无人驾驶飞行的产生背景?世界无人机的发展历史?

产生背景

无人驾驶飞行器于20世纪20年代问世。1914年,英军的卡德尔和皮切尔两名将领,向英国军队的飞行学会提交了一个提议:研究一个能够无人驾驶的飞行器,并使用无线电电子计量学来加以控制,使它能够飞行在目标敌人进攻地域的上空,把预先挂载在无人驾驶飞机上的炮弹投放下去。这个大胆的设想刚一提出,就迅速受到了当时伦敦军事航空学会主席戴亨·德森爵士的赞许,并当即指定由A. M.洛教授带领团队进行有关研制。无人机在当时是作为练习用的靶机,是许多国家都用来形容新一代无人驾驶飞机的用语。

无人机是在1917年由英国人首次研发获得成功的,但直至20世纪50年代初才获得了真正的应用。当时全球空军都纷纷大规模配备了大型无人机,并将其当作空中标靶使用。此后,美军率先研发实现了无人驾驶侦察机,并进行了相关试验。到了20世纪80时代,大型无人机已经获得了广泛应用。

世界无人机发展历史

从1903年莱特兄弟驾驶世界上第一架飞机试飞到提出无人驾驶飞行器这个概念仅仅过去十几年。此后一百多年间,无人机在飞行平台、控制技术、数据传输、导航通信、载荷设备等各技术领域都取得了显著的进步。随着科学技术的进步,无人机在军事战场上体现了十足的重要性。从军事到民用的转变,使得无人机大放光彩。无人机在民用领域应用广泛,也带动了一大批产业迅速发展。无人机的发展大致可分为三个阶段:萌芽起步期、探索发展期和成熟稳定期。

1)萌芽起步期

最开始,无人机的出现主要是用于军事领域。1917年,美国人斯佩里发明了世界上第一台自动陀螺仪,美国海军采用了此款陀螺仪,并将“柯蒂斯”N-9式教练机改装成世界首架由无线电操控的无人飞行器“空中鱼雷”式。“空中鱼雷”式无人机,于1918年顺利飞行,但从未参加过战争。

随着三维立体作战模式逐渐形成,以及防空需求的增加,20世纪20年代后,为了满足防空训练的需要,远程控制无人靶机开始出现。1935年,英国的“蜂王”无人机问世,实现了现代无人机发射后能飞回至起飞点。“蜂王”无人机如图1-3所示,其最高飞行高度为17000ft,最高飞行速度为100mi/h,但由于当时的技术相对落后,逐渐被英国皇家空军弃用。

在这一阶段的无人机研发过程中,无人机基本没有携带任何的任务载荷,仅作为靶机使用。地面上的操纵人员利用无线电遥控设备操纵搭载低精度机械陀螺仪的无人机进行飞行。伴随着有人机的快速发展,这一阶段的无人机也突破了原有飞行速度和飞行高度的限制,从不可回收到可回收重复使用,从平稳飞行到大机动动作飞行,发展意义重大,影响深远,大大提高了无人机在战场上的表现。

2)探索发展期

20世纪60年代起,无人机逐渐应用在战场之中。美国在越南战场上使用“火蜂”号无人机进行空中侦察,获取地面情报。以色列使用“侦察兵”“猛犬”等多型号无人机在战场中执行火力侦察、伪装诱饵、电子欺骗等任务。

1994年,美国制造了“捕食者”无人机,其升级版将侦察用途的飞机改造成可携带武器并能攻击目标的无人机,开创“察打一体”的先河。1999年,“捕食者”“先锋”“猎人”等多款无人机在科索沃战争中执行空中侦察、战场监控、电子对抗等任务。

进入21世纪以后,各国无人机发展极其迅速,全球50多个国家和地区共研发出近千种无人机。2004年,美国制造出RO-7B“幻影”无人机,是当时无人机家族中最小的一款。2007年,美国“捕食者B”“死神”无人机正式服役。2009年,由臭鼬工厂(Skunk Works)设计生产的RQ-170“哨兵”无人机在美国空军服役,飞行高度可达50000ft。2010年,美国研制的高空高速长航时无人机侦察机RQ-4A“全球鹰”无人机部署在美国空军基地。

在横跨半个世纪的发展过程中,无人机系统从简单的机械陀螺仪向采用惯性导航加“罗兰”无线电导航的方式,从无任务载荷到加装简单载荷(如相机、红外探测等任务载荷),从操纵方式为遥控器到加装程序控制方式转变。至20世纪末,无人机上的导航定位系统升级为卫星定位与惯性导航组合的系统方式,任务载荷也实现了从最基本的载荷到加装光电吊舱的转变,控制方式也慢慢转变至程序控制与指令控制。至21世纪初,无人机发展已基本成熟,不少无人机至今仍在服役。从近程操控变成高空长航时,任务载荷除光电吊舱外还加装雷达等设备,无人机从侦察、干扰向使用大展弦比的攻击型无人机平台转变,导航系统主要采用差分定位方法加微型惯性导航系统,采用程序控制加交互控制的方式,能自主控制并实时交互。

3)成熟稳定期

从2011年至今是无人机发展的成熟稳定期。2012年12月,欧洲“神经元”隐身无人机(图1-4)在法国伊斯特利斯飞行试验中心首飞成功。2013年8月,英国“雷神”隐身无人机(图1-5)在澳大利亚武麦拉试验场完成首飞。2019年8月,俄罗斯“猎人B”隐身无人机(图1-6)秘密试飞。这一阶段,无人机发展趋于稳定。在军事上,无人机逐渐向隐身化发展,通过改变结构布局以及使用隐身材料实现飞行平台隐身,避免雷达侦察。无人机也从单一作战逐渐向集群化、智能化战斗发展。任务载荷由侦察监视设备与精确制导武器等组成。随着人工智能技术的快速发展,无人机系统越来越智能、自主,性能也随着材料等技术的发展逐渐提高,战斗技术更加多样。

 

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