无人直升机作战使用及发展建议

蔡海亮

(中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001)

0 引言

信息化、智能化技术的高速发展，将彻底颠覆传统的以人员为作战主体的战争模式，未来战场可能实现无人化作战，人直接参与作战的场景会越来越少，彻底改变现有战争形态。战场无人化是未来智能化战争的主要发展方向。

无人直升机将以其特有的起降场地小、可垂直起降、空中悬停、可长时间在超低空飞行、使用灵活、不需要复杂的发射与回收设备等特点，适用于在低空和超低空执行情报收集、监视和侦察任务，还可进行战损评估、通信中继、电子战、武装攻击等作战任务，是未来战场上中低空领域不可或缺的武器装备。

1 无人直升机在未来战争的主要作战使用

1.1 单机作战使用方式

考虑无人直升机的特点，在未来战场上的单机使用主要是执行昼夜长航时巡逻监视、远距离侦察探测、通信中继和低空/超低空火力打击任务，所携带任务载荷大，留空时间长，一般以大中型无人直升机为主，可发展为侦察机、中继机和察打一体无人直升机。

1.1.1 长航时侦察型无人直升机

侦察型是无人直升机发展的主流模式，以中小型无人直升机为主，起飞重量一般在2吨以下，留空时间一般在4～8小时，主要携带光学照相机、红外扫描器、电视摄像机和合成孔径雷达等探测设备，可完成侦察、监视、警戒、气象、战伤评估、目标跟踪等任务。典型代表为美国的RQ-8A/MQ-8B “火力侦察兵”无人直升机(图1)。

RQ-8A/MQ-8B“火力侦察兵”是美国诺斯罗普·格鲁门公司推出的一款先进的无人直升机，由Schweizer 330有人机改型而来，是目前世界上已装备使用的最先进的旋翼无人机。由美国海军推出的增强型MQ-8B“火力侦察兵”，装备有前视红外系统，光电成像器，X波段多模态海上监视雷达等任务载荷，可承担海上巡逻侦察任务和进行反潜、反舰和反水雷作战，是美国海军舰载武器中的利器[1,2]。

图1 MQ-8B无人直升机

1.1.2 中继型无人直升机

中继型是无人直升机发展的一个主要方向，以中大型无人直升机为主，起飞重量一般在2吨以上，留空时间一般在8～12小时，主要携带通信中继设备和信息处理设备，可完成通信中继、通信管理、战场信息搜集与分发、情报处理等功能。

随着智能化、无人化战场的发展，作战指挥控制系统将处于战场后方，急需稳定的空中信息中继和处理平台，用于搜集、处理和传递战场信息。传统的有人驾驶空中指挥控制系统和通信中继系统比较靠近战场前端，对作战指挥人员生命安全具有较大威胁，无人直升机以其特有的空中悬停的优势，成为战场通信中继、信息传递的理想平台。

1.1.3 察打一体型无人直升机

察打一体无人直升机是未来无人直升机发展的主要方向，以中大型无人直升机为主，起飞重量一般在3吨以上，留空时间一般在12小时以上，主要携带光电转塔和空空/空地武器系统，具有侦察、监视、捕获和目标实时打击的能力，可对高价值、时间敏感目标实施精确攻击，能极大地缩短从发现到摧毁目标的时间。察打一体无人直升机并不是简单的“无人直升机+导弹”，它具有“灵魂”(作战使命)、“眼睛”(侦察系统)、“大脑”(控制系统)和“心脏”(动力系统)，可充分适用于未来信息化、智能化作战。典型代表为美国的MQ-8C“火力侦察兵”和A160T“蜂鸟”无人直升机(图2)。

A160T“蜂鸟”无人直升机是波音公司研制的长航时、大载荷无人直升机。该机首次采用了变转速旋翼技术，有效降低油耗，续航时间在20小时以上，主要携带的任务载荷有光电/红外成像器，激光测距仪，侦察、监视、跟踪与目标锁定雷达，电子情报系统，电子对抗措施等，可执行情报搜集、侦察监视、战场补给和火力攻击等任务[3,4]。

图2 A160T无人直升机

1.2 多机协同作战使用方式

单架无人直升机的任务能力有限，难以适应广域、复杂、多变的对抗环境，而随着技术的发展，无人直升机自主程度的提升，协同作战、集群作战将成为未来无人直升机主要的作战使用模式。固定翼机方面，美军在2000年率先提出了无人驾驶飞机协同作战的设想，由美国陆军航空兵应用技术管理局(AATD)发起了无人机自主协同作战项目，并且开始广泛研究无人作战飞机协同作战的关键技术。2007年，美国空军研究实验室启动“集群战术空间”计划，以演示验证12架无人驾驶飞机的自主协同飞行、协同搜索和模拟打击等任务能力。借鉴固定翼机的战场使用方式，未来无人直升机的作战模式势必也将向协同作战、集群作战方向发展。

1.2.1 无人直升机协同作战

根据现有的技术发展，可以预测未来20年～30年内，无人直升机实现完全自主作战技术尚未成熟，协同作战将是无人直升机作战的最典型应用方式。无人直升机协同作战方式多样，包括有人固定翼飞机和无人直升机之间的协同、无人固定翼飞机和无人直升机之间的协同、有人直升机和无人直升机之间的协同以及无人直升机和无人直升机之间的协同。从飞行速度、飞行高度、航时、航程、任务载荷配置以及战场布置多角度分析，有人直升机和无人直升机的协同作战将是无人直升机协同作战的主流。

有人/无人直升机协同作战模式下，无人直升机可直接接受有人直升机的指挥控制，实施可控起飞和着陆、联合目标识别与确认、快速打击和战场动态评估等战术任务。美国对有人直升机和无人机的协同作战能力也进行了等级划分(表1)，且以AH-64D、OH-58D、SH-60为主要有人直升机，与多种无人机协同[5]。

表1 有人直升机与无人机协同等级[5]

当前，有人/无人直升机协同作战还处于飞行试验阶段。2018年4月，空直公司的H145直升机与Schiebel公司的S-100无人直升机在奥地利完成了有人/无人直升机协同作战飞行试验(图3)。在此次试验中，S-100无人直升机由H145直升机内的操作手操控飞行；在飞行中，无人机的操作还暂时转移给地面控制站内的飞行员来控制，以模拟有人直升机返回地面加油的场景。此次试飞达到有人/无人直升机协同度级别5的等级，这也是该等级系统中的最高等级，意味着有人平台能对无人系统实施完全控制，包括起飞和着陆，有人/无人直升机协同作战技术已基本成熟，将大大加快其战场应用时间。

最典型的有人/无人直升机协同作战想定，是1架有人直升机控制多架(2-3架)无人直升机组成编队，协同对某目标区域作战，主要实施警戒、侦察、打击等任务。编队中有人直升机作为长机，无人直升机作为僚机。由有人直升机完成编队战术决策和任务控制，包括战场态势评估、目标分配、航路规划等，由无人直升机完成侦察、攻击和毁伤评估任务，能够充分实现有人直升机与无人直升机联合编队之间的信息共享、可用资源的统一调度和作战任务的综合管理，并有效提升作战人员的战场生存能力。

图3 H145与S100直升机协同飞行试验

1.2.2 无人直升机集群作战

基于自主化、智能化技术的深度发展，无人直升机将出现一种全新的作战应用模式，那就是集群作战。集群作战目前还处于理论研究阶段，但其必然是未来最主要的作战方式之一。集群概念起源于蜜蜂，蜂群内部分工明确，具有很强的自主性；个体之间又存在着丰富的信息交流和社会行为，具有很强的协同性。从数学模型的角度来看，个体遵循简单的运动和逻辑规则，不需要任何有中心的中央协调，而又能自然而然地呈现群体特征。集群体系机构示意图见图4。

无人直升机集群作战的优势在于作战的成本优势。俗话说打仗就是在打钱，采用低成本无人直升机集群作战，敌方应对大量的无人机个体需要消耗数十倍甚至上百倍的成本来进行防御，这将在战争中带来显著的成本优势。无人机集群能够实现对敌优势战机更大的胜率，将原本造价高昂的多任务系统分解为若干低成本的小规模作战平台，可以用比传统武器系统更具成本效益的方式挫败对手。因其低廉的成本、高效的作战效果，集群技术必将是无人直升机技术发展和军事应用的重要热点。

无人直升机集群作战将形成规模优势，具有极佳的战场生存能力和任务完成能力，主要可以用来完成复杂战场环境下的协同搜索、协同攻击、集群对抗等作战任务。协同搜索方面可利用多架无人直升机配备不同类型的传感器，充分发挥各传感器的优势，如可见光、红外、雷达等传感器相互配合，完成疑似目标的搜索与定位，并且通过任务分工，提高区域覆盖范围，解决复杂战场环境下的目标不确定性问题；协同攻击方面可以实现从多个攻击阵位、多个攻击角度对单个或多个目标进行火力齐射，从而彻底有效地杀伤敌方目标，作战效能高；唯一能应对无人机集群作战的是另一群无人机，应尽早开展无人机集群对抗技术研究，避免受制于人。

图4 无人机集群体系机构示意图[6]

无人直升机实现集群作战需要智能化技术的深度发展，应重点开展集群控制算法、协同态势感知技术、任务规划技术、航路规划技术、编队控制技术等关键技术的攻关工作。

2 无人直升机的发展方向

当今，无人化、智能化成为热点，无人直升机作为无人智能装备的一种，受到广泛追捧，特别是民用无人直升机及消费级无人旋翼飞行器的蓬勃发展，更使得无人直升机的未来发展方向变得扑朔迷离。但从军用装备角度考虑，为减小装备的维护保障工作，平台的通用化是未来无人直升机的主要发展方向；为进一步提升装备的作战效能，增大任务载荷，增加任务时间和任务半径，大型无人直升机将是近期发展的重点；从未来协同作战、集群作战分析，智能化将是未来无人直升机技术发展的重点。通用化、大型化和智能化将是军用无人直升机的主要发展方向。

2.1 平台通用化

平台通用化是整个武器装备行业的发展趋势，无人直升机的发展也离不开这种趋势。无人直升机的平台通用化主要指两个方面：一方面主要表现是“一机多型、一机多用”，在同一个平台上，可发展侦察型、中继型、武装型、勤务运输型等等；另一方面主要表现是全军通用化，目前国内外直升机在研制时都具有较为鲜明的军兵种特色，比如陆军、海军在研制各自直升机的过程中，更加注重各自的使用及作战要求，陆军型直升机改海军型或者海军型直升机改陆军型的改装工作量都相对较大，未来的无人直升机装备，在设计之初应是站在全军的使用角度考虑，考虑“陆、海、空”甚至是“陆、海、空、天”部队的作战使用需求。

在具体的型号研发中，作为一种设计理念、设计原则，在不造成冗余设计、过度设计的条件下，通用化的实现主要有两种实施途径：一是一线设计人员要具有通用化设计的概念和想法，在功能设计、接口设计等方面要有通用化的思路；另一方面要广泛采用模块化设计方法，特别是在任务载荷方面，要支持任务载荷的即插即用，并且具备较大的任务载荷升级扩展潜力。

2.2 大型无人直升机是近期发展的重点

随着飞行控制技术、测控技术等平台控制技术的深度发展，无人直升机平台的性能将大幅提升，执行任务的能力越来越强，而无人直升机作战半径、任务时间的指标要求在不断增加，对大型无人直升机的需求越来越迫切。

未来无人直升机空中续航时间将不小于10小时～20小时，按常规发动机耗油率考虑，机上需配置燃油1吨～2吨，携带的任务载荷综合考虑侦察设备、外挂武器等，重量在0.5吨～1吨左右，按重量效率0.5考虑，则未来大型无人直升机的最大起飞重量应不小于3吨～6吨。

3吨和6吨的直升机平台是国内外有人驾驶直升机最为常见的平台，如国外的EC135(3吨级)、国内的直-10(6吨级)等等，在研制3～6吨级大型无人直升机时，可充分利用现有直升机成熟平台进行改进改型设计，加快推进大型无人直升机的研制。

2.3 智能化是未来发展的重点

当前的主流观点是，第四次工业革命的重点是智能化的发展。基于无人的特点，智能化将在未来无人直升机有着更加广泛的应用。可以预见的是，智能化飞行控制系统、智能化航电系统、智能化机电系统、智能化任务控制系统等等智能化系统将在未来无人直升机上普及，极大地减少地面操作人员的工作量，使地面人员从繁重的飞行操纵及任务操纵中解放出来，更多地投入于指挥决策，提高作战效能。

目前的智能化发展尚处于一个理论研究及初步的试验阶段。各国虽然在机器狗、机器人等方面虽取得了较为突出的成就，但总体上看，距离工业应用还有一段距离。对于无人直升机装备研制来讲，单独从事智能化无人直升机研究的效费比不高，较为

成功的方法是待智能化技术基本成熟后在无人直升机上开展应用。当前的重点，一方面设计人员要持续关注智能化研究进展，另一方面要不断思考智能化如何在无人直升机上应用。

3 结束语

无人直升机具有“零伤亡”的特点，且具备定点悬停、任意角度飞行、起降场地小等独特的飞行性能，在军民用应用领域有着不可替代的使用价值，必然是未来航空装备发展的要点。从目前世界各国发展情况看，无人直升机基本处于试验试飞阶段，具有广泛的应用前景及发展空间，值得所有从事直升机装备发展的人员不断努力。