从新设计理念看无人机发展趋势

徐秉君

近年来，无人机特别是军用无人机发展一再掀起热潮。在今年世界各大国际航展上，新型无人机竞相亮相。令人瞩目的是美国重点加快多款无人机的试验，多次发射X-37B进行秘密科目试验；完成了X-47B陆基起降和海上航母起降；X-51在经历多次失败后终于试验成功。与此同时，欧洲隐形无人机亮相巴黎航展，俄罗斯启动攻击型无人机计划，日本、韩国、印度也在加紧研制无人机……前不久洛·马公司臭鼬工厂又推出了SR-72飞行器概念，预示未来无人战机将进入超声速时代。

世界各国缘何竞相研制无人机？除了无人机的性能优势、技术优势和成本优势外，主要还是着眼于本国的国家安全和战略需求。毫无疑问，在全球战略和本国安全利益的驱动下，无人机已成为世界各国瞄准未来战争而进行军备竞赛焦点。值得注意的是，新型无人机采用全新的设计理念，并引领军用无人机的发展趋，其发展方向主要向以下几个方面进化：

高隐身性

飞机隐身不仅可以隐蔽遂行各种作战任务，而且可以最大限度地增强自身的防护能力。因此，高隐身性是现代飞机设计的一个重要指标。起初，隐身设计主要应用在有人驾驶的作战飞机上，但随着无人机的大量应用，为了提高无人机自身的生存能力和隐蔽攻击的突然性，新型无人机也都采用隐身设计。

由于没有驾驶舱，体型更小，加之各种隐形技术的运用，无人机的隐身性是其他飞行器所不可比的。2011年2月美国最新亮相的X-47B无人机的隐身性能非常高，超过了F-117、B-2、F-22和研制中的F-35等飞机。这是美国军方一直寻求的目标。

但新的设计理念也将改变原有的隐身设计思路。以往的隐身设计主要是通过改进飞机机体结构、采用复合材料、喷刷表面涂层等方式来达到隐身目的。但这类方法大都是以牺牲飞机的某些性能及载荷为代价的，这样一来隐身飞机与常规战机相比，其实际作战能力大打折扣。另外，现有隐身飞机造价昂贵且飞机维护成本巨大，从而严重影响军方的实际采购计划。

与现有五代战机的隐身设计理念完全不同，新的设计理念认为，要通过提高速度来达到隐身目的。新近披露的SR-72高超声速飞机，不仅使巡航速达到马赫数6，而且正是采用新的设计理念，使飞机通过提高速度来实现隐身。因此，速度将成为一种新的隐身手段。这也就意味着，继隐身技术后，飞行器的下一场革命将围绕速度展开，而高超音速则无疑引领着无人机的发展趋势。

高超声速巡航

无论是现代战机必须具备的快速反应能力的需要，还是无人机应具备的较强生存能力的需要，最大限度地提高飞行速度无疑是一个先决条件。因此，在六代战机和新型无人机的设计时，都把提高飞行速度作为设计思考的一个重要问题。

从美国宇航局早先研制的X-43无人机就集中反映了这种趋势。X-43无人机本身就是一种高超声速飞行器，曾在在太平洋上空创造了接近10倍声速的飞行纪录。美国X-51A无人机先后进行了4次试飞试验，刷新了试验数据，创造了370秒，飞行距离约425千米的飞行纪录。尽管飞行时间很短，起飞后仅几分钟就坠海，飞行速度也没有达到6倍声速，但美国军方仍然对此感到满意，因为X-51A并非第一种在大气层内达到高超音速的飞行器，但却是保持时间最长的。X-51A身上具备的这种速度优势，让美国人对打击“时敏目标”更有信心。

从SR-72飞机的概念来看，高超声速无疑是它的绝对优势，它的速度是其前身SR-71的2倍，这样一来，现有防空武器的速度都赶不上它，即便是发现了也无能为力。洛马公司臭鼬工厂工程师利兰德称，SR-72可谓“无敌”。对此，他认为：“SR-71飞到3倍声速时，敌机还有时间反应。但若是6倍声速，对方根本来不及躲，SR-72无疑是等同于无人机。目前只有火箭动力试验机X-15才有6倍声速的飞行力。”6马赫数的惊人速度，让目前世界各国的防控体系都无能为力，它完全可以在一小时内到达全球任何地点执行作战任务。所以，高超声速是新型无人飞行器一种必然选择。

高超机动性

所谓高超机动性主要是指飞机在高速飞行状态下，机动动作的灵活性和敏捷性。也是指飞机在不改变飞行轨迹的情况下而改变机头指向的能力，实际上也就是指飞行姿态的控制能力。高超机动不需要改变高速飞行飞机的轨迹和飞行状态，就能实现飞机的灵活机动。因此不受飞机的基本机动性能的限制，响应速度远远超过单纯的机动飞行。

有人驾驶飞机由于受飞行员生理极限的限制，使飞机的机动性受到很大制约，因而也限制了其性能的发挥。无人机或无人飞行器，由于不必再考虑飞行员的生命保障系统，不仅可以腾出更多的空间用于加载机载设备和武器弹药，而且还可以承载比有人飞机更大的飞行载荷，从而使其具有超出常规的高机动性。新型无人机除了具有高超机动能力外，还可以对付那些高机动性、突然出现的目标，如无人机在必要时可通过“自我牺牲”来对付巡航导弹。它还能毫无顾忌地进出核生化武器的沾染区执行特殊任务，未来人们把“无风险”作战的任务寄希望于无人机。

新型无人机设计的重点主要体现在机体结构和空气动力方面。据有关资料显示，SR-72飞机的前机体形状设计为在高速状态下实现进气道预压缩，但是没有采用X-51A验证机的乘波构型。它的设计特点是采用脊状机身，与大后掠三角翼融为一体，向后延伸到大约一半时形成了驼背式机身。脊状构型和三角翼均设计用于提供增加方向稳定性以及在较高巡航速度下获得更大的升力。同时在发动机进气道的外侧，机翼前缘突然弯折，然后延伸到梯形机翼，构成了曲柄状机翼前缘，由此形成了类似锯齿的前缘角，可以提供涡升力，有助于实现低速飞行。从而使SR-72无人机不仅具有速度优势，而且具有高超机动能力。

采用双发设计是SR-72另一优势，由于采用涡喷发动机与超燃冲压发动机的组合循环推进系统，可以使SR-72具有强劲动力，其巡航速度可达到马赫数6，这也是当今最先进的一种推进技术，尽管在研制过程中充满各种困难，比如如何同时确保两种发动机同时稳定工作，尚有许多技术难题需要解决，但臭鼬工厂乐观地宣称，已经在这一技术上取得了重大突破。

高防护能力

2011年12月4日，伊朗新闻媒体报道，一名伊朗军方高官称，伊朗军队在该国东部击落了一架美军无人侦察机。他还说，伊朗陆军电子战部队成功击落了一架越过伊朗与邻国阿富汗边境进入伊朗领空的美军RQ-170“哨兵”，并且缴获的这架美军侦察机受损程度很轻。当时，这种像蝙蝠一样的喷气式隐身无人机还处于秘密状态，外界知之甚少。面对被击落的尴尬，美国空军这才证实了RQ-170“哨兵”处于研制阶段，并预期“向前线部署的作战部队提供侦察和监视支援”。但美国官方否认该机是被伊军击落或受到网络攻击而坠毁，而是由于机械故障失控所致。可事实却是伊朗俘获了这架轻微受损的RQ-170隐身无人机。据事后一位伊朗工程师透露，这是用电子对抗软杀伤“打”下来的，他们干扰无人机的通信后，在无人机切换到GPS自动归航时伪造GPS信号，把无人机骗了下来。

RQ-170被俘获暴露了无人机防护存在明显软肋，对此美国立即采取措施加强无人机的防御能力。如今再想俘获无人机恐怕是难上加难了，因为无论是美国、以色列这类无人机技术领先国家，还是欧盟、俄罗斯等这类无人机研制大国，在加紧研制各种新型无人机同时，都更加注重提高无人机的防御能力。特别是采用新的电磁防护技术和红外对抗系统技术，使新型无人机既能免遭导弹攻击，又能提高情报搜集能力，还能形成更高的自我防护能力。

高智能作战

目前，所谓的无人机，只不过是飞机上无人，大多采用操作人员遥控的方式遂行作战行动，实际上是有人甚至是多人在地面进行远程和幕后操控，这样不仅要无人机具有较高的智能程度，而且对操控手的控制技能的要求也很高。尽管无人作战飞机具有更高的机动性和更灵活的作战方式，在实战中也取得不错的战果。但由于受技术和多种因素制约，目前装备的无人机，对作战态势的自动分析处理、对飞行姿态的准确自动控制、以及对敌我目标的准确判断等，都还不能达到令人满意的程度。从而导致误伤率、损毁率、及使用成本都比较高。具有关调查数据显示，在反恐战争中，美国遥控的无人机在巴基斯坦共造成3533人丧生，其中884人为平民。而巴基斯坦内政部高官曾经指出，美国无人机在巴基斯坦炸死的人当中，80%都是无辜平民。为此，联合国特别报告员海因斯建议联合国机构，呼吁各国冻结这类包括无人机在内的“杀人机器人”。再就是无人机的损毁率较高，与有人驾驶飞机相比，无人机坠毁事故是有人驾驶飞机的4～5倍。另外，运行无人机也比较昂贵。如运行一架“影子-200”无人机需要32人，而运行较小型的观测直升机（如OH-58）至少需要3人左右。

这就要求新型无人必须要具备更高的智能化程度，以满足复杂的作战环境要求。因此，目前正在研制的新型无人机都把提高其智能化程度作为一项重要指标。高智能化要求无人机不仅能够按照指令或者预先编制的程序来完成预定的作战任务，而且对已知的威胁目标能做出及时和自主反应，还能对随时出现的突发事件做出及时反应。因此，给无人机加装更为先进的“智慧脑”成为一种必然选择。由于有了更加聪明的“智慧脑”，从而使无人机能够具备较高程度的自动准确判断、自动分析处理、以及自动准确控制能力。而无人机的高智能化，主要是体现在其自主性上。随着高智能化程度的提高，未来战场，或将出现以无人战斗机、无人轰炸机、无人电子战飞机和无人预警机等构成的无人作战体系，这不仅颠覆人们对现有空战模式的认识，而且必然会引起未来作战方式发生根本性改变。