便攜式無人機：不可小覷的“低空之眼”

便攜式無人機：不可小覷的“低空之眼”

■蘇 健 逯心一 曹栩嘉

推動小微型便攜式無人機嵌入戰(zhàn)場，已成為當(dāng)前各國研制、使用裝備的鮮明特征之一。

今年1月，英國Elbit公司宣稱獲得一份新合同。按合同約定，該公司將在數(shù)月后向英國國防部交付一批Magni-X微型無人機，以“增強英國陸軍的能力”。

去年11月底，美陸軍在聯(lián)邦采購網(wǎng)發(fā)布了與研制巡飛彈等有關(guān)的征詢書，其內(nèi)容之一就是尋求載荷在0.5千克以上的小微型無人機，用來投放現(xiàn)役單兵投擲類彈藥。

俄羅斯在這方面也在跟進(jìn)。據(jù)稱該國新西伯利亞國家技術(shù)大學(xué)無人機能力中心正在對標(biāo)挪威研制的“黑蜂”微型無人機，研發(fā)“熊蜂”微型無人機。

韓國特種作戰(zhàn)部隊從今年1月起，開始部署外購的“Rotem-L”無人機，該無人機重約6千克，采用便攜式設(shè)計。

澳大利亞Defend-Tex公司推出的Drone-40無人飛行器，小到可用榴彈發(fā)射器發(fā)射，能執(zhí)行戰(zhàn)場偵察、打擊任務(wù)。

塞爾維亞則在對偵察型微型無人機“麻雀”進(jìn)行升級，使其具備搭載、使用榴彈的能力。

為何各國對小微型便攜式無人機研制、列裝工作如此重視？此類無人機有何獨特優(yōu)勢？它們的發(fā)展現(xiàn)狀與未來走向如何？本期“兵器廣角”，讓我們走近這類裝備。

LANIUS微型四旋翼無人機。陽明供圖

“鸚鵡阿納菲”無人機。陽明供圖

Drone-40無人飛行器。陽明供圖

以“寸有所長”立身

在電影《天空之眼》中，有一段使用微型無人機的場景：甲蟲狀的微型無人機從平放著的控制面板屏幕上起飛，一路穿越帳篷，繞過墻角，飛進(jìn)屋內(nèi)，停留在開放式屋架的橫梁上，開始對屋內(nèi)情況進(jìn)行拍攝……

這段場景之所以讓人印象深刻，是因為它生動展示了微型無人機“隱蔽進(jìn)入”“對目標(biāo)一覽無余”等功用。

像麻雀一樣大小，能在室內(nèi)自由穿行，邊飛邊回傳圖像……類似的小微型無人機已經(jīng)成為現(xiàn)實。

從20世紀(jì)90年代微型無人飛行器概念提出時起，微型無人機的發(fā)展便受到多國關(guān)注。

作戰(zhàn)需求的牽引及作戰(zhàn)理念的變化，尤其是特種作戰(zhàn)對環(huán)境感知能力的更高要求，使小微型便攜式無人機逐漸進(jìn)入“快速成長期”。美國、以色列、挪威、英國、澳大利亞等國先后在這方面取得進(jìn)展。

與大中型及部分小型無人機相比，小微型便攜式無人機由于要求易于攜帶，因此個頭都不大，搭載能力較弱，航程也較短。但是，上述不足顯然未能阻擋各國對它進(jìn)行研制與使用的熱情。原因之一，就是因為“小有小的好處”，小微型便攜式無人機在“寸有所長”的基礎(chǔ)上做到了揚其所長，且使其長處更長。

靈活機動。此類便攜式無人機身形小巧，這使它能在有限的空間里飛行。以色列埃爾比特系統(tǒng)公司推出的LANIUS微型四旋翼無人機長與寬相同，均不及A4紙的長度，其高度則遠(yuǎn)不及A4紙的寬度。這樣的“小身板”，使它能輕松地從窗口進(jìn)入室內(nèi)尋找目標(biāo)。英國UAVTEK無人機公司與BAE系統(tǒng)公司聯(lián)合研制的“昆蟲”微型無人機，其長寬還沒有普通人的手掌大，重量不到200克，能在狹小空間穿行并執(zhí)行任務(wù)。

安全隱蔽。除體形較小難被發(fā)現(xiàn)外，小微型便攜式無人機常用電池驅(qū)動，噪音很小，紅外特征也不明顯。它們的機體大多選用復(fù)合材料制造，在減輕體重的同時，還增加了對手感知的難度。美軍列裝的“黑黃蜂”微型無人機，據(jù)稱采用納米塑料殼體設(shè)計，比一支鋼筆大不了多少。飛行時，它幾乎難以被察覺。

使用方便。這是小微型便攜式無人機的最大優(yōu)勢。從當(dāng)前此類無人機使用情況來看，它們的發(fā)射方式大多較為簡單，或者直接從手上放飛，如英陸軍的“昆蟲”微型無人機；或者用槍掛榴彈器來發(fā)射，如美陸軍的GLAUS無人機。其操作也相對容易，操控面板或地面站設(shè)計簡約，界面簡單，作戰(zhàn)人員僅需要經(jīng)過較短時間培訓(xùn)就可操作。

當(dāng)然，小微型便攜式無人機航程較短、載荷較小。即使一些體形較大的此類無人機，這方面的能力也比較有限。這一特點，使它們中的大多數(shù)只能享有“低空之眼”的稱謂。

從多個維度拓能

在2003年的伊拉克戰(zhàn)場上，RQ-11“渡鴉”無人機的大量運用，使美陸軍和海軍陸戰(zhàn)隊在感知戰(zhàn)場環(huán)境方面優(yōu)勢更加明顯。“渡鴉”無人機是一種輕型偵察無人機，配備在美軍的排級單位。

與當(dāng)時配備“渡鴉”無人機的美軍相比，如今在部分國家軍隊中，一些小微型便攜式無人機已配備到作戰(zhàn)班組，使用更加方便。

“下沉”到基層作戰(zhàn)單元，只是小微型便攜式無人機發(fā)展的變化之一。

經(jīng)過多年來的發(fā)展，此類無人機本身也在發(fā)生變化，這集中表現(xiàn)為它在多個維度上不斷拓能。

一是偵察功能越來越強。情報、監(jiān)視、偵察是軍用無人機的“看家本領(lǐng)”，對小微型便攜式無人機來說更是如此。按照OODA循環(huán)理論，偵察是后續(xù)一系列行動的前提與基礎(chǔ)。在無人機體量有限的情況下，各國研制、列裝的無人機，大都優(yōu)先考慮用于偵察。對于體量更小的微型無人機來說，它們幾乎都是偵察型無人機。

科技進(jìn)步給小微型便攜式無人機發(fā)展提供了強勁動力。萬向節(jié)、多軸旋轉(zhuǎn)設(shè)計等技術(shù)給大中型無人機偵察感知設(shè)備帶來益處的同時，也惠及小微型便攜式無人機。各種傳感器、攝像機、控制單元的輕量化、小型化、集成化，使小微型便攜式無人機視界更寬，看得更遠(yuǎn)、更準(zhǔn)、更清晰。法國一家無人機開發(fā)商研制的“鸚鵡阿納菲”無人機，其三合一攝像機裝在萬向節(jié)上，具有高倍連續(xù)變焦能力，鏡頭朝向自由度很大，基本體現(xiàn)著當(dāng)代微型無人機“視力”的發(fā)展水平。

二是戰(zhàn)斗功能受到關(guān)注。具有一定偵察能力，顯然不是人們對小微型便攜式無人機的全部要求。對一些體形較大的此類無人機，設(shè)計者總在盡可能地賦予它們打擊能力。如Drone-40無人飛行器、以色列軍方列裝的“螢火蟲”自殺式無人機等。對一些現(xiàn)役的小微型偵察無人機，一些國家也試圖借助科技之力對其改裝，賦予察打一體能力。在這方面，塞爾維亞的“麻雀”無人機有一定代表性。該型無人機由復(fù)合材料制造，拆卸后可裝進(jìn)手提箱，能攜帶1.5千克有效載荷執(zhí)行情報、偵察、監(jiān)視任務(wù)。通過改裝，它能掛載6枚40毫米口徑的榴彈，“轉(zhuǎn)型”為察打一體無人機。

三是自主能力顯著提升。對小微型便攜式無人機來說，能進(jìn)行精準(zhǔn)的手動遙控操作是關(guān)鍵。同時，為減輕操作者操控壓力、確保飛行質(zhì)量、應(yīng)對遙控信號中斷等情況，絕大多數(shù)小微型便攜式無人機都被賦予了自主飛行能力。Drone-40無人飛行器發(fā)射升空后，可以自主飛行到預(yù)定位置。一些較大的此類無人機，除了能按照預(yù)設(shè)程序飛行外，還可以通過機載感知和控制系統(tǒng)調(diào)整、規(guī)劃飛行路線。一些新研制的小微型便攜式無人機，不僅能自主完成整個飛行過程，還能與一起行動的同型無人機協(xié)同完成任務(wù)。

此外，經(jīng)過多年的發(fā)展，此類無人機的環(huán)境適應(yīng)性也在變強。防風(fēng)、防塵、防水、抗干擾……諸多進(jìn)步使它越來越適合“低空之眼”的角色。

Burdock便攜式反無人機雷達(dá)。陽明供圖

Rotem無人機。陽明供圖

“昆蟲”微型無人機。陽明供圖

Magni-X微型無人機。陽明供圖

“黑黃蜂”微型無人機。陽明供圖

向新的目標(biāo)“趕路”

2020年亞美尼亞和阿塞拜疆軍事沖突，讓世人對無人機作戰(zhàn)有了新認(rèn)識。至今仍在延續(xù)的一些軍事沖突中，消費級無人機攜帶手榴彈或迫擊炮彈升空打擊地面目標(biāo)場景的出現(xiàn)，折射著戰(zhàn)場對小微型便攜式無人機的需求。

從功用上講，小微型便攜式無人機不可能替代大中型無人機的地位與作用。正所謂“術(shù)業(yè)有專攻”，它在很長一段時間內(nèi)，都將在屬于自己的低空發(fā)揮更大作用。從發(fā)展情況來看，今后的小微型便攜式無人機可能會從以下幾個方面發(fā)力，以滿足任務(wù)需要。

一是確保無人機操控的安全性。當(dāng)前，反制無人機的手段不斷增多，一些激光、微波反無人機裝備已投入使用，專為反制小微型無人機而研制的雷達(dá)也已出現(xiàn)。如俄羅斯一家公司研制的Burdock便攜式反無人機雷達(dá)，主要用來定位具有低雷達(dá)反射截面的空中目標(biāo)，能探測到較遠(yuǎn)距離的超小型空中目標(biāo)。不少國家還列裝了通用無人機干擾裝置，能切斷無人機與導(dǎo)航衛(wèi)星、操作人員之間的通信。面對這種情況，如何讓小微型便攜式無人機“突出重圍”完成相關(guān)任務(wù)，既是操作者要面對的實際問題，也是研發(fā)人員要解決的科研難題。

二是“多能合一”或?qū)⒊蔀樾∥⑿捅銛y式無人機追求的新境界。對小微型便攜式無人機來說，適當(dāng)補足其先天短板——“腿短”，是其強能的內(nèi)容之一。在這方面，一些國家采用讓較大型多旋翼無人機作為母機馱著它們“趕一段路”的做法。當(dāng)然，這種做法只適宜數(shù)架小微型便攜式無人機共用的場景。其還有一個前提，那就是這些無人機具備“集群作業(yè)”的能力。集群作業(yè)只是小微型便攜式無人機“多能合一”中的能力之一。當(dāng)前，一些小微型便攜式無人機已被賦予集群作業(yè)能力，比如Magni-X微型無人機，通常情況下，它能夠單獨使用，在“軍團-X”系統(tǒng)支持下，多個Magni-X可以相互配合共同行動。“多能合一”的“能”當(dāng)然不止于此，它既體現(xiàn)在察打一體上，也可能體現(xiàn)在遂行電子壓制、通信中繼任務(wù)等多個方面。

三是繼續(xù)提升其智能化水平。人工智能技術(shù)的運用，使軍用無人機包括小微型便攜式無人機的“頭腦”更加靈活、反應(yīng)更加敏捷。比如，以色列埃爾比特系統(tǒng)公司推出的LANIUS微型四旋翼無人機，在人工智能加持下，能在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中自主飛行，邊飛邊繪制房屋的立體簡圖，還能夠區(qū)分?jǐn)澄?、武裝人員與非武裝人員，為操作者決策提供依據(jù)。但總的來說，當(dāng)前無人機的智能化水平，與實戰(zhàn)需求及人們的預(yù)期相比，還相去甚遠(yuǎn)。智能化昭示出的潛力，將使研制者在“增加無人機非預(yù)期情況處置能力”方面繼續(xù)深耕不止。

四是在一些“基本功”上繼續(xù)用力。在城市巷戰(zhàn)、小組突擊等作戰(zhàn)類別和樣式不斷涌現(xiàn)的情況下，小微型便攜式無人機的必要性、重要性在繼續(xù)提升。為適應(yīng)需求，一些小微型便攜式無人機不得不在“基本功”方面繼續(xù)用力，如向較小的體形要隱蔽性、向優(yōu)化電池性能要續(xù)航力、向升級感知設(shè)備要“好眼力”、向數(shù)據(jù)鏈傳輸速率要反應(yīng)能力等。設(shè)計上的開放性也必須繼續(xù)保持與深化，以便這類無人機能納入更大指揮控制系統(tǒng)共享信息，并可通過修改開放式軟件權(quán)限的方法來適配更多任務(wù)。

同時，小微型便攜式無人機的低成本化也很重要，這決定了它能在多長時間內(nèi)得到普及，從而使這種班組裝備甚至是將來的單兵裝備發(fā)揮更大作用。