淺析無(wú)人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及模塊化設(shè)計(jì)理念

郝維東

摘 要 伴隨著經(jīng)濟(jì)水平的高速發(fā)展，全球各國(guó)科學(xué)技術(shù)呈現(xiàn)出迅速發(fā)展態(tài)勢(shì)，各國(guó)的武器裝備和軍事戰(zhàn)斗能力都在逐步增強(qiáng)，無(wú)人化的作戰(zhàn)系統(tǒng)必將變成未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的主要發(fā)展方向。通過分析軍用無(wú)人機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)對(duì)其提出模塊化功能設(shè)計(jì)概念，運(yùn)用開放式架構(gòu)來(lái)滿足各類作戰(zhàn)需求。

關(guān)鍵詞 無(wú)人化;軍用無(wú)人機(jī);模塊化

經(jīng)過近70年的發(fā)展，我國(guó)航空工業(yè)從無(wú)到有，由弱到強(qiáng)，如今已然成為極具科研水 平與規(guī)模生產(chǎn)能力的航空工業(yè)體[1]。軍用無(wú)人機(jī)自研制并運(yùn)用到現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)以來(lái)，一直以靈活度高、隱蔽性強(qiáng)、低傷亡率等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)各個(gè)領(lǐng)域。

1 軍用無(wú)人機(jī)

1.1 軍用無(wú)人機(jī)種類

就目前所應(yīng)用于軍事上的無(wú)人機(jī)基本作戰(zhàn)功能可概括為以下幾類：靶機(jī)，這種無(wú)人機(jī)可以在軍事演習(xí)中為其他有人機(jī)提供指向性目標(biāo)，幫助人們完成軍事訓(xùn)練;偵察無(wú)人機(jī)，運(yùn)用無(wú)人機(jī)的高機(jī)動(dòng)、體積小等優(yōu)點(diǎn)在戰(zhàn)場(chǎng)上進(jìn)行監(jiān)視偵察工作;攻擊無(wú)人機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行軍事打擊的無(wú)人機(jī)，一般攜帶有武器裝備模塊;通信中繼無(wú)人機(jī)，其存在可以保持軍事體制內(nèi)的通信暢通;誘餌無(wú)人機(jī)，該無(wú)人機(jī)以自身為誘餌，在戰(zhàn)場(chǎng)上模擬我方目標(biāo)，誘使敵方進(jìn)行攻擊。

1.2 軍用無(wú)人機(jī)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

軍用無(wú)人機(jī)在以后的戰(zhàn)爭(zhēng)中其運(yùn)用領(lǐng)域?qū)?huì)繼續(xù)擴(kuò)大和延伸，各類無(wú)人機(jī)將分別執(zhí)行偵察預(yù)警、跟蹤定位、特種作戰(zhàn)、中繼通信、精確制導(dǎo)、信息對(duì)抗、戰(zhàn)場(chǎng)搜救等各類戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)任務(wù)。因此未來(lái)軍用無(wú)人機(jī)將主要有以下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)：

（1）無(wú)人機(jī)機(jī)體動(dòng)力性能和載荷能力將會(huì)得到提升。為了應(yīng)對(duì)未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的多變以及長(zhǎng)時(shí)性，將無(wú)人機(jī)發(fā)展為高空長(zhǎng)航時(shí)就變得格外重要。隨著復(fù)合材料的發(fā)展，無(wú)人機(jī)機(jī)體、翼、舵等結(jié)構(gòu)件大量采用玻璃纖維、碳纖維、環(huán)氧基 等復(fù)合材料，典型的無(wú)人機(jī)如 MQ-1“捕食者”結(jié)構(gòu)用復(fù)合材料占比達(dá)92%，復(fù)合材料的使用有效降低結(jié)構(gòu)重量可達(dá)20%-30%[2]。載荷能力的提升將給攻擊無(wú)人機(jī)的攻擊能力帶來(lái)很大變化。

（2）實(shí)現(xiàn)機(jī)體隱身化。生存能力是機(jī)動(dòng)武器裝備的主要追求目標(biāo)。隱身技術(shù)能夠大幅度提高軍用無(wú)人機(jī)戰(zhàn)場(chǎng)生存能力。通過減少機(jī)體雷達(dá)反射截面，使用一體化設(shè)計(jì)來(lái)減少縫隙和棱角，再采用雷達(dá)吸波材料和低噪音發(fā)動(dòng)機(jī)，以此降低無(wú)人機(jī)被發(fā)現(xiàn)的概率。

（3）智能化和環(huán)境自適應(yīng)能力。實(shí)際作戰(zhàn)中會(huì)根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)需要使用適合本次作戰(zhàn)的無(wú)人機(jī)進(jìn)行任務(wù)，但一旦戰(zhàn)場(chǎng)情況發(fā)生變化，就需要無(wú)人機(jī)做出適應(yīng)環(huán)境的相關(guān)調(diào)整，這些變化包括環(huán)境因素和人為因素。未來(lái)無(wú)人機(jī)將著重提升自主運(yùn)行能力，既可以人工對(duì)無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程控制，也可以自主工作。

2 軍用無(wú)人機(jī)模塊化設(shè)計(jì)理念

在無(wú)人機(jī)智能化設(shè)計(jì)的前提下模塊化技術(shù)是這一優(yōu)化設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵之處。將無(wú)人機(jī)的平臺(tái)和機(jī)載設(shè)備進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，使無(wú)人機(jī)不滿足于單一作戰(zhàn)功能，將裝備載荷模塊化組合，可以達(dá)到同一平臺(tái)無(wú)人機(jī)根據(jù)具體的作戰(zhàn)要求來(lái)搭載不同的載荷裝備，從而大大提高戰(zhàn)場(chǎng)利用率。

2.1 能源動(dòng)力模塊

根據(jù)不同飛行空域以及速度要求，無(wú)人機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)種類也很豐富，其中包括有大型靶機(jī)的超聲速燃燒沖壓式，中型偵察機(jī)和預(yù)警機(jī)的渦輪噴氣式，小型機(jī)的活塞式和轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)等。多變的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境和復(fù)雜的任務(wù)類型中，無(wú)人機(jī)單一的能源動(dòng)力在某種程度上不能很好地解決一些突發(fā)情況。例如當(dāng)偵察無(wú)人機(jī)需要長(zhǎng)時(shí)間滯空以監(jiān)視戰(zhàn)場(chǎng)情況時(shí)，其本身所普遍采用的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)可能無(wú)法滿足任務(wù)需求，因?yàn)閭刹鞕C(jī)無(wú)須大量的武器裝備載荷，若是使用模塊化設(shè)計(jì)，在必要時(shí)將能源動(dòng)力進(jìn)行變化，在滿足基本功能的前提下提高續(xù)航時(shí)間，以此做到無(wú)人機(jī)與任務(wù)的隨機(jī)應(yīng)變。

2.2 控制系統(tǒng)模塊

對(duì)于無(wú)人機(jī)的控制和操作一直是無(wú)人機(jī)使用技術(shù)的重要發(fā)展問題。隨著微電子技術(shù)和智能化技術(shù)的蓬勃發(fā)展，將無(wú)人機(jī)的控制系統(tǒng)模塊進(jìn)行數(shù)字化和多功能化便成為未來(lái)無(wú)人機(jī)的一項(xiàng)重要發(fā)展目標(biāo)。在未來(lái)的無(wú)人機(jī)的控制系統(tǒng)模塊上要實(shí)現(xiàn)方便快捷的只能操縱模式和結(jié)構(gòu)的智能化，在實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)基本操作和基礎(chǔ)功能的前提下還應(yīng)當(dāng)根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)趨勢(shì)進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)、自動(dòng)診斷等智能化功能。

2.3 機(jī)載裝備模塊

無(wú)人機(jī)的機(jī)載產(chǎn)品是其在戰(zhàn)場(chǎng)上能否順利完成戰(zhàn)場(chǎng)任務(wù)的核心內(nèi)容，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和持續(xù)微型化的電子元器件，合成孔徑雷達(dá)、高清攝像機(jī)等產(chǎn)品都在朝著輕量化和易用化發(fā)展，還包括軍事戰(zhàn)場(chǎng)上必不可少的戰(zhàn)斗載荷，類似于各種制導(dǎo)導(dǎo)彈、制導(dǎo)炸彈和一系列的激光武器，其裝載方式也在科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步下得到發(fā)展。當(dāng)戰(zhàn)場(chǎng)情況既需要提供其預(yù)警手段和戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視能力又需要在必要時(shí)刻對(duì)所偵測(cè)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)打擊時(shí)，常規(guī)偵察無(wú)人機(jī)無(wú)法完成這一任務(wù)，但如果其已經(jīng)采用載荷的模塊化設(shè)計(jì)便可在其基礎(chǔ)上運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)功能，在保證原有偵察能力不變的情況下，便可以根據(jù)需要攜帶相應(yīng)的戰(zhàn)斗載荷，例如空心裝藥的制導(dǎo)導(dǎo)彈或攔截導(dǎo)彈。

2.4 通信增幅模塊

無(wú)人機(jī)在保障自身生存的同時(shí)，對(duì)于信息獲取與輸送也需要進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)來(lái)應(yīng)對(duì)眼前的任務(wù)。通訊中繼無(wú)人機(jī)可以很好地承擔(dān)在地面通信設(shè)備沒有搭建完成前的通訊中繼任務(wù)，但無(wú)人機(jī)在空中戰(zhàn)場(chǎng)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，多變的自然條件和人為干擾始終是造成通訊質(zhì)量降低的關(guān)鍵因素，在進(jìn)行無(wú)人機(jī)模塊化機(jī)體設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留出用于能夠在特定條件下增強(qiáng)無(wú)人機(jī)與地面控制人員之間的通信質(zhì)量，保持通信暢通，因?yàn)橹挥斜ＷC良好的操作通信條件才能更地的完成作戰(zhàn)任務(wù)。例如通過偵察所得的信息分析后，作戰(zhàn)區(qū)域的信號(hào)屏蔽能力較強(qiáng)，則需要在無(wú)人機(jī)起飛之前進(jìn)行通信增幅工作，由于無(wú)人機(jī)采用的是模塊化設(shè)計(jì)，便可以將該增幅模塊對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行裝載，以此應(yīng)對(duì)該類軍事任務(wù)[3]。

3 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)人機(jī)這一裝備已經(jīng)成為各國(guó)競(jìng)相追逐的武器裝備，其必將成為21世紀(jì)空中作戰(zhàn)的主導(dǎo)力量。未來(lái)的軍用無(wú)人機(jī)必將在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新其功能，滿足多變的戰(zhàn)場(chǎng)需求。將機(jī)載設(shè)備和無(wú)人機(jī)平臺(tái)整體設(shè)計(jì)以及模塊化組合必將會(huì)帶來(lái)一種全新的作戰(zhàn)模式。

參考文獻(xiàn)

[1] 丁阿維.我國(guó)軍用無(wú)人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)及現(xiàn)狀分析[J].硅谷，2015，（3）： 152-152.

[2] 程文禮.無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料應(yīng)用進(jìn)展[J].航空制造技術(shù)，2012， （18）：88-91.

[3] 曹志偉.無(wú)人機(jī)技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].民營(yíng)科技，2017，（4）： 57-57.