國外軍用無人機事故分析與啟示

陳俊鋒，周磊

中國人民解放軍92728部隊

本文主要介紹美軍軍用無人機事故等級認定方法，針對國外大中型軍用無人機嚴重事故，對歷年事故數量和發生時機進行統計與分析，總結主要原因，并借鑒國外降低無人機事故率的措施，提出降低我國軍用無人機事故率的一些建議。

無人機具有成本低、機上無人、使用方便等優點，近年來任務領域不斷拓展，正逐漸替代有人機，成為遂行偵察監視、通信中繼、火力打擊等枯燥、危險軍事任務的主力裝備。但隨著使用強度增大，無人機事故數量居高不下，直接影響了任務成功率。本文主要依據公開數據，以造成重大影響的外軍無人機嚴重事故，即達到美軍A類標準的事故為研究對象，分析事故發生的時機和主要原因。

國外軍用無人機事故等級認定方法

國外無人機事故多依據造成的經濟損失或導致人員的附加傷亡進行等級認定，如美海軍根據事故導致的經濟損失和人員傷亡情況，將無人機事故劃分為4個等級，如表1所示。

表1 美海軍無人機事故等級認定方法。

國外軍用無人機嚴重事故統計與原因分析

事故數量

根據英國咨詢機構無人機戰爭（DRONE WARS）統計，外軍無人機2007～2019年共發生嚴重事故322起，其中美國227起，占總數的70.5%，如表2所示。

表2 國外軍用無人機嚴重事故數量統計表。

2015年之前，美軍無人機每年嚴重事故數量顯著高于其它國家，且較為穩定，這與美軍無人機歷來較高的使用強度有關；2008年之后，隨著其它國家無人機大量列裝和使用強度不斷增大，嚴重事故總體呈上升趨勢，如圖1所示。

圖1 國外軍用無人機歷年嚴重事故數量統計。

此外，咨詢機構無人機戰爭的資料顯示，中美軍無人機嚴重事故數量自2016年起大幅減少，2011～2015年的年平均嚴重事故數量23.8起，分析其主要原因是2016年起美軍無人機嚴重事故相關報道顯著減少，但實際每年嚴重事故數量并未顯著減少。

事故機型

除14起嚴重事故未公開機型外，其余嚴重事故共涉及31型無人機見圖2。其中，MQ-1系列包括MQ-1、MQ-1B、MQ-1C、MQ-1L共130起，MQ-9系列包括MQ-9、MQ-9A共59起，MQ-5包括MQ-5A、MQ-5B共19起，三型機嚴重事故共占比64.6%。

圖2 事故機型統計。

事故發生的時機

按事故發生的時機劃分，發生在滑行階段4起、起飛階段22起、飛行階段187起、降落階段52起，未公開57起。在事故時機被公開的265起事故中，各階段事故數占比詳見圖3。

圖3 各飛行階段事故數量占比。

事故原因

在嚴重事故原因被公開的186起事故中，共有撞擊異物、天氣因素、被擊落或疑似被擊落、人為因素、系統故障或缺陷等5類事故原因。其中，撞擊異物2起、天氣因素8起、人為因素20起、被擊落或疑似被擊落25起、系統故障或缺陷131起（其中，軟件缺陷3起、航電設備故障7起、電氣器件故障20起、鏈路失效27起、機械部件故障36起、發動機故障38起），詳見圖4。

圖4 嚴重事故原因占比統計。

在起飛階段，人為因素和鏈路失效是造成嚴重事故的主要原因；在飛行階段，除被擊落或疑似被擊落外，機械部件故障、發動機故障、鏈路失效或電氣器件故障是導致嚴重事故的主要原因；在降落階段，人為因素、發動機故障和機械部件故障是引發嚴重事故的主要原因，如表3和圖5所示。

表3 各飛行階段的嚴重事故原因統計表。

圖5 各飛行階段中嚴重事故原因占比統計。

通過統計與分析國外軍用無人機嚴重事故，可形成如下結論。

一是嚴重事故數量與使用強度成正比。美軍MQ-1、MQ-9、MQ-5等機型在中東等地長期服役，因此其嚴重事故數量較高，暴露出大量設計缺陷；其他國家無人機隨著使用強度增大，年嚴重事故數量也呈上升趨勢；

二是嚴重事故主要原因為系統故障或缺陷。系統故障或缺陷導致的嚴重事故共占70.43%，其中主要故障或缺陷包括發動機故障、機械部件故障、鏈路失效和電氣器件故障。因此，提高無人機機電系統可靠性可顯著降低無人機嚴重事故率；

三是起降階段的嚴重事故主要由人為因素造成。無人機起降階段環境較復雜，如誤操控或遇突發情況，對無人機操控員反應能力和指揮員決策能力要求更高。雖然通過嚴格訓練或采用人機工效設計可以在一定程度上減少誤操控，但人為因素引發無人機嚴重事故的深層次原因是，無人機操控員對飛行態勢缺乏直接感知手段，應急處置過程中心理壓力大。

國外采取的措施

為進一步降低無人機事故率，提高無人機任務完成率，國外主要從安全性設計、人員培訓、態勢感知等方面進行改進和提升。

（1）加強無人機系統安全性設計

無人機安全性受可靠性、故障監測與健康管理等多種因素制約。美軍在加強無人機安全性設計，提升動力系統、航電系統、電氣系統、軟件等可靠性的同時，還大力發展無人機故障告警、預測與健康管理技術，提升無人機故障診斷與自修復能力。

（2）高度重視故障應急處置培訓

美軍無人機專業人員培訓主要由院校、基地和部隊承擔。院校主要負責基礎理論和專業知識培訓，基地主要負責無人機技術、操控技能和裝備保障技能等相應任職培訓，部隊主要負責改裝培訓。美軍除在基地任職培訓和部隊改裝培訓中重視故障應急處置培訓外，還通過完善無人機特情處置條例，改進無人機操控員訓練方法，建設模擬訓練體系，加強特情處置訓練等辦法，提高操控員特情處置能力。

（3）提升無人機自主性

無人機續航時間長，操控員需長時間連續工作，如“捕食者”無人機在任務區的每架次平均工作時間為20～22h，操控員經常跨晝夜連續工作，每架次工作時長通常在10h以上。為降低無人機操控員工作負擔，美軍在無人機系統中大量采用自主化和智能化技術，提升無人機自主飛行能力，通過人機合理分工，最大限度減少人為失誤。

（4）改善人機操控環境

相較有人機，無人機空中特情處置的難點在于，操控員對無人機飛行狀態和空中態勢感知不夠直接。為解決這一問題，美軍嘗試將虛擬現實等技術應用于無人機地面控制站，提高無人機操控員感知能力和信息利用率，降低錯誤處置風險。

（5）提高待遇并建立合理晉升模式

圖6 美空軍“敏捷禿鷹”吊艙增強了機載平臺態勢感知能力，減輕操控人員工作負擔。

特情處置對無人機操控人員經驗、反應、知識結構等素質要求很高。為保證無人機操控員隊伍穩定，避免無人機技術骨干和人才流失，美軍采用提高無人機專業人員待遇如增加無人機和戰斗機專業人員的額外津貼、提升晉升空間、建立隊伍人員穩定機制等措施，激勵經驗豐富、反應敏捷、知識復合型優秀人才投身無人機建設，維護重要人才保有率。如近期晉升的41名無人機操控員中，15名被破格提前晉升為中校或者上校，遠高于通常的提前晉升率4%。

圖7 美軍不斷提升無人機自主控制技術，減少人為失誤。

啟示與建議

一是提升現役無人機可靠性、降低故障率。無人機續航時間長，單架次飛行時間遠大于有人機，對飛控、導航、測控等分系統的可靠性、冗余度要求更高。因此，應充分應用國內現有成熟技術，提升無人機裝備的可靠性，避免出現故障；

二是加強模擬訓練體系建設，提高人員故障處置水平。根據已有的事故情況，研制具有應急處置訓練功能的專用模擬訓練系統，針對性加強特情處置訓練，提高無人機操控員的特情處置能力，降低操控員心理壓力；

三是提升人機功效、自主控制能力，降低操控員壓力。一方面，應提高無人機的自主導航與控制、故障診斷與自修復重構能力，在很大程度上能降低其對通信鏈路和地面系統的依賴程度，提高無人機在不確定環境和突發事件中的生存能力。另一方面，應采用合理的人機分工。目前，大部分無人機系統的人機功能分配已在系統設計之初被確定，而任務執行過程中需針對人與系統的特性進行動態功能分配，以最大限度減少人為失誤，從而實現系統安全可靠和高效的目標；

四是應用大數據挖掘的技術，開展無人機系統故障診斷預測工作。建立無人機裝備數據挖掘分析，故障預測研究，通過大數據挖掘分析，對無人機故障進行預測和診斷。針對現役無人機，運用云診斷、大數據分析等技術，建立故障模式分析庫，實現故障預測能力的提升；針對新研制的無人機，結合研制工作，開展故障診斷研究工作；

五是進一步完善無人機操控員激勵機制。無人機空中應急處置特別需要操控員豐富的經驗和知識儲備。為保留經驗豐富的無人機操控員，需配套無人機操控人員職業規劃路徑、激勵及待遇保障等方案，并完善激勵機制，解決無人機操控人員職業發展的后顧之憂。■