無(wú)人機(jī)發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

段佳俊 羅冬瑾 楊金龍

（西華大學(xué)航空航天學(xué)院，四川 成都 610039）

無(wú)人機(jī)是無(wú)人駕駛飛機(jī)的簡(jiǎn)稱(chēng)，是由機(jī)載動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，人為遠(yuǎn)程或自主程序控制的可以回收的無(wú)人駕駛飛行器。無(wú)人機(jī)之所以如此受重視，是因?yàn)槠洫?dú)特的優(yōu)勢(shì)。無(wú)人機(jī)及其相關(guān)科學(xué)技術(shù)隨著時(shí)代的發(fā)展而日趨完善，如防空武器，其性能日益提高，這也增加了有人機(jī)空戰(zhàn)的風(fēng)險(xiǎn)，而無(wú)人機(jī)進(jìn)入空戰(zhàn)則可以降低這種風(fēng)險(xiǎn)[1]。

1 無(wú)人機(jī)的發(fā)展歷史

1.1 萌芽期

1917 年，Peter Cooper 和Elmer A.Sperry 創(chuàng)造了第一臺(tái)自動(dòng)陀螺穩(wěn)定器，該裝置能使飛機(jī)向前飛行的同時(shí)還能保持平衡。自此，第一臺(tái)無(wú)人機(jī)成功誕生并被命名為“空中魚(yú)雷”。然而在蜂王號(hào)發(fā)明之前無(wú)人機(jī)都不能飛回起點(diǎn)，因此無(wú)法使其重復(fù)利用。1935 年，蜂王號(hào)的發(fā)明讓無(wú)人飛行器在最后的路程里可以飛回起點(diǎn)，該項(xiàng)發(fā)明終于使得無(wú)人機(jī)具有了很高的使用價(jià)值（見(jiàn)圖1）。[2]

圖1 蜂王號(hào)無(wú)人機(jī)第一次能飛回起點(diǎn)

1.2 發(fā)展期

20 世紀(jì)80 年代，最初由以色列設(shè)計(jì)，美國(guó)后來(lái)進(jìn)行調(diào)整的先鋒系列無(wú)人機(jī)不僅滿(mǎn)足了當(dāng)時(shí)需要進(jìn)行偵查、監(jiān)視以及各種目標(biāo)獲取的任務(wù)，還由于該無(wú)人機(jī)定位系統(tǒng)夠便宜，符合美國(guó)以低代價(jià)開(kāi)展無(wú)人機(jī)獲取目標(biāo)的要求（見(jiàn)圖2）。

圖2 先鋒系列RQ-2A

1.3 蓬勃期

進(jìn)入21 世紀(jì)，更加小巧、便攜，性能也更穩(wěn)定的無(wú)人機(jī)取代了原來(lái)體積較大、目標(biāo)突出且不方便攜帶的無(wú)人機(jī)。由此推動(dòng)了民用無(wú)人機(jī)的發(fā)展，民用無(wú)人機(jī)繁榮發(fā)展的背后又繞不開(kāi)2006 年成立的大疆無(wú)人機(jī)公司，其先后推出的Phantom 系列無(wú)人機(jī)，在中國(guó)乃至世界上均產(chǎn)生了巨大影響。還有加州的Robotics 無(wú)人機(jī)公司在2014 年推出的X8+四軸飛行器以及同年誕生的一款用于自拍的無(wú)人機(jī)Zano 都暗示了無(wú)人機(jī)正如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)出來(lái)。更何況還有2015年為無(wú)人機(jī)發(fā)展創(chuàng)造了更為有利條件的各大運(yùn)營(yíng)商的成功融資以及2017 年出臺(tái)的《關(guān)于促進(jìn)和規(guī)范民用無(wú)人機(jī)制造業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》。此間種種均說(shuō)明無(wú)人機(jī)發(fā)展進(jìn)入了蓬勃期（見(jiàn)圖3）。[3]

圖3 大疆的Phantom2vision+

2 無(wú)人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 軍用無(wú)人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

軍用無(wú)人機(jī)主要是用來(lái)偵察并監(jiān)視目標(biāo)，為指揮中心提供敵方的情報(bào)，以便更好地根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)的形勢(shì)調(diào)整戰(zhàn)術(shù)并制定出相應(yīng)的計(jì)劃。軍用無(wú)人機(jī)同時(shí)也是人類(lèi)戰(zhàn)爭(zhēng)史上的精神智慧結(jié)晶，是不斷發(fā)展的信息技術(shù)成果在戰(zhàn)爭(zhēng)方面的具體表現(xiàn)。自1970 年后，越來(lái)越多的無(wú)人機(jī)被運(yùn)用于軍事斗爭(zhēng)中。美國(guó)研制出多種長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)，包括“先驅(qū)者”、“獵人”、“蒂爾”等。著名的“捕食者”、“全球鷹”均包含在“蒂爾”型號(hào)中?！暗贍枴痹诎⒏缓购鸵晾私?jīng)過(guò)實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)，最終確定其出色的可靠性。美國(guó)現(xiàn)代反恐行動(dòng)中80%的偵察任務(wù)是由無(wú)人機(jī)完成的，無(wú)人機(jī)在其中發(fā)揮著不可忽視的作用。作為能與美國(guó)在無(wú)人機(jī)方面一較高下的以色列也出產(chǎn)了許多產(chǎn)品，其中“偵察兵”、“競(jìng)技神”等無(wú)人機(jī)在以軍中大放異彩。歐洲西部等地的發(fā)達(dá)國(guó)家以及其他地方的一些并不發(fā)達(dá)的國(guó)家也都有各自的成果。我國(guó)無(wú)人機(jī)事業(yè)發(fā)展迅猛已逐漸彌補(bǔ)起步較晚的弊端，且已經(jīng)出現(xiàn)了許多型號(hào)的軍用無(wú)人機(jī)，如“翼龍”與“彩虹”系列，這兩款無(wú)人機(jī)在受到中國(guó)軍方喜愛(ài)的同時(shí)還受到海外國(guó)家的認(rèn)可，遠(yuǎn)銷(xiāo)中東等地區(qū)，我國(guó)與世界頂尖水平間的差距正不斷地縮小著（見(jiàn)表1）。[4]

表1 軍用無(wú)人機(jī)與傳統(tǒng)載人飛機(jī)的對(duì)比

2.2 民用無(wú)人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

民用無(wú)人機(jī)可以分為工業(yè)級(jí)和消費(fèi)級(jí)，但無(wú)論是工業(yè)級(jí)還是消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)在近幾年來(lái)都得到了高速的發(fā)展，中國(guó)雖然與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比無(wú)人機(jī)技術(shù)不夠成熟，但不可否認(rèn)中國(guó)依然是世界上無(wú)人機(jī)生產(chǎn)的最主要基地。無(wú)人機(jī)在航拍、勘探、植保、測(cè)繪等方面發(fā)揮著巨大作用，近幾年來(lái)又隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能及大數(shù)據(jù)等新型科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)人機(jī)市場(chǎng)又迸發(fā)出了更大的活力。再加上人民日益生活的高科技化同舊智能時(shí)代的沖突也必然導(dǎo)致像無(wú)人機(jī)等新型產(chǎn)品的高智能化與生活化。以大疆為代表的中國(guó)無(wú)人機(jī)研發(fā)生產(chǎn)公司不斷致力于使無(wú)人機(jī)具有更多的功能、更小的體積和更大的載重等。以后無(wú)人機(jī)快遞將不再局限于某個(gè)地區(qū)，而是擁有更大的覆蓋率，遍及中國(guó)的的大部分地域。從19 年工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模價(jià)值達(dá)150 多億到20 年的270 多億可以看出民用無(wú)人機(jī)的發(fā)展并不比軍用無(wú)人機(jī)發(fā)展遜色。[5]

3 無(wú)人機(jī)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 軍用無(wú)人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)

3.1.1 隱身功能

雷達(dá)是利用無(wú)線電發(fā)現(xiàn)并測(cè)定其位置的電子設(shè)備。而軍用無(wú)人機(jī)的隱身能力可以通過(guò)避免或減小被雷達(dá)偵測(cè)到的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)。而想要減少被雷達(dá)偵測(cè)到的頻率又可以通過(guò)使用高新材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。如采用雷達(dá)吸波材料（在無(wú)人機(jī)表面涂納米材料，耐高溫陶瓷等）。這些材料的導(dǎo)電性不強(qiáng)，因此難以產(chǎn)生感應(yīng)電流，沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生就無(wú)法形成電磁場(chǎng)，進(jìn)而也就減少了被雷達(dá)發(fā)現(xiàn)的概率。還有一種是合理利用無(wú)人機(jī)的結(jié)構(gòu)布局，避免使用大而平的垂直面以及利用無(wú)人機(jī)的一部分來(lái)遮蔽發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道或尾噴管。最近新興的等離子隱身技術(shù)不僅能在不改變戰(zhàn)斗機(jī)氣動(dòng)布局的外形下吸收微波和紅外輻射，還提高了吸收微波的頻帶及吸收率。雖然這項(xiàng)技術(shù)暫時(shí)還未被運(yùn)用在無(wú)人機(jī)上，但相信在以后不久無(wú)人機(jī)的隱身能力必然會(huì)與等離子體隱身技術(shù)掛鉤。

3.1.2 偵察和打擊相結(jié)合

偵察和打擊一體化無(wú)人機(jī)在2020 年3 月份左右的土耳其針對(duì)敘利亞的行動(dòng)中大放異彩，進(jìn)一步突顯了偵察和打擊一體化的無(wú)人機(jī)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的作用。當(dāng)然，作為裝備最早、性能最好的察打一體化無(wú)人機(jī)“捕食者”不僅戰(zhàn)果豐富——2001 年在阿富汗擊斃本拉登副手，2003 年在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中引導(dǎo)其他飛機(jī)發(fā)射導(dǎo)彈打擊目標(biāo)，還完全貫徹了“發(fā)現(xiàn)即摧毀”的作戰(zhàn)理念。這種將偵查和打擊結(jié)為一體的作戰(zhàn)方式不僅提高了打勝仗的概率，還促進(jìn)了現(xiàn)代軍用無(wú)人機(jī)的發(fā)展，使其與現(xiàn)代軍事需求相輔相成。未來(lái)軍用無(wú)人機(jī)的發(fā)展必有察打一體化無(wú)人機(jī)的一席之地。[6]

3.1.3 “蜂群”作戰(zhàn)

所謂“蜂群”戰(zhàn)術(shù)，是指無(wú)人機(jī)搭載人工智能并基于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)對(duì)敵方實(shí)行不同方向、不同層次并向同一目標(biāo)派出多架無(wú)人機(jī)進(jìn)行打擊的戰(zhàn)術(shù)。2020 年9 月底的納卡沖突與2020 年5 月的巴以沖突均可以看見(jiàn)“蜂群”戰(zhàn)術(shù)的影子，同樣，“蜂群”戰(zhàn)術(shù)也沒(méi)有辜負(fù)人們的期待，以其低耗高效且大大減少人員傷亡的特性成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的“新星”。我國(guó)在“蜂群”戰(zhàn)術(shù)上已走在世界前沿——同時(shí)實(shí)現(xiàn)了上千架無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)?？梢?jiàn)，“蜂群”作戰(zhàn)是未來(lái)軍用無(wú)人機(jī)發(fā)展的熱門(mén)趨勢(shì)。

3.2 民用無(wú)人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)

3.2.1 智能化

在民用無(wú)人機(jī)發(fā)展過(guò)程中，面臨著技術(shù)難度高、投入資源大和審查更加嚴(yán)格困境。提高智能化水平是進(jìn)一步發(fā)展民用無(wú)人機(jī)的重要解決辦法之一。在智能化趨勢(shì)的推動(dòng)下，消費(fèi)者與復(fù)雜的環(huán)境參數(shù)也對(duì)無(wú)人機(jī)提出了更高的要求，無(wú)人機(jī)應(yīng)與大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)結(jié)合，近年來(lái)人工智能技術(shù)的快速發(fā)展也為無(wú)人機(jī)智能化奠定了基礎(chǔ)。提高民用無(wú)人機(jī)的智能化，可以更好地滿(mǎn)足市場(chǎng)需求、提高無(wú)人機(jī)的銷(xiāo)量，從而增加企業(yè)利潤(rùn)。[7]

3.2.2 個(gè)性化

首先，我們應(yīng)充分認(rèn)識(shí)產(chǎn)品個(gè)性化?！邦櫩椭辽稀笨梢宰罱K解釋這一含義，而個(gè)性化產(chǎn)品是以滿(mǎn)足顧客需求為出發(fā)點(diǎn)，建立并維持好這一良好關(guān)系為結(jié)果，達(dá)到共性、高品質(zhì)型、高信賴(lài)性的目的，最終提高企業(yè)收益。消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)在拍照、攝像等領(lǐng)域得到了空前發(fā)展，讓廣大消費(fèi)者在得到身臨其境的航拍體驗(yàn)的同時(shí)也享受到了無(wú)人機(jī)飛行的樂(lè)趣。消費(fèi)型無(wú)人機(jī)公司應(yīng)緊跟市場(chǎng)需求，通過(guò)改良無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精確定位并賦予無(wú)人機(jī)更多的娛樂(lè)屬性，讓用戶(hù)得到更多更好的體驗(yàn)，從而推動(dòng)個(gè)性化的發(fā)展。

3.2.3 精準(zhǔn)化

不管是無(wú)人機(jī)的管理還是運(yùn)營(yíng)都需要精準(zhǔn)化，現(xiàn)代民用無(wú)人機(jī)不僅需要技術(shù)革新，還要迎合市場(chǎng)與用戶(hù)需求，來(lái)推行某種商業(yè)模式以做到管理與運(yùn)營(yíng)精準(zhǔn)化，當(dāng)然，這離不開(kāi)大數(shù)據(jù)的支持。無(wú)人機(jī)在航拍、植保、測(cè)繪、勘測(cè)等方面均有巨大成果，那么便可以在這些相關(guān)層面實(shí)施精準(zhǔn)的服務(wù)，通過(guò)詢(xún)問(wèn)、反饋、改進(jìn)、更新等手段來(lái)達(dá)到無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)化管理與運(yùn)營(yíng)的目的。無(wú)人機(jī)作為空中數(shù)據(jù)端口，可以針對(duì)不同行業(yè)做出不同調(diào)整，利用這一優(yōu)勢(shì)為用戶(hù)提供更精確、更強(qiáng)大的服務(wù)。

4 結(jié)語(yǔ)

從軍用無(wú)人機(jī)在戰(zhàn)爭(zhēng)中不斷得到應(yīng)用，到各種技術(shù)不斷取得突破和民用無(wú)人機(jī)在勘測(cè)、氣象、植保等領(lǐng)域的大力發(fā)展，可以預(yù)測(cè)出未來(lái)無(wú)人機(jī)的發(fā)展將是一片坦途。只要合理使用無(wú)人機(jī)，那么必將會(huì)進(jìn)一步造福人類(lèi)。