zhì)量比其大2倍，翼展同為33cm。這兩種“蚊式”偵察機都可以輕易地放入步兵的背囊中。兩種偵察機續(xù)航時間均為1小時，并能將拍攝的圖像實時傳送回地面指揮所。其主要用途是偵察樓房和軍事設備內(nèi)的情況。
“龍眼”無人機由位干弗吉尼亞州匡提科的海軍陸戰(zhàn)隊戰(zhàn)斗實驗室研制，由位于加利福尼亞州蒙羅維亞的航空環(huán)境公司制造，主要為地面部隊提供空中觀察信息，目前正在伊拉克使用。
“龍眼”無人機質(zhì)量2．3kg，通過手持發(fā)射，可以重復使用。翼展約1．1m，飛行高度91>152m，時速約56km／h，續(xù)航時間為30>60分鐘。該無人機裝備的可以拆換的載荷，自動駕駛儀和推進系統(tǒng)都來自商用現(xiàn)貨。地面控制站使用1臺加固的商用現(xiàn)貨膝上電腦。每個“龍眼”系統(tǒng)包括3架無人機和1個地面控制站。
該無人機發(fā)射后，按照事先編奸的gps路徑飛行。一旦進入目標區(qū)域，就會使用自身攜帶的傳感器收集信息并將圖片傳回到地面控制站。
海軍陸戰(zhàn)隊士兵可以用背包攜帶“龍眼”無人機。2名士兵組成一個小組能夠攜帶無人機，4．5kg的地面控制站和備用電池徒步執(zhí)行任務。“龍眼”可以被應用在城市作戰(zhàn)環(huán)境中，也可以在執(zhí)行掩護任務時提供路徑偵察。
在伊拉克戰(zhàn)爭中，美軍首次裝備了“沙漠鷹”無人偵察機，其能出色地完成空中觀測任務，特別是能探測基地周邊來自便攜式火箭發(fā)射器與導彈的威脅，在戰(zhàn)場中發(fā)揮了巨大的作用。它由美國洛基德公司的一個超絕密項目組“臭鼬鼠工作組”研制。該無人機起飛后按照機載計算機預先輸入的飛行航線飛行。利用全球定位系統(tǒng)提供精確的定位信號，計算機根據(jù)定位信號修正航線，實現(xiàn)精確制導。無人機上的觀測系統(tǒng)實時地將觀測到的圖像傳送給操作人員，當發(fā)現(xiàn)值得注意的目標時，操作人員就會發(fā)出無線電引航信號，使無人機接近目標，并在目標上方緩慢盤旋，拍攝大量照片之后返回基地。
“大烏鴉”無人機由加利福尼亞州的航宇環(huán)境公司生產(chǎn)，是“指針”無人機的縮小型，供部隊排級單位使用。該無人機質(zhì)量2．72kg，使用電池驅(qū)動，可攜帶紅外攝像機，續(xù)航時間為90分鐘。每套系統(tǒng)包括1個地面控制中心和3架無人機。
由波音公司與英思圖集團共同研制的“掃描鷹”自主無人機(uav)完成了15．2小時的飛行，成功地驗證了其長時間耐久飛行的能力。
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長時間持久飛行是“掃描鷹”無人機的最重要特征之一，其能夠持續(xù)飛行15>48小時。“掃描鷹”的另一個特點是具有包括慣性穩(wěn)定平衡環(huán)支撐的攝像機在內(nèi)的標準載荷。攝像機具有充分的全景、傾角和放大(PTZ)功能，可使其更奸地跟蹤和攝錄目標。操作員可在地面，移動車輛或小型海上艦艇上操縱該無人機。根據(jù)客戶需求，還可以集成大量的其他傳感器裁荷。
利用空中著陸攔阻鉤，通過15m高桿上懸掛的繩索可回收“掃描鷹”無人
“黃蜂”是五角大樓制造的最小的無人機之一，其質(zhì)量只有200g，長度不過33cm。其裝備有兩部微型攝像機，能夠長時間地搜集戰(zhàn)場信息并將其實時傳送給地面或艦艇上的操作人員。“黃蜂”無人機裝有一臺電動機，電力由蓄電池組提供。另外，機身上安裝的太陽能電池板可隨時為蓄電池充電。由于質(zhì)量小，其可由士兵投擲發(fā)射，飛行姿態(tài)由一臺機載計算機控制。
撲翼式無人機
與傳統(tǒng)的固定翼和旋翼式無人機相比，撲翼式無人機的主要特點是將升力、懸停、推進、控制功能集成于撲翼系統(tǒng)中，可以用很少的能量進行遠距離飛行，同時具有高效率、高機動性、低噪聲、無須專用起飛著陸場地等特點。大自然中所有能飛的生物無一例外地采用撲翼飛行方式。
“大鴨掌”是世界上第一架載人撲翼式飛機，由加拿大多倫多大學研制。它的機翼展開有12．5m長。在一臺18千瓦的活塞發(fā)動機驅(qū)動下，機翼能上下?lián)鋭?，產(chǎn)生向前的推力和向上的升力。在跑道上滑行最高速度達89．5km／h，但它的起飛還不盡如人意。
英國的皇家軍事科學院從1998年就開始研制類昆蟲撲翼式飛行控制系統(tǒng)，并取得了很大的進展。
發(fā)展中的“瓶頸”
目前微小型無人機的發(fā)展存在很多技術(shù)難題：
一是微型動力問題。要求動力設備既能裝在微型飛行器內(nèi)，又要能儲備足夠的能量，除維持飛行器的飛行外，還能對機載設備提供能源。因此需要對高能效的電源技術(shù)進行研究，以解決能源供給問題。
二是天氣和環(huán)境問題。在阿富汗和伊拉克的作戰(zhàn)表明，天氣和環(huán)境因素是影響無人機作戰(zhàn)的一個關鍵因素。從目前來看，美國的無人機普遍不能在包括沙暴、結(jié)冰等惡劣天氣下執(zhí)行任務。比如，塵土飛揚的天氣就曾使陸戰(zhàn)隊的無人機無法起飛。因為無人機本身一般較小較輕，比較脆弱，儀器也比較精密，在惡劣天氣下，不易升空，不易控制，大多數(shù)無法使用。
三是通信帶寬問題。這也是無人機發(fā)展面臨的主要問題。因為一般無人機由飛行載具、飛行控制臺、信息回收與處理控制臺組成，有時還包括輪式車載發(fā)射和回收平臺，為了將這些系統(tǒng)聯(lián)系起來完成任務，無人機系統(tǒng)需要有足夠的內(nèi)部空間與跨戰(zhàn)區(qū)通信能力，才能保證通信設備能將收集到的信息及時傳給地面指揮官或者其他用戶手中。隨著指揮官對戰(zhàn)場態(tài)勢情況的要求越來越多、越來越細，無人機所占用的通信帶寬也越來越多。因為無人機需要用帶寬來支持飛行控制系統(tǒng)完成空中飛行動作，傳送眾多機載傳感器所收集到的數(shù)據(jù)以及與空中交管中心進行聯(lián)系。在未來的信息化戰(zhàn)場中，無人機和其他武器系統(tǒng)所需要的帶寬都在增加，所以通信帶寬問題正在成為制約其發(fā)展的“瓶頸”。如果無人機帶寬問題無法得到解決，它的作戰(zhàn)效能將大打折扣。
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