国外军用无人机事故分析与启示

陈俊锋，周磊

中国人民解放军92728部队

本文主要介绍美军军用无人机事故等级认定方法，针对国外大中型军用无人机严重事故，对历年事故数量和发生时机进行统计与分析，总结主要原因，并借鉴国外降低无人机事故率的措施，提出降低我国军用无人机事故率的一些建议。

无人机具有成本低、机上无人、使用方便等优点，近年来任务领域不断拓展，正逐渐替代有人机，成为遂行侦察监视、通信中继、火力打击等枯燥、危险军事任务的主力装备。但随着使用强度增大，无人机事故数量居高不下，直接影响了任务成功率。本文主要依据公开数据，以造成重大影响的外军无人机严重事故，即达到美军A类标准的事故为研究对象，分析事故发生的时机和主要原因。

国外军用无人机事故等级认定方法

国外无人机事故多依据造成的经济损失或导致人员的附加伤亡进行等级认定，如美海军根据事故导致的经济损失和人员伤亡情况，将无人机事故划分为4个等级，如表1所示。

表1 美海军无人机事故等级认定方法。

国外军用无人机严重事故统计与原因分析

事故数量

根据英国咨询机构无人机战争（DRONE WARS）统计，外军无人机2007～2019年共发生严重事故322起，其中美国227起，占总数的70.5%，如表2所示。

表2 国外军用无人机严重事故数量统计表。

2015年之前，美军无人机每年严重事故数量显著高于其它国家，且较为稳定，这与美军无人机历来较高的使用强度有关；2008年之后，随着其它国家无人机大量列装和使用强度不断增大，严重事故总体呈上升趋势，如图1所示。

图1 国外军用无人机历年严重事故数量统计。

此外，咨询机构无人机战争的资料显示，中美军无人机严重事故数量自2016年起大幅减少，2011～2015年的年平均严重事故数量23.8起，分析其主要原因是2016年起美军无人机严重事故相关报道显著减少，但实际每年严重事故数量并未显著减少。

事故机型

除14起严重事故未公开机型外，其余严重事故共涉及31型无人机见图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，三型机严重事故共占比64.6%。

图2 事故机型统计。

事故发生的时机

按事故发生的时机划分，发生在滑行阶段4起、起飞阶段22起、飞行阶段187起、降落阶段52起，未公开57起。在事故时机被公开的265起事故中，各阶段事故数占比详见图3。

图3 各飞行阶段事故数量占比。

事故原因

在严重事故原因被公开的186起事故中，共有撞击异物、天气因素、被击落或疑似被击落、人为因素、系统故障或缺陷等5类事故原因。其中，撞击异物2起、天气因素8起、人为因素20起、被击落或疑似被击落25起、系统故障或缺陷131起（其中，软件缺陷3起、航电设备故障7起、电气器件故障20起、链路失效27起、机械部件故障36起、发动机故障38起），详见图4。

图4 严重事故原因占比统计。

在起飞阶段，人为因素和链路失效是造成严重事故的主要原因；在飞行阶段，除被击落或疑似被击落外，机械部件故障、发动机故障、链路失效或电气器件故障是导致严重事故的主要原因；在降落阶段，人为因素、发动机故障和机械部件故障是引发严重事故的主要原因，如表3和图5所示。

表3 各飞行阶段的严重事故原因统计表。

图5 各飞行阶段中严重事故原因占比统计。

通过统计与分析国外军用无人机严重事故，可形成如下结论。

一是严重事故数量与使用强度成正比。美军MQ-1、MQ-9、MQ-5等机型在中东等地长期服役，因此其严重事故数量较高，暴露出大量设计缺陷；其他国家无人机随着使用强度增大，年严重事故数量也呈上升趋势；

二是严重事故主要原因为系统故障或缺陷。系统故障或缺陷导致的严重事故共占70.43%，其中主要故障或缺陷包括发动机故障、机械部件故障、链路失效和电气器件故障。因此，提高无人机机电系统可靠性可显著降低无人机严重事故率；

三是起降阶段的严重事故主要由人为因素造成。无人机起降阶段环境较复杂，如误操控或遇突发情况，对无人机操控员反应能力和指挥员决策能力要求更高。虽然通过严格训练或采用人机工效设计可以在一定程度上减少误操控，但人为因素引发无人机严重事故的深层次原因是，无人机操控员对飞行态势缺乏直接感知手段，应急处置过程中心理压力大。

国外采取的措施

为进一步降低无人机事故率，提高无人机任务完成率，国外主要从安全性设计、人员培训、态势感知等方面进行改进和提升。

（1）加强无人机系统安全性设计

无人机安全性受可靠性、故障监测与健康管理等多种因素制约。美军在加强无人机安全性设计，提升动力系统、航电系统、电气系统、软件等可靠性的同时，还大力发展无人机故障告警、预测与健康管理技术，提升无人机故障诊断与自修复能力。

（2）高度重视故障应急处置培训

美军无人机专业人员培训主要由院校、基地和部队承担。院校主要负责基础理论和专业知识培训，基地主要负责无人机技术、操控技能和装备保障技能等相应任职培训，部队主要负责改装培训。美军除在基地任职培训和部队改装培训中重视故障应急处置培训外，还通过完善无人机特情处置条例，改进无人机操控员训练方法，建设模拟训练体系，加强特情处置训练等办法，提高操控员特情处置能力。

（3）提升无人机自主性

无人机续航时间长，操控员需长时间连续工作，如“捕食者”无人机在任务区的每架次平均工作时间为20～22h，操控员经常跨昼夜连续工作，每架次工作时长通常在10h以上。为降低无人机操控员工作负担，美军在无人机系统中大量采用自主化和智能化技术，提升无人机自主飞行能力，通过人机合理分工，最大限度减少人为失误。

（4）改善人机操控环境

相较有人机，无人机空中特情处置的难点在于，操控员对无人机飞行状态和空中态势感知不够直接。为解决这一问题，美军尝试将虚拟现实等技术应用于无人机地面控制站，提高无人机操控员感知能力和信息利用率，降低错误处置风险。

（5）提高待遇并建立合理晋升模式

图6 美空军“敏捷秃鹰”吊舱增强了机载平台态势感知能力，减轻操控人员工作负担。

特情处置对无人机操控人员经验、反应、知识结构等素质要求很高。为保证无人机操控员队伍稳定，避免无人机技术骨干和人才流失，美军采用提高无人机专业人员待遇如增加无人机和战斗机专业人员的额外津贴、提升晋升空间、建立队伍人员稳定机制等措施，激励经验丰富、反应敏捷、知识复合型优秀人才投身无人机建设，维护重要人才保有率。如近期晋升的41名无人机操控员中，15名被破格提前晋升为中校或者上校，远高于通常的提前晋升率4%。

图7 美军不断提升无人机自主控制技术，减少人为失误。

启示与建议

一是提升现役无人机可靠性、降低故障率。无人机续航时间长，单架次飞行时间远大于有人机，对飞控、导航、测控等分系统的可靠性、冗余度要求更高。因此，应充分应用国内现有成熟技术，提升无人机装备的可靠性，避免出现故障；

二是加强模拟训练体系建设，提高人员故障处置水平。根据已有的事故情况，研制具有应急处置训练功能的专用模拟训练系统，针对性加强特情处置训练，提高无人机操控员的特情处置能力，降低操控员心理压力；

三是提升人机功效、自主控制能力，降低操控员压力。一方面，应提高无人机的自主导航与控制、故障诊断与自修复重构能力，在很大程度上能降低其对通信链路和地面系统的依赖程度，提高无人机在不确定环境和突发事件中的生存能力。另一方面，应采用合理的人机分工。目前，大部分无人机系统的人机功能分配已在系统设计之初被确定，而任务执行过程中需针对人与系统的特性进行动态功能分配，以最大限度减少人为失误，从而实现系统安全可靠和高效的目标；

四是应用大数据挖掘的技术，开展无人机系统故障诊断预测工作。建立无人机装备数据挖掘分析，故障预测研究，通过大数据挖掘分析，对无人机故障进行预测和诊断。针对现役无人机，运用云诊断、大数据分析等技术，建立故障模式分析库，实现故障预测能力的提升；针对新研制的无人机，结合研制工作，开展故障诊断研究工作；

五是进一步完善无人机操控员激励机制。无人机空中应急处置特别需要操控员丰富的经验和知识储备。为保留经验丰富的无人机操控员，需配套无人机操控人员职业规划路径、激励及待遇保障等方案，并完善激励机制，解决无人机操控人员职业发展的后顾之忧。■