无人机对中国到底有多重要？

小心愿

　无人飞行系统由无人机、无人浮空器、跨介质无人飞行器等各类飞行平台、任务设备、信息传输设备及地面配套设备组成，可以自主感知、自主决策、相互协同执行任务，具有“平台无人、系统有人”的属性和环境适应能力强、自主程度高、非接触、零伤亡、可长时间工作的特点，在军事和民用领域中具有广阔的应用发展前景，是世界各国高度重视的新技术、新方向。

　　现代无人飞行平台包含各类无人机、浮空器和跨介质飞行器，其总体方案设计主要瞄准重大和迫切的战略需求，重点是对不同应用层面的无人平台进行系统性设计。智能化是先进平台技术的一个发展趋势，而平台智能化的基础是系统性、综合性的总体设计技术，以及多学科交叉融合设计。国外在系统性、综合性的多学科无人飞行平台设计方面，已经获得了显著成果，发展了具有一定规模、包含不同门类和功能的平台体系。这些先进的平台方案代表了当前无人飞行平台多学科总体设计的最新技术水平和进展。
　　高空长航时无人飞行系统是当前国际上发展出的一类重要的飞行器系统，具有重要的军事意义。
　　这类无人飞行系统最新成果的典型代表是美国的“全球观测者”无人机，飞行高度可达20000米，采用液氢燃料，飞行时间长达7~8天。目前已进行了原理样机的飞行试验。
　　美国的另一类型的超长航时无人机代表为“太阳神” ，采用太阳能电池为驱动能源，可在较低的高度上飞行达6个月之久。

　　左为“太阳神”，右为“西风”
　　英国的“西风”长航时无人机，采用太阳能电池为驱动能源，可在30000米高空连续飞行3个月，已达到在17800米高空连续54小时的飞行试验记录。
　　从高空超长航时无人平台的技术发展现状来看，结构的大变形、大柔性是此类无人飞行平台的主要特征，气动与结构的耦合效应显著，设计时必须考虑多学科之间的关联和耦合设计。
　　随着使用空域的拓展，临近空间高度逐渐被人们所认知，新时期无人飞行系统的发展则向高度发起挑战。临空无人飞行系统因其在军事应用方面的巨大潜力，日益成为国内外研究的热点。临近空间浮空器可作为实施军事应用的飞行平台，在定点持久监视与侦察方面优势显著，国外众多项目对其进行立项研究。
　　美国DARPA为满足其空军在全球情报、监视与侦察等方面的长远需求，以及巡航导弹防御的需要，使美国空军具有“全球警戒、到达和力量”的能力，2004年发起并投资了临近空间新概念浮空器预研项目。此外，日本、英国、德国、以色列、俄罗斯等国也都提出了临近空间浮空器计划，均旨在发展具备超长航时、定点驻留、大载荷能力的临近空间浮空器。

　　临近空间新概念浮空器预研项目
　　近期，科技部积极开展论证，提出了临空组合飞行器的创新构想，在临空浮空器平台
　　基础上结合高空无人飞行器组合概念，将两种不同类型的无人飞行平台组合，发挥各自的优势，在业内开展了热烈讨论。临空组合飞行平台是体现总体设计系统性、综合性的平台概念，是我国无人飞行平台有望实现跨代超越的一个突破点。
　　此外，面向海洋和河流湖泊等水面应用，可垂直起降的舰载无人飞行系统在本世纪得到快速发展，成为可军民两用的新兴热点方向。例如，2008年美国陆军提出了“联合通用重型直升机”项目，波音公司、西科斯基公司、贝尔公司、洛克希德马丁公司等都提出了各自的方案；又如，DARPA设立了13亿美元的垂直起降无人飞行器的X-Plane计划，试图激发出具有重大创新意义的垂直起降无人飞行器。
　　这些新概念垂直起降无人飞行系统代表了此类无人飞行平台的最新技术能力。垂直起降无人飞行平台设计带有多学科综合的特征，比如，空中飞行模式转变是一个涉及气动、结构/机构设计和控制切换的复杂过程，必须在相关学科之间进行联合的设计和动态仿真。因此，这类无人飞行平台设计是一项多学科综合的设计技术。
　　纵观以上先进无人飞行平台设计技术的发展，系统性、综合性是其总体设计的突出特点，也是平台设计实现智能化的一个重要基础。未来，智能无人飞行平台必然是一个涉及多学科的复杂平台，需要多学科综合的设计理念和方法。多学科总体综合设计作为一种系统级的科学思想，以数学方法为手段，以计算机技术为工具，是面向工程的方法论，可以有效地处理先进智能无人飞行平台的设计实现问题，是无人飞行平台总体设计技术的发展趋势之一。
　　为什么一定要发展无人飞行系统技术？
　　推动国家安全战略落实
　　随着信息技术和装备技术的发展，现代战争的概念和形态已逐步转向信息化条件下的联合作战，转向天、临、空、陆、海、潜深度融合的一体化作战，转向基于信息系统的体系作战等。现代无人系统研究和装备研制的目标已经不仅仅是提高单一平台自身的性能，而是作为整个武器装备体系中的一个系统充分发挥整个体系的效能，形成战略上、系统级的优势。尤其是无人飞行系统，在科索沃战争、伊拉克战争、阿富汗战争等近代战争中发挥了重要作用，受到世界高度关注。无人飞行系统由于拥有很强的自主行为能力，可自主感知与控制，可在动态环境中独立完成复杂任务，可与有人系统无缝集成，增强有人参与系统的作战能力，甚至改变军事力量的对比格局，对现代作战模式和作战思想带来深刻变革而受到世界军事强国的高度重视。
　　目前，以美国为首的世界军事强国进行的无人飞行系统作战研究呈现显著的发展趋势——作战环境由安全区域向危险区域扩展；作战任务由执行侦察监视任务向执行主流作战任务发展；战场感知由结构化环境感知向非结构化环境感知与认知方向发展；平台控制由遥控、程控向自主控制方式发展；通信方式由专用信道向共享信道、网络化通信方向发展；平台和体系结构由专用化、单一化向通用化、标准化、互操作方向发展；作战模式由单平台作战向有人/无人平台协同作战，多无人系统协同作战方向发展。这些发展趋势明显突出智能化、一体化的特点。
　　不能忽视的是，目前我国在无人飞行系统的研究方面尚处于起步晚、投入少、发展慢、应用少的不利局面，在顶层设计、技术突破和系统应用方面，来自西方发达国家的压力仍然巨大。在新的时代背景下，我国提出了新的军事发展战略，未来的作战模式是体系化联合作战，一体化系统协同是我国新时期军事发展的需要。以信息化为基础，以智能化为特点的多维度无人飞行系统更加适用于未来的战争模式。因此，迫切需要提升我国在该领域的研究水平，推动我国无人飞行系统的军事装备研制，满足国家安全的迫切需求。
　　促进军民融合和国民经济发展
　　新技术、新产品的迅猛发展，孕育着新的一轮产业革命，新兴产业正在成为引领未来经济社会发展的重要力量，世界主要国家纷纷调整发展战略，大力培育新兴产业，抢占未来经济科技竞争制高点。从国家层面看，党的十八大以来，我国全面加强顶层设计，持续推进相关产业供给侧结构改革。促进战略性新兴产业发展，以实现我国经济的长期平稳较快发展。国家对于无人飞行系统高度重视，社会各界积极参与，已经显示出良好的发展势头和美好前景，形成了大规模的研发生产规模。低空空域开放及通航新政策加速了无人飞行系统与国民经济和民生的融合，带动其周边产业快速发展。

　　以无人机为例，据美国蒂尔公司预测：未来十年无人机仍将继续成为世界航空航天工业领域最具增长活力的市场，支出总额将超过940亿美元。同时在全球军用航空平台新交付价值中，无人机（不含微型无人机）所占比重将从2010年的8%提升到2018年的15%，新交付数量占比将从2010年的35%提升到2018年的49%。
　　作为新兴的具有活力的市场，无人飞行系统及周边产业的发展对于国民经济起到良好的促进作用。应对未来超大规模的使用局面，空中交通管理技术成为影响无人飞行系统产业研发、生产和应用的焦点和瓶颈。
　　我国依然需要努力
　　无人飞行系统作为一个复杂、庞大的技术体系，集飞行器设计、导航、制导与控制，通信与信息系统、计算机应用技术等学科于一体，是科技创新的集中体现。目前，世界强国纷纷开始制定战略规划、明确发展目标、加强技术开发，根据本国战略需求发展相关技术。虽然我国已取得一定的研究成果，但与世界先进国家在无人飞行平台总体设计、自主控制水平、空中交通管理、综合测控技术等方面，还有一定的差距。因此，发展无人飞行系统技术对推动我国相关领域关键核心技术研究水平，维护国家权益和捍卫国家安全，服务国民经济，促进科技创新等方面均具有重要意义。