中文简体 | 繁体 | 市民邮箱 | 站内搜索
首页 | 走进东营 | 政务 | 经济 | 投资 | 生活 | 科教 | 旅游 | 市民心声 | 在线服务 | 电子报刊 | 网站地图
当前位置:首页 > 生活 > 青少年园地 > 科普天地
无人驾驶飞机的诞生及发展
“中国东营”政府门户网站  www.dongying.gov.cn 2008-9-25 浏览次数:
【字体: 小字

    无人驾驶飞机,通常被简称为无人机。也许有很多人没有见过它的模样,不过,它很好辨认,因为在飞机家族的诸成员中,数它的个头最小了。所以,当你什么时候看到空中有一种个头比一枚空空导弹大不了多少的飞机,那恐怕就是无人机了。

现代战争已是坦克、大炮、飞机、军舰多兵种之间有机配合,空地海天电一体的立体战争。其技术之先进、杀伤力之强和危险性之大,都是前所未有的。而无人机以其体积小、重量轻、机动性好、飞行时间长和便于隐蔽为特点,尤其是因其无人驾驶,特别适合于执行危险性大的任务,故在现代战争中正发挥着越来越大的作用。如在1982年发生的贝卡谷地之战和1991年爆发的海湾战争中,无人机在侦察监视、干扰敌方雷达通信系统和引导己方进攻武器等方面,都发挥了极其重要的作用。

无人机的诞生可以追溯到1914年。当时第一次世界大战正进行得如火如茶,英国的卡德尔和皮切尔两位将军,向英国军事航空学会提出了一项建议:研制一种不用人驾驶,而用无线电操纵的小型飞机,使它能够飞到敌方某一目标区上空,将事先装在小飞机上的炸弹投下去。这种大胆的设想立即得到当时英国军事航空学会理事长戴·亨德森爵士赏识。他指定由A.M.洛教授率领一班人马进行研制。

最初的研制是在一个名叫布鲁克兰兹的地方进行的。为了保密,该计划被命名为“AT计划”。经过多次试验,研制小组首先研制出一台无线电遥控装置。飞机设计师杰佛里·德哈维兰设计出一架小型上单翼机。研制小组把无线电遥控装置安装到这架小飞机上,但没有安装炸弹。

1917年3月,在第一次世界大战临近结束之际,世界上第一架无人驾驶飞机在英国皇家飞行训练学校进行了第一次飞行试验。可是飞机刚起飞不久,发动机突然熄火,飞机因失速而坠毁。

过了不久,研制小组又研制出第二架无人机进行试验。飞机在无线电的操纵下平稳地飞行了一段时间。就在大家兴高采烈地庆祝试验成功的时候,这架小飞机的发动机又突然熄火了。失去动力的无人机一头栽入人群。

两次试验的失败,使研制小组感到十分沮丧,“AT计划”也就此画上了句号。但A.M.洛教授并没有灰心,继续进行着无人机的研制。功夫不负有心人,10年后,他终于取得成功。1927年,由A.M.洛教授参与研制的“喉”式单翼无人机在英国海军“堡垒”号军舰上成功地进行了试飞。该机载有113公斤炸弹,以每小时322公里的速度飞行了480公里。“喉”式无人机的问世在当时的世界上曾引起极大的轰动。

几乎与此同时,英国皇家空军也研制了几种不同用途的无人机,其中有用陀螺仪控制的空中靶机,有用无线电控制、可投放鱼雷的无人机,甚至还开始研制无人驾驶的攻击机。但经过反复试验,英国皇家空军最后确定制造一种用陀螺仪控制的无人机。这种无人机既可当靶机,也可携带炸弹。后来,皇家空军又对这种无人机进行了改进,采用预编程序的无线电遥控装置,并装上了大功率发动机,使这种无人机的速度增大到每小时310公里。英国皇家空军一共制造了12架这种取名为“拉瑞克斯”的无人机,该机还曾装上火炮,成功地从战舰和地面基地进行了发射试验。

随着无人机技术的逐步成熟,到了30年代,英国政府决定研制一种无人靶机,用于验校战列舰上的火炮对飞机的攻击效果。1933年1月,由“费雷尔”水上飞机改装成的“费雷尔·昆士”无人机试飞成功。此后不久,英国又研制出一种全木结构的双翼无人靶机,命名为“德·哈维兰灯蛾”。在1934~1943年问,英国一共生产了420架这种无人机,并重新命名为“蜂王”。

英国人在无人机的研制上捷足先登,美国人也不甘落后。早在1915年,美国的斯佩里公司和德尔科公司就曾研制出第一架无人机。这架无人机总重只有272公斤,由1台30千瓦的活塞式发动机作为动力,装在一个4轮滑车上,草地上铺设了滑轨。飞机发动后,带动滑车在滑轨上滑行。达到一定速度后,飞机即脱离滑轨飞上天空,然后由一个简单的陀螺仪装置控制飞行方向,由一个膜盒气压表自动控制飞行高度。1915年,这架被取名为“空中鱼雷”的无人机不仅成功地进行了试飞,而且被装上136公斤炸药成功地进行了攻击目标试验。

此后不久,美国陆军的查尔斯·F·凯特林又研制出一种无人机,并取名为“凯特林飞虫”。该机颇似普通的双翼机,总重量为238.5公斤,可携带82公斤炸弹,飞行速度达到每小时88公里。1918年9月,美国陆军开始试飞“凯特林飞虫”,并于10月22日终于把它送上了天空。

30年代美国的一个叫雷金纳德·德里的航空专家为美国陆军研制出了供打靶用的无线电遥控机。1939年,美国又研制出了一种上单翼无人机,取名为RP-4。

1941年,珍珠港事件爆发。因战事所需,美国陆、海军开始大批订购靶机,其中OQ-2A靶机984架、OQ-3靶机9403架、OQ-13靶机3548架。后两种靶机均安装上了大功率的发动机,飞行速度可达每小时225公里,飞行高度达3000米。

在第二次世界大战中,美国陆军航空队曾大量使用无人靶机,并在太平洋战场上使用过携带重型炸弹的活塞式发动机无人机对日军目标进行轰炸。战争期间,美军还打算将报废的B-17和B-24轰炸机改装成携带炸弹的遥控轰炸机。驾驶员先驾驶这种遥控轰炸机至海边,然后跳伞脱身,遥控轰炸机则在无线电的遥控下继续飞行,直至对目标进行攻击。可惜由于所需经费巨大,再加上操纵技术过于复杂,美军最终还是放弃了这一研制计划。在此期间,美国海军也曾研制出3种喷气式无人机,分别取名为“格劳伯”、“富根”、“加格勒”,但因种种原因,都未能正式装备部队。

二战结束后,随着航空技术的飞速发展,无人机家族也逐渐步入其鼎盛时期。时至今日,世界上研制生产的各类无人机已达近百种,并且还有一些新型号正在研制之中。而随着计算机技术、自动驾驶技术和遥控遥测技术的发展和在无人机中的应用,以及随着对无人机战术研究的深入,无人机在军事方面的应用日益广泛,被誉为“空中多面手”、“空中骄子”。

截止到目前为止,无人机的功能及作用主要有以下几种:

①作为靶机。这是无人机的最初用途,可用于地面防空和空中格斗武器的试验与训练。如美国诺斯罗普公司研制的MD2R5靶机,最大飞行高度8250米,可装红外曳光管和雷达信号增强器,还可带拖靶作为火炮和导弹的靶标。美国瑞安公司的BQM-34靶机飞行速度为1.5马赫,飞行高度达1.83万米,可用于模拟敌方战斗机。面对日益严重的反舰导弹的威胁,美国海军还开发了BQM-74C型掠海飞行无人机,用于评估舰载反导系统。

②侦察监视。这也是无人机最早的用途之一。无人侦察机可以深入阵地前沿和敌后一二百公里,甚至更远的距离。它依靠装在机上的可见光照相机、电影摄影机、标准或微光电视摄像机、红外扫描器和雷达等设备,完成各种侦察和监视任务。一般来说,一架无人机可携带一种或几种侦察设备,按预定的程序或地面指令进行工作,最后将所获得的信息和图像随时传送回地面,供有关部门使用;也可以将获得的所有信息记录下来,待无人机回收时一次取用。随着高新技术的发展和应用,无人机上的设备性能也在不断提高,同时还增加了一些新的装备,应用范围进一步扩大。如装备全球定位系统(GPS)后,无人机可与侦察卫星和有人驾驶侦察机配合使用,形成高、中、低空,多层次、多方位的立体空中侦察监视网,使所获得的情报信息更加准确可靠。

③骗敌诱饵。使用无人机吸引敌方的火力或整个防空系统,进而将其破坏或摧毁,是近一二十年人们为无人机开发出的新用途。作为诱饵之用的无人机,其主要使命是协同其他电子侦察设备遂行诱骗侦察;或作为突防工具,为有人驾驶飞机提供防空压制;或与反辐射武器配合使用,压制和摧毁敌防空系统。为此,这种无人机与其他用途的无人机有所不同。为了提高作为诱饵的欺骗效果,常常要采取一些措施,如进行特殊设计,并装上适当的电子设备,使其具有与欲模拟的目标有相仿的机动能力和信号特征;安装角反射器等无源装置,增大无人机的雷达反射面积;安装射频放大设备,增强雷达反射信号。总之,就是千方百计让敌方容易发现它,吸引敌方的注意力。一般来说,在执行诱骗任务时,诱骗无人机先在前沿阵地上空模仿有人驾驶飞机作战术飞行,刺激或诱发敌防空武器系统中的雷达开机,然后己方侦察设备趁机完成侦察任务。用作突防工具时,无人机先于己方的攻击机群从侧面到达敌防空体系所保护的目标区,迷惑敌方雷达,消耗敌防空兵器。这些无人机由于采用了增大雷达反射截面积和信号强度等措施,具有根强的欺骗性。敌方的雷达将首先截获到这些假目标,但很难识别,导致把这些错误的情报传递到敌火控雷达系统和防空武器。这样,一方面可使敌防空雷达网在对付这些假目标上消耗大量时间,另一方面敌武器系统会对其开火或发射导弹,消耗防空火力,从而降低对己方攻击机的威胁。事实证明,诱饵无人机曾在几次局部战争中发挥了相当重要的作用。例如,在1973年的第四次中东战争中,以色列使用美国的“鹧鸪”式小型无人机作为诱饵,欺骗敌防空火力,掩护自己的飞机进攻。据介绍,曾有1架无人机诱使32枚“萨姆”导弹对其发射。随后,以军的F-4战斗机和A一4攻击机紧随其后,顺利完成了对埃军阵地的攻击任务。

④实施干扰,如果说诱饵无人机是想方设法让敌方发现自己,吸引敌防空火力,那么,在多种对抗中用于干扰的无人机则是要使敌方的电子、通信和光电系统成为“瞎子”、“聋子”。在雷达对抗中,无人机可以通过机载辐射电磁波发射器对敌方雷达进行有源干扰,也可通过施放箔条或金属干扰丝等对敌方雷达进行元源干扰。在通信对抗中,无人机可装备通信干扰设备对敌方通信系统进行干扰,使其通信中断,指挥失灵。目前发展的趋势是向干扰雷达和干扰通信同时进行方式发展。因为要想使敌方地域的所有雷达都受到完全干扰是不大可能的,那么未受干扰压制的雷达所获得的有关目标的信息,可以通过通信线路传送到已受干扰雷达阵地上。所以,只有在干扰雷达时,同时对通信系统也予以干扰,才能使敌方高炮和导弹阵地无法得到所需要的情报信息。为此,一架无人机可同时装备两种或两种以上的干扰设备,根据需要灵活运用;也可是两种或多种不同用途的无人机或无人机与电子战飞机之间的协同作战。英国研制的“君主”系统,就是使用多架无人机,分别携带电子侦察设备、雷达干扰设备和通信干扰设备,飞临敌方阵地上空遂行电子战任务的一个综合系统。在光电对抗中,无人机的作用潜力也是十分引人注目的,它可以装备烟雾装置,瓦解敌方的光电制导武器的进攻;也可以装备闪光灯具,作为红外诱饵,引偏敌方的红外制导武器;还可以利用它机动灵活和滞空时间长的特点,把携带的曳光弹准确地投放到所需的位置上。

⑤对地攻击,作为一种空中运载工具,无人机也能携带多种对地攻击武器,飞往前线或深入敌占区纵深,对地面军事目标进行打击;它可以用空对地导弹或炸弹对敌防空武器实施压制;用反坦克导弹等对坦克或坦克群进行攻击;用集束炸弹等武器对地面部队集结点等进行轰炸。特别值得一提的是反辐射攻击无人机。这是一种利用敌方雷达辐射的电磁波信号,发现、跟踪,以至最后摧毁雷达的武器系统。它不仅可用于攻击敌方雷达、干扰机和其他辐射源,而且高速反辐射无人机加装复合制导装置等设备后,还可用于攻击敌预警机和专用电子干扰飞机。美国的“勇敢者”200型和德国的KDAR就属于反雷达无人机。KDAR采用无尾、十字形机翼的布局形式,机翼还可折叠起来,放人一个6.1立方米的标准容器内。该容器既是储存和运输的包装,又是发射装置,每个容器可装20架KDAR无人机。

⑥校射,主要用于火力引导和对射击效果进行评估。美国洛克希德公司生产的“苍鹰”就是这样一种无人机。它装有测距机。自动跟踪电视摄像机、激光指示器和热成像仪,可通过抗干扰的数据链向地面传送位置修正指令,能为“铜斑蛇”激光制导炮弹和机载“海尔法”反坦克导弹指示目标。

⑦通信中继,如美国的“先锋”式无人机装有抗干扰扩频通信设备、大功率固态放大器、全向甚高频和超高频无线电台中继设备等,可在C波段进行数据、信号、话音和图像通信,通信距离为185公里。

无人机除了具备上述7种功能外,还有其他飞机所不具备的特长。一是费用低廉。无人机的造价通常在几万至几十万美元之间。与有人驾驶飞机相比,价格差距十分悬殊,相当于有人驾驶飞机的1/100~1/1000。无人机操纵人员只需半年的常规培训,而培养一名有人驾驶飞机的飞行员,必须经过4年以上的专门培训,且耗资巨大。无人机执行与有人机相同的任务时,所耗燃料也相当少,通常只占有人机的l%。二是隐蔽性好,生存能力强。无人机的长度基本在10米以内,重量大多在1~2吨之间;因此,它在空中活动十分轻捷自如,各种探测器材很难发现它的行踪。三是使用简便,适应性好。无人机既可以近距离滑跑升空,也可以直接发射升空;既可以在公路上起飞,也可以在海滩、沙漠上起飞,因而可在前线广泛使用。无人机的回收也很方便,既可以用降落伞和拦阻网回收,也可以利用起落架、滑橇、机腹着陆。如加拿大的CL-227“哨兵”无人机还可以像直升机一样进行垂直起降。此外,无人机能适应各种环境,可以毫无顾忌地进出核生化武器的沾染区,并可以在各种复杂气象条件下连续飞行。

军用无人机问世80年以来,曾在战争中发挥过重要作用。特别是在二战后的局部战争中,无人机可说是出尽了风头。在越南战争中,由于苏制地对空导弹的大量运用,使美军的有人驾驶飞机损失数量急剧上升。为减少损失,彻底摧毁北越防空阵地,美军在“火烽”靶机的基础上改进而成了147型无人侦察机,用于收集北越防空部署的情报。整个战争期间,l47型无人机对北越及中国南部边境进行了数千架次的高、低空侦察和电子干扰。据统计,自1964年8月~1975年6月,147型无人机共飞行了近3500架次,返回290O架次,回收率在80%以上,提供的情报量占美军总情报量的80%。

不过,无人机最出色的表现,还要属1982年爆发的以叙贝卡谷之战。以色列的“侦察兵”和“猛犬”无人机参加了这次战斗。6月9日,“侦察兵”和“猛犬”首先模拟以军喷气式战斗机的电子图像,飞临叙军地空导弹阵地上空,诱使叙军“萨姆-6”导弹的制导雷达开机。敌制导雷达一开机,“侦察兵”和“猛犬”立即把截获的无线电信号传给早已等候在空中的E-2C“鹰眼”预警机,“鹰眼”再把这一信息传给F-4“鬼怪”式战斗机。“鬼怪”获得信息后便沿着叙军导弹制导雷达的波束,发射“百舌鸟”反雷达导弹,准确无误地摧毁了“萨姆-6”的制导雷达,使敌“萨姆-6”顿时变成“瞎子”。与此同时,“侦察兵”和“猛犬”还把截获的信息传送给埋伏在贝卡谷地西南部黎巴嫩山脉背面的“狼”式地对地反雷达导弹。随后,众多“狼”式导弹沿着“侦察兵”和“猛犬”提供的波束,直射叙军导弹阵地,将其彻底摧毁。战后,专家评论说,是“侦察兵”和“猛犬”结束了“萨姆-6”的时代。此后,无人机备受瞩目。

在l991年的海湾战争中,多国部队使用了“马特”、“先锋”、BQM-147A“艾克斯雄蜂”、ACM-141A等多种无人机,使用时间长达数千小时。其中仅“先锋”无人机就投入了6架,飞行时间近1600小时。据统计,其间共完成37次舰炮火力引导、校射任务,从而指引美军取得摧毁伊军1个炮兵连、2个弹药库、2个防空阵地、3个指挥观察所和1个雷达阵地的辉煌战绩。战后,参战部队对无人机的表现称赞不已。

正是由于无人机本领出众、使用安全方便并屡创佳绩,从而越来越受到军事专家们的器重。而随着新技术的开发和利用,综合功能更强、飞行性能更好、使用范围更广的无人机将活跃在未来战场上。下面介绍几种已经问世或即将问世的新型无人机。

①“密码”无人机。这是美国西科斯基飞机公司应国防部要求研制的一种小型无人机,主要用于向战场指挥员提供与战斗进展有关的战场实时信息。“密码”机外型十分奇特,酷似一个面包圈。该机飞行高度2500米左右,巡航半径30公里,内装光学照相机、前视红外传感器及其它可执行军事任务的传感器。它主要担负在中低空范围内对敌各种目标的侦察搜索任务,并可利用机上地面穿透雷达探测地下的雷达等装置。

②多功能无人机。这种无人机将集侦察、校射、监视、战果评估、目标识别、无线电中继、对地攻击等多功能于一体,可在距敌较远时进行干扰、诱骗等软打击,也可在必要时对地面重要目标进行攻击。美国波音公司研制的“秃鹰”就是这样一种无人机。“秃鹰”是一种大高度、长续航时间的自主式无人机,可用于执行战略侦察、监视。目标探测、反潜战、指挥、控制、通信、大气监测、海关与边防巡逻等任务。该机采用全复合材料机体结构,具有很轻的大展弦比承载机翼。该机巡航速度每小时148公里,最大升限2.736万米,航程1.48万公里,续航时间120小时。其中升限和续航时间均创造了无人机的飞行记录。

③微型无人机。为进一步扩大无人机的使用范围,使无人机能直接为班、排、连等低级别作战单位提供实时的情报保障,国外正积极开发微型无人机。这种无人机最长约2米,仅重几公斤,使用时可由单兵发射筒发射。如美国布兰登布雷飞机结构公司和伞翼公司正在研制的“天球”无人机,最大重量仅9公斤左右,最长留空时间为2.5小时,除可以垂直起降

外,还可在7米×7米的场地上发射与回收。

  新一代微型侦察机即将走出实验室。可以放在手掌上的这种微型飞机翼展15厘米,靠体积仅有纽扣大小的电动或喷气发动机推动。它将被用于侦察卫星和军用侦察机监视不到的死角,使士兵能够看到山背面的情况或发现躲在被轰炸后的建筑物内的敌人。微型侦察机可以放在军用挎包里,它装备有摄像机、红外线传感器或雷达探测器等,甚至有电子鼻,以便通过士兵的气味发现他们。

  据悉,科学家在研制微型飞机的发动机方面已经取得很大进展。美国麻省理工学院的艾伦·爱泼斯坦正在制造一种直径仅为一厘米的蜗轮喷气发动机,其提供的动力能保证微型飞机的时速达到300公里,因为速度是确保在大风中稳定飞行的关键。他们相信,6个月内一种微型喷气发动机就可以投入使用。

  佐治亚工学院的罗布·米切尔森则提出使用脉冲式喷气发动机,他已经造了一个模型,如同一支短粗的钢笔。另一个办法,是用电动机带动螺旋桨。尽管微型电动机提供动力还存在困难,但美国国防部对制造微型技术研究所的工程师们制造的一种1厘米大的直升机,还是表现出了极大的热情,希望在一年内能够看到几种样机试飞。专家指出,将来当有只鸟在你头上转或房间里有蚊子叫时,请你当心,也许有人正在监视你。

④人工智能无人机。为使无人机真正成为“空中士兵”,国外正在积极发展人工智能无人机。如英国塞肯公司的“塞肯”观察与攻击自动飞行器,可在空中监视目标的同时自动判断目标的军事价值。当它认为目标值得攻击时,就自动调整飞行状态,精确地向目标发起俯冲攻击。

⑤空战无人机。为减少有人驾驶飞机在空战中的损失,国外正研制用于空对空交战的无人机。由于无人机机动时不受飞行员抗过载能力的限制,空战时,可进行超常规机动,对导弹等高速攻击武器可进行有效的规避。同时,由于无人机被敌方机载雷达截获的概率低,故在空战中的损失要大大低于有人驾驶飞机。例如,美国研制的高机动空中格斗无人机,在与F-4“鬼怪”式战斗机进行空战格斗试验中,曾成功地躲避开F-4 所发射的“麻雀”导弹的攻击,并占领了F-4后侧有利的攻击位置。另外,美国还在进行“天眼”无人机携载“轻标枪”和“针刺”空对空导弹的试验,用于与直升机、攻击机空战。

⑥长时间留空无人机。为对目标进行长时间监视,弥补无人侦察机留空时间短、对同一目标反复侦察时所需航次多等不足,长时间留空元人机便应运而生。如美国洛克希德公司的

微波动力无人机,可在高空飞行60天以上。目前,国外的长时间留空无人机最大续航时间可达1年,可对目标进行连续不断的侦察、监视。

⑦反导弹无人机。为对付日益增多的地对地战术导弹的攻击,国外正积极研制用于拦截导弹的无人机。这种无人机可在距所防卫目标较远处击毁来袭导弹,从而克服了“爱国者”、C-300等一类导弹拦截距离近、反应时间长、拦截成功后的残体仍对目标有一定损害作用的不足。

⑧预警无人机。与载人预警机相比,预警无人机的经济性好、费效比低且生存能力强。预警无人机与载人预警机一样,集预警、指挥、控制和通信功能干一身,可起到活动雷达站

和空中指挥中心的作用。平时可用来进行空中值勤,监视敌方行动,战时可加大预警距离,扩大己方的拦截线并且可以通过它统一控制战区内的所有防空武器,有效指挥三军作战。预

警无人机既可单独作用,又可与载人预警机配合使用。单独使用时,预警无人机利用下行数据传输线,将所获得的情报信息传到地面指挥控制中心。配合使用时,预警无人机率先部署在200~300公里外,将所获得的情报发送给载人预警机,以此扩大预警范围,避免载人预警机穿行于危险区域。美国格鲁门公司研制的D754就是一种典型的预警无人机。该机装有新型机载共形相控阵雷达,能够在复杂电子环境中探测和识别像巡航导弹这样的低空飞行目标。此外,机上还装有红外等多种传感器。

⑨隐身无人机。1995年6月1日,由美国洛克希德公司、马丁公司和波音公司联合研制的世界上第一种隐身无人机――“蒂尔”-3(绰号“暗星”),在美国加利福尼亚州的洛克希德公司斯昆克工厂公开展出。该机外形奇特,机翼硕大,机身扁平,有头无尾。“暗星”之所以采用这种奇特的外形,主要是为了减小雷达反射截面积,以增强隐身性能。机身的底部涂成黑色,也是基于此种考虑。该机在1.37万高度可巡航8小时,活动半径1800公里,巡航速度每小时240公里。据介绍,该机将装备合成孔径雷达或电光探测设备,在续航8小时时,总监视覆盖面积为4.8万平方千米;在1米分辨率时,搜索速度为每小时5480公里;能显示0.3米的目标象点;单机可截获目标600个。该机还具有自主起飞、自动巡航、脱离和着陆的能力,而且可在飞行中改变自己的飞行程序,以执行新的任务。

信息来源:
相关信息:
【Email 推荐】 纠错
主办:东营市人民政府 版权所有© 承办:东营市信息产业局(市信息化办公室)
设为首页 | 加入收藏 | 关于我们 | 郑重声明 | 网站地图 | 网站旧版
联系电话:0546-8088297 邮件地址:webmaster@dongying.gov.cn  鲁ICP备05021803号
建议使用1024×768分辨率 IE6.0以上版本浏览器 flashplayer8.0以上版本播放器