從2022年2月起，俄羅斯和烏克蘭兩國之間的沖突便愈演愈烈。拋開沖突的對與錯，一個不爭的事實擺在了世人面前：無人機在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中正扮演著越來越重要的角色。
無人機（UAV）在一些外國文獻(xiàn)中也被稱作“drone”。drone原意為雄蜂，被用來代指馬達(dá)嗡嗡、小巧靈活的無人機非常恰當(dāng)。無人機的全稱為“無人駕駛飛機”，從廣義上講，有翼的導(dǎo)彈、航模等都屬于無人機。
無人機的發(fā)展史
作為高科技產(chǎn)品，無人機起步于20世紀(jì)初。1903年，西班牙工程師萊昂納多•克維多設(shè)計了一款無線電飛行控制系統(tǒng)，用于飛艇測試。
1914年，英國人將這種無線電遙控裝置用于無人駕駛飛機。兩年后，無線電控制系統(tǒng)經(jīng)英國人改進后，安裝在一架名為“空中目標(biāo)”的無動力無人駕駛單翼飛機上。次年3月，該無人機在英國皇家空軍阿帕文空軍基地成功發(fā)射，成為世界上第一架在無線電控制下飛行的動力無人機。
盡管最初的三架“空中目標(biāo)”原型機在試飛中相繼墜毀，但“無線控制、攜帶高爆炸藥”的無人機理念卻得到了英國皇家空軍的認(rèn)可。第一次世界大戰(zhàn)末期，改進的“空中目標(biāo)”無人機被英軍用來攻擊敵方的航線和港口設(shè)施。
戰(zhàn)爭是科技發(fā)展的引擎。伴隨著20世紀(jì)前半葉的兩場世界大戰(zhàn)，無人機的發(fā)展駛?cè)肓丝燔嚨溃鲊娂娂哟笸度耄鞣N軍用無人機層出不窮。
無人機早期的軍事用途之一是用作靶機。早期的靶機是在有人駕駛的飛機后方帶一個拖靶（小旗或布袋），用于高炮或航炮打靶試驗，但這樣很不安全。為此，1933年，英國研制出了第一架可復(fù)用無人駕駛靶機——“蜂王”，這使英國成為首個擁有無人靶機的國家。
第二次世界大戰(zhàn)期間，通過改裝有人駕駛轟炸機，德國、美國等研制出了無人轟炸機。這些無人機安裝了自動控制系統(tǒng)，拆卸了多余的自衛(wèi)武器和設(shè)備，可搭載更多炸彈。
譬如，德國空軍戰(zhàn)時曾使用容克–88轟炸機進行遠(yuǎn)距離轟炸。先由駕駛員駕機飛行一段時間，進入攻擊區(qū)前駕駛員跳傘離開，隨后改由伴航飛機遠(yuǎn)程遙控容克–88對敵方地面目標(biāo)進行轟炸。再比如，1944年，美國海軍使用由B–17轟炸機改裝的遙控艦載機，對德國潛艇基地進行打擊。
第二次世界大戰(zhàn)時的德國在航空武器裝備方面全球領(lǐng)先，大名鼎鼎的V–1飛彈便是無人飛行器中的翹楚。V–1是一款自殺攻擊無人機，也被認(rèn)為是最早的巡航導(dǎo)彈。它的外形與普通飛機相似，但沒有駕駛艙，通過無線電控制系統(tǒng)進行遙控操作，配置自動駕駛儀來調(diào)節(jié)飛行高度和速度。V–1飛行時發(fā)動機會發(fā)出震耳欲聾的嗡嗡聲，但到達(dá)預(yù)定空域準(zhǔn)備下降時，發(fā)動機會驟然停機，緊接著急劇下降直到命中目標(biāo)。
第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以后，以美蘇為代表的兩大陣營在無人機研發(fā)領(lǐng)域開展了激烈的較量。
美國特瑞公司生產(chǎn)的“火蜂”系列無人機是當(dāng)時產(chǎn)量最大的無人機。該無人機在數(shù)十年后派生出各種改型，包括無人靶機、無人偵察機、無人電子對抗機、無人攻擊機、多用途無人機等。“火蜂”無人機可以從地面起飛，也可以從空中載機上發(fā)射，甚至可以從航母上起飛。
在朝鮮戰(zhàn)爭和越南戰(zhàn)爭中，美國軍方曾頻繁出動“火蜂”無人機，對敵方目標(biāo)進行空中偵察。據(jù)統(tǒng)計，越南戰(zhàn)爭中美國出動的無人機多達(dá)3500余架次，用于空中偵察、信號轉(zhuǎn)發(fā)、無線電電子戰(zhàn)、施放假目標(biāo)等，戰(zhàn)損率僅為4%。
1957年，蘇聯(lián)圖波列夫設(shè)計局受命研制巡航導(dǎo)彈。該研究計劃半途而廢，卻成功衍生出了一款“鷂”式超音速無人機。此后，圖波列夫設(shè)計局又先后研制了“鳶”式無人攻擊機和“雨燕”“航程”無人偵察機，兩款無人機都批量生產(chǎn)并裝備了蘇聯(lián)空軍。
值得一提的是，1991年蘇聯(lián)解體后，俄羅斯國力迅速衰退，無人機發(fā)展停滯不前，以至于今天的俄烏沖突中，俄羅斯軍方竟淪落到不得不采購伊朗無人機的地步。
20世紀(jì)70年代至90年代，以色列無人機發(fā)展異常迅猛。迫于戰(zhàn)爭壓力，1969年，以色列國防軍嘗試在商業(yè)無線電航模上安裝照相機，空中拍攝了約旦和埃及的陣地。1970年至1973年，以方先后從美國購買了“火蜂”系列的無人偵察機、無人靶機以及“鵪鶉”誘餌無人機。外購無人機的同時，以色列也快馬加鞭，迅速建立了自己的無人機設(shè)計與生產(chǎn)基地。
隨著電子技術(shù)、材料技術(shù)及空氣動力學(xué)等技術(shù)的發(fā)展，從20世紀(jì)90年代起，無人機逐漸向小型化、信息化和輕量化發(fā)展，軍事用途也越來越廣泛，不再局限于高空偵察。
在1991年的海灣戰(zhàn)爭中，美軍大量使用了MQ–1“捕食者”無人機，該無人機攜帶空對地導(dǎo)彈等精確制導(dǎo)武器，在實戰(zhàn)中對伊拉克軍隊造成了大量傷害。而在最近的俄烏沖突中，俄軍方的“見證者”–136自殺式攻擊無人機價格低廉，但可攜帶50公斤的高爆彈藥，威力十分強大。
值得一提的是，近年來，無人機已經(jīng)開始從軍事領(lǐng)域向科研和民用領(lǐng)域轉(zhuǎn)移，消費級無人機和民用無人機的應(yīng)用越來越普及，甚至成為老百姓所熟知的“玩具”。其中，四軸飛行器無人機已成為民用領(lǐng)域使用最為廣泛的無人機。
中國的無人機發(fā)展起步較晚，但在近20年內(nèi)卻彎道超車，取得了飛速的進展，并走在了世界前列。軍機方面，我國相繼研發(fā)出了“彩虹”系列、“翼龍”系列、ASN系列等諸多性能出色的無人機型；民機方面，誕生了大疆等享譽全世界的民用無人機生產(chǎn)制造企業(yè)。
無人機的用途
無人機用途十分廣泛，不論是在軍事領(lǐng)域還是民用領(lǐng)域，都發(fā)揮了重要作用。僅以民用領(lǐng)域為例，無人機就有航拍攝影、環(huán)境監(jiān)測、通信中繼、災(zāi)難救援、農(nóng)業(yè)植保、電力巡檢、森林防火、應(yīng)急通信以及無人機物流等多方面的應(yīng)用。以下為無人機的幾個主要用途。
空中偵察和靶機。飛行員是國家的寶貴財富，有人駕駛偵察機一旦被擊落，非常容易造成飛行員損失，于是無人偵察機應(yīng)運而生。無人偵察機大多體積小、活動靈活，敵方不易發(fā)現(xiàn)，機上裝備先進的攝影、攝像、雷達(dá)等設(shè)備，可完成各種高空偵察任務(wù)。
美國軍用無人偵察機RQ–4“全球鷹”性能優(yōu)異，是世界各國爭相購買的“爆品”。它的滯空飛行能力極強，巡航高度可達(dá)18000公里，可實現(xiàn)32小時飛行22780公里的航程。該機裝備有先進的高分辨率合成孔徑雷達(dá)、電子光學(xué)和紅外傳感器等偵察設(shè)備，一次性偵察范圍可達(dá)數(shù)百萬平方公里，能夠同時對多個目標(biāo)進行監(jiān)測，并迅速向指揮中心提供情報信息。
為了訓(xùn)練殲擊機駕駛員、高射炮兵、雷達(dá)操縱員、導(dǎo)彈操縱員以及鑒定各種導(dǎo)彈的性能，常需要一個模擬某些性能的靶機。無人靶機無疑是一種廉價、安全的選擇。世界上知名的靶機當(dāng)數(shù)美國的“火蜂”系列，而中國的“長空”系列靶機也頗具名望。
電子對抗�，F(xiàn)代戰(zhàn)爭中，電子對抗是一種重要的作戰(zhàn)手段。無人機利用其體積小、隱蔽好的優(yōu)勢，可實施各種電子對抗。這些對抗具體包括裝載主動式電子干擾機，對敵方雷達(dá)實施主動式電子干擾；在空中拋撒金屬箔條等干擾物，為己方作戰(zhàn)飛機鋪設(shè)安全空中走廊；向敵方陣地投放電聲竊聽器，收集電子情報或音響情報；作小型伴飛無人機，吸引敵方火力，輔助作戰(zhàn)飛機突防；作誘餌機，誘使敵方發(fā)射地空導(dǎo)彈，誘騙消耗敵防空力量等。
察打一體無人機。隨著技術(shù)的發(fā)展，無人機的應(yīng)用逐步由單一向多樣化、復(fù)雜化發(fā)展。察打一體無人機屬于集偵察和打擊為一體的無人機，其可外掛炸彈甚至導(dǎo)彈，由人遙控發(fā)射，發(fā)射后立即返航，既可執(zhí)行高度危險的攻擊任務(wù)又可減少人員傷亡。
察打一體無人機軍用功能強大，目前只有少數(shù)幾個國家能夠研制，我國就是其中之一。就目前而言，察打一體無人機的操作方式主要有兩類，第一類是全自動搜尋，對標(biāo)定的坐標(biāo)進行自動打擊；第二類則是遠(yuǎn)程遙控，使用類似有人攻擊的操縱方式近距離打擊目標(biāo)。
近年來，我國的軍用無人機產(chǎn)品已經(jīng)走出國門，包括“彩虹”系列無人機和“翼龍”無人機在內(nèi)的國產(chǎn)察打一體無人機物美價廉，具有其他國家同類產(chǎn)品無法比擬的優(yōu)勢。
取樣/觀測與新技術(shù)驗證。一些科學(xué)實驗對人體有害或有危險，如核爆炸、化學(xué)戰(zhàn)和火山爆發(fā)等。為分析研究實驗效果、進行空氣取樣或現(xiàn)場觀測，可使用取樣/觀測無人機。2020年，德國GFZ研究中心的研究人員在無人機上安裝攝像頭，遙控?zé)o人機飛越火山口上空，根據(jù)立體攝影技術(shù)測量熔巖運動。該項工作后來發(fā)表于《科學(xué)報告》。
無人機在新技術(shù)驗證方面具有特殊的優(yōu)越性。當(dāng)設(shè)計出一架新型飛機后，一般先把飛機按比例縮小制成模型，放到風(fēng)洞進行空氣動力特性試驗，但這只是靜態(tài)特性。如果把縮比模型制作成遙控?zé)o人機，并進行飛行驗證，便可進一步掌握所設(shè)計機型的動態(tài)飛行特性，同時還很安全。為了驗證國產(chǎn)大飛機C919的飛行性能，2016年6月，同濟大學(xué)師生團隊便設(shè)計、制作并試飛了一款1:25的縮比C919飛機驗證機。
地質(zhì)勘探與航拍測繪。目前的航空地質(zhì)勘探儀器靈敏度較高，在2000米高空進行光學(xué)攝影，可以發(fā)現(xiàn)地面上1厘米寬的線狀物和直徑30~50厘米的巖石碎片。隨著技術(shù)的進步，利用無人機遙感遙測技術(shù)可以使勘測工作更加迅速、準(zhǔn)確，并更具經(jīng)濟性。
無人機航拍是以無人駕駛飛機作為空中平臺，以機載遙感設(shè)備如高分辨率數(shù)碼相機、輕型光學(xué)相機、紅外掃描儀、激光掃描儀、磁測儀等獲取信息，用計算機對圖像信息進行處理，并按照一定精度要求制作成圖像。為獲得高清畫面，現(xiàn)在的無人機航拍一般以低速無人駕駛飛機為空中遙感平臺，全系統(tǒng)上集成了遙感、遙控、遙測與計算機等諸多新型應(yīng)用技術(shù)�！�
（作者系同濟大學(xué)航空航天與力學(xué)學(xué)院教授）