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无人机发展状况
2011年9月15日至18日,由国务院批准的首届中国天津国际直升机博览会在天津滨海新区举办。
当日,中国无人机独立机群悄然成为展会的亮点。
全华时代航天科技将无人机“银龙”系列、固定翼的“银雕”系列、“吉祥鸟”等最新机型参展,同时还进行了飞行表演。
全华时代实现了一次靓丽亮相。
当前,无人机的生产主要以美国、以色列、俄罗斯三国领先。
中国的无人机产业起步较晚,目前仍处于追赶态势。
国内首屈一指的天津全华时代航天科技有限公司的无人机产品,成为时代骄子,产品已成功应用于国防建设、航拍测绘、电力巡线、救灾探测等多个领域。
全华时代无人机制造的复合材料、创新模块化结构等方面填补了国内多项空白,实现了多方面高科技突破,而且率先实现了国内无人机的批量生产。
uav(UnmannedAerialVehicles)是无人飞行器的英文译名。
包括固定翼无人机,旋翼无人机和无人飞艇等,统称无人机。
UAV的空气动力学机体、成像传感器系统和数据处理软件及传输系统是无人机低空工作系统的“四大件”。
国家建设铁路、公路、地质勘探、森林防火救火、农业灭蝗撒药、草原虫害调查治理、地震、雪崩、泥石流、水灾水患等突发事件调查、统计估测均是UAV大显身手的机会和战场。
UAV还是政府实施调查救助、抢救预案、制定救灾方案和第一时间到达灾难地点的得力助手和现代科学重要手段。
例如修建一条数百公里的铁路,工程规划急需1米分辨率图纸。
与卫星遥感影像分辨率最高达0.3米相比,无人机低空航测可以精确到5厘米,并且还能生成三维景观数据。
如果租用国家的具有1米分辨率的卫星,每天轨道成像宽度仅为11公里。
即便保证天天晴日,也需要一个半月的时间,显然速度太慢,延误工期。
有人驾驶的大飞机航测虽然灵活性好,但会受到价格高、天空航管严格、涉及国家机密和天气条件、层层申报批准等限制,难以满足工期紧张、施工时间和建设任务的严格要求。
怎么办?
只有用方便、快捷、精确、省钱的UAV。
UAV可以在阴云天气摄影,飞得低,可以距地面50米飞行,获取影像清晰。
UAV飞得慢,航速每小时几十公里,能灵活应付复杂地形条件。
且制造成本低,不需要专门机场和飞行员,可以灵活起降还可中停。
上世纪90年代末我国才开始无人机系统研究,经过十年发展,无人机低空航测已在抗震救灾、社会管理、城市规划等方面发挥了积极作用。
包括天津全华时代航天科技发展有限公司等民营企业研制的UAV,积极参与国民经济建设服务,应用于森林防火、边境巡逻、海事执法、灾情评估、核辐射探测、环境保护、应急救援、遥感测绘、资源勘探测绘等民用领域。
全华时代航天科技董事长权军说,全华时代是国内首家实现无人机的研发、生产、销售与培训一体化的民营企业,在同行业享有极大声誉。
我们一直致力于推动无人机民用化、规模化和自动化,推动中国民用无人机产业迈向新高峰,飞向新高度。
权军董事长介绍,全华时代所生产的无人机,已广泛应用于航拍、航测、地面监控、森林消防、电力巡线、防汛救灾等多个领域。
他们生产的“银龙”、“吉祥鸟”无人机已在三峡库区地质灾害水上应急处置演练、天津消防大演习、宁夏自治区国家高压电网电力巡线、阿拉善边境无人机边巡项目、兰州军区军演及内蒙古军分区边境巡逻与追捕演习等项目中经过了实战检验。
与天津应急办合作完成了抗震抢险、水上救援、消防灭火、道路疏导等演习任务,并参与了国家登月工程。
全华时代正在研制的翼展10米的无人机,也在珠海航展上一展身姿。
总工程师田凯告诉我们,他们实验、测试、生产、操纵、试飞,全部实现了独立科研的精确数字化计算机化。
国外同行需要苦练数年的飞行动作,普通人只要通过我们自行研发整合的计算机控制软件,接受两天左右的培训就可以初步掌握。
这样就为客户解决了不敢用、不会用这两大难题。
在无人机领域,工艺与设计并非实力的全部体现,真正核心的技术还在于飞行控制软件。
工艺精益求精,加工一丝不苟,如该公司所产翼展为两米的固定翼无人机,其两侧机翼的质量相差不过5克,这保证了无人机在飞行中的稳定与平衡。
同时,全华时代无人机独特的模块化设计使两侧机翼、尾翼等部件实现了快速拆卸与安装,为零件替换提供了便利。
创业艰苦百事难,没钱没艺少科研,初生之犊不怕虎,几个青年要上天。
这是全华时代和权军一帮人当年的写照。
凑钱办企业,借钱搞科研,负债经营,设备老旧,工艺落后,产品卖不出,曾经苦恼得他们几夜几夜睡不着觉,急坏了权军为首的几个七尺大汉。
如今,经过多年努力,公司已拥有有形资产2000万元,历年连续投入研发资金达亿元,2010年产值1800万元,2011年达2300万元,直接转化为UAV专利成果22项。
吸收培养科研生产技术精英几十人。
公司目前已经被天津市认定为科技型中小企业。
公司副总经理谢志杰透露,公司正在积极申请天津市科技“小巨人”项目。
作为一家民营企业,全华时代能够在竞争激烈的无人机业界崛起,与其十年如一日潜心科研、自主创新、艰苦创业、锐意进取分不开。
全华时代目前的110名员工中,青年人占90%,“海归”、博士、硕士研发人员就有36人,占比33%。
以权军、朱鹰、
谢志杰、田凯为企业灵魂的团队,用他们10年的亲身实践和坚韧不拔的意志铸就了全华时代“团结、自主、进取”和“创业、创新、创造”的企业精神。
[航空航天]各国无人机概况
UAV无人驾驶飞机的英文缩写(UnmannedAerialVehicle),简称无人机。
目前,全球约有4.8万架无人机。
现在可以断言,无人机将在未来20年至50年主宰人类天空。
无人机不需要飞行员在机舱内进行驾驶,飞行全过程在电子设备的控制下自动完成。
无人机上不用安装任何与飞行员有关的设备,这样可以腾出空间和重量装更重要的设备。
另外,使用无人机不用担心飞行员伤亡的问题。
无人战斗航空器(UCAV)构想将在比有人系统低得多的全寿命周期费用下为先进空中力量增加战术威慑,美国计划将UCAV武器系统作为2010后军力结构的一个完整组成部分,初期作战目标是作为有人飞机的有机补充,通过在处于安全地区的操作员控制其执行对敌防空压制(SEAD)任务来支持攻击计划。
在2002年的阿富汗战场上,美军使用Tier—2“捕食者”无人驾驶飞机向基地组织的车队发射了“海尔法”空地导弹。
UAV和UCAV毫无疑问将成为未来航空器发展热点。
美国UAV情况:
大力开发
美国海军研究实验室(NRL)正在开发一种名为“西卡德”(CICADA,close-incovertautonomousdisposableaircraft/“近距、隐蔽、自主、一次性使用的航空器”)的新概念微型无人机(UAV)。
“西卡德”可大批量部署,用来进行电子情报搜集,为前进中的部队预先构建战场通信网络。
美海军将其形容为“可飞行的印制计算机集成电路板”。
它采用滑翔飞行,可以折叠存储和运输,也可以数千个装在一起由一架运输机运往战区并同时投射。
8月底,NRL在美国佛罗里达州奥兰多市举行的国际无人系统协会(AUVSI)北美讨论会上公布了这一设想,同时展出了一架初步的样机(如图所示)。
每架“西卡德”都集成了一套飞行控制组件、综合式全球定位系统(GPS)、基于微机电系统(MEMS)的作动器(可将UAV从折叠状态展开并驱动控制面)、一台电源、一套微型通信系统和一套微型电子情报搜集传感器。
在存贮状态下,这些“可飞行的电路板”彼此间通过印制在其外蒙皮上的标准化接触面互连,并组成一个数据网络。
这样就能在将它们运往战区的途中同时对数千架UAV进行编程。
按目前的封装概念设计,在一个边长15厘米的立方体中可装入18架“西卡德”;而当使用美空军标准的萨金特-弗莱彻公司(SergeantFletcher)贮运吊舱装载时,一架C-130战术运输机一次可运输9800架。
这么多“西卡德”可通过撒布,在25分钟内覆盖4800平方千米的地域。
按目前的设计,每架“西卡德”仅重20~30克,采用静稳定布局以降低彼此间发生碰撞时的影响。
该机的滑翔比为3.5,飞行速度为92.5千米/小时,验证型样机翼展为210毫米,NRL正在进行风洞试验以优化设计。
通过集群编程,每架UAV将被设定一个位于目标区域内的着陆点坐标,在着陆时该机的上翼面将用作天线,多架UAV之间将通过互联互通和同步建立一个通用分布式网络。
所有UAV可合成为一个超大型电子侦察阵列,也可由部分通过协同形成辐射源定位星座——由于参与监控的节点很多,故将具有更高的辐射源地理空间定位精度。
2005年,NRL获得为该概念构想提供的5年拨款支持,并启动研制工作。
目前,有效载荷的研制工作进展良好,其中飞行控制系统已利用替代机完成试飞,电子情报传感器样机将在今年9~10月进行振动试验。
该机生产型的目标单价是100美元,而目前的不带任务载荷的样机成本已做到90美元。
NRL还在研制至少2种派生型,其中一种用一个低成本扩音器取代上翼面天线,用于在敌占区组成心理战广播系统;另一种则由120毫米口径炮弹搭载,为此改用圆形机翼;其他改型概念还包括搭载标准的战斗机用箔条/热焰干扰弹发射装置等。
"赫特"(HURT)项目是美国诺斯罗普?
格鲁门公司在美国陆军(潜在用户)和美国国防预先研究计划局(DARPA)的支持和资助下,正在进行的一个UAV(无人机)大系统开发和验证项目。
"HURT"实际上是"综合异类无人平台的侦察群"(HeterogeneousUnmannedReconnaissanceTeam)的英语缩写。
该项目的目标主要有两个:
一是实现对给定空域中自主式UAV机群(可包含多种型号/型别的UAV)及其地面站的指挥与控制,使之可协同完成ISR(情报/监视/侦察)任务;二是使系统可处理来自班一级建制的信息/情报(例如图像)请求,并根据请求选择机群中最合适的UAV来完成信息获取任务,最后将信息提供给请求者。
该项目第一阶段的工作集中于技术开发,目前已经结束;第二阶段的开发和验证合同即将在未来数周内授予诺?
格公司,但这一阶段的工作实际上已从2007年9月提前开始。
HURT项目的第二阶段将持续26个月(以2007年9月为起点),DARPA和诺?
格公司将集中于更好地解决大系统中UAV的指挥控制问题,主要目标是开发并验证新的计算机指挥控制系统,这种系统能自动地协调美国陆军在整个战区内每架UAV的飞行任务和路径,并显著缩短地面部队从发出信息/情报请求到获得UAV传感器提供的信息/情报的时间(据称可从现在的"分"级缩短到"秒"级)。
在这一阶段,HURT项目将以每四个月为一个小阶段进行螺旋式渐进开发,每个小阶段结束时都将在美国陆军的设施或试验场进行一次演示验证。
每一次演示验证都将为美国陆军一个机会,一个把已开发和验证的技术投入实际使用的机会。
按DARPA的说法,在该项目的最后8个月左右(大约从2009年3月开始),它将启动一项雄心勃勃的计划,把整个HURT系统转化为可实战使用的系统。
第二阶段工作的主要内容之一将是建立可区分请求优先级的战术-技能-操作程序(TTP)。
DARPA拟采用经验方法来完成优先级排序,即以信息/情报请求者的军衔作为基本判定依据,也就是说,高军衔军人的信息/情报请求在原则上比低军衔军人的请求有更高的优先级。
但DARPA的HURT项目经理MichaelPagels承认这种方法将面对挑战--"如果你的任务确实很关键,但你的指挥官却不同意这点……那这就是我作为一名技术专家所无法解决的问题之一了"。
不过研究人员们正试图在HURT系统中建立一种通信互联,允许士兵们在生命安全很快就会受到严重威胁的情况下,对其信息请求赋予"911"式的紧急优先级。
显然,这样的设计使UAV机群的指挥控制权随时都有可能从指挥官手中溜走,预计某些指挥官们将很难接受这一点。
在UAV数量有限的情况下,在指挥官的指挥控制权和请求优先级之间将不得不进行平衡处理。
英国UAV情况:
日趋成熟
英国国防部(MOD)授予泰莱斯英国公司、波音公司和QinetiQ公司一份合同,将开展无人机(UAV)研究工作。
这三家公司组成的JUEP小组将制造联合UAV试验项目(JUEP)中的海上无人机,泰莱斯英国公司负责领导项目实施。
JUEP工作组将飞行"扫描鹰"UAV,以便了解联合军种对未来海上无人机的作战需求。
该项目将为MOD提供探索无人机系统在未来网络化的海上ISTAR(情报、监视、目标获取和侦察)能力中所起作用的最初机会。
波音公司将提供改装的"扫描鹰"飞行器和UAV专门技术,QinetiQ公司将提供英国无人机试验实施、安全性和适航性方面的专门技术。
泰莱斯英国公司将领导小组工作,还将承担舰载综合、作战分析等工作。
小组还将开展"海王"Mk7空中监视与控制直升机的试验。
作为"联合无人机试验计划"(JUEP)的一部分,英国国防部已采用"扫描鹰"(ScanEagle)无人机(UAV)进行了名为"警惕的毒蛇"(TrialVigilantViper)的海上作战试验。
该试验是在苏格兰西岸进行的,包括一系列海上作战试验。
"扫描鹰"由英国皇家海军(RN)的一艘23型导弹护卫舰--"萨瑟兰郡"号发射和回收,飞行图像由"海王"Mk7直升机实时监视。
JUEP项目这一部分的目标是探索UAV在海上和近海作战中的作用。
"扫描鹰"在试验中用于对水面/地面进行监视、侦察、遮断和火力支援,"萨瑟兰郡"号还在一次实弹射击练习中,利用该机传回的图像校正了对浮筒靶标的瞄准。
另一次试验包括在一次持续6小时的飞行中将视频图像传回护卫舰,以及通过卫星发送到几百英里外的一个指挥中心。
泰莱斯公司是执行此次试验的工业界领导,参与者还有美国波音公司和英国奎奈蒂克公司。
泰莱斯航宇英国公司管理董事理查德戴肯(RichardDeakin)称,在此次试验中所获得的经验将用于英国皇家海军未来ISTAR(一种高速垂直起落UAV系列)概念的发展,并将为一些项目,例如"海上空中监视与控制"(MASC)飞机和未来海上无人机制订要求提供参考。
英国国防部UAV项目小组领导凯文哈维(KevinHarvey)补充说,这些经验将为英国皇家海军在考虑此技术领域的未来能力需求时指明方向。
泰莱斯公司也是"守望者"(Watchkeeper)情报/监视/侦察(ISR)UAV项目的主承包商,该项目是英国至今为止最大的UAV采办项目,总值预计可达12亿美元,将在2010年开始服役。
俄罗斯UAV情况:
积极谋划
俄罗斯航空企业正推进无人机(UAV)和无人作战飞机(UCAV)的研究工作,指望能因此获得更多的政府投资。
而欧洲企业也在探寻与俄罗斯在这一领域合作的可能性。
目前俄罗斯已涉足UAV/UCAV研究的企业包括卡莫夫设计局(Kamov)、Kvand公司和雅科夫列夫设计局(Yakovlev)和伊尔库特公司(Irkut)等。
俄目前的国防预算仍有限,但由于油价上涨,俄出口石油获得的收入增加,因此明年的国防预算将增长。
参加今年莫斯科航展(MAKS2005)的俄业界官员们暗示说,有些拨款已用于无人机项目,但主要工作仍处于保密阶段。
雅科夫列夫设计局和意大利马基飞机公司已探索了在UCVA领域开展某种形式的合作,但还有待双方政府的批准。
雅科夫列夫已展示了一种利用其雅克-130教练机有关技术的UCAV概念。
俄业界消息来源还说,伊尔库特公司可能在无人机与欧洲航空防务与空间集团(EADS)展开合作。
苏霍伊设计局也在探索UAV概念,并已提出"探测器"(Zond)系列高空监视无人机设计。
卡莫夫设计局正在继续开发其卡-37和卡-137之后的无人旋翼机,并展出了一个装有传感器和武器的小尺寸共轴反转无人旋翼机模型。
卡莫夫设计局官员称,该机可执行侦察和攻击任务,并可为其他直升机提供目标照射。
该官员还声称俄国防部已对其表现出兴趣,且该局正在进行的某些工作已获得国防部拨款的支持。
原来从事飞机内饰设计和制造的Kvand公司则在航展上展示了一种UAV的全尺寸模型。
该公司正与位于白俄罗斯的Indela实验室合作开发一系列具有冒险性的UAV设计,其中一种是固定翼垂直起降UAV。
公司官员们称,一架用于验证基本设计的常规起降型试验平台将在年底前首飞,而一些子系统现在已在试验。
Kvand展出的UAV设想用于侦察和电子干扰任务,能携带包括昼/夜光电传感器在内的多种载荷。
该机长10.8英尺(约3.3米),翼展10.2英尺(约3.1米),所宣称的最大航程超过500英里(约805千米)。
德国UAV情况:
矛盾重重
德国议会经济与合作分委会主席Bonde在国际无人机系统协会于德国Cologne举行的无人系统欧洲会议上发表讲话时说,德国国内目前正在就本国采购长航时无人机(UAV)一事展开政治争论。
德国议会今年一月批准采购5架诺斯罗普?
格鲁门公司的RQ-4B欧洲鹰高空长航时UAV,并正在考虑采购通用原子公司的MQ-9捕食者B中航时UAV。
Bonde还是议会国防、国土安全和外交委员会成员,他说,国内的争论焦点是长航时UAV在未来的军事作战中可能引起冲突升级,即使是仅仅用于侦察也可能引起国家间的冲突;德国是否要拥有武装型UAV也是此次争论的一部分。
他说,欧洲鹰今后的批准使用对议会来说将是一个问题。
他说,德国空军相当长一段时间以来非常渴望采购捕食者B用作侦察UAV,如果这一采购最终未能如愿他会感到非常惊讶;但是该机的武器系统能力目前是一个争论的话题。
中国UAV情况:
不怕封锁
美国政府获得中国决定致力于研发最先进的无人机(UAV)系统的相关情报之后,立即向盟国施压,收紧了对华无人机技术转移,以防中国在无人机领域发展过快,进而缩小与美国在无人机技术方面的差距。
尽管美国竭尽打压之能事,通过一切渠道阻挠中国获得最先进的无人机技术,并且这些手段也取得了一定效果,但是在中国获得相关技术的渠道被美方完全封锁起来之前,中国已经从以色列方面获得了足够的技术支持。
事实上,中国已经通过以色列方面提供的无人机技术,同时结合自身科研创新,制造出了ASN-105型无人侦察机。
报道称,ASN-105型无人侦察机自身重量308磅,有效载荷88磅,空中续航时间大约两个小时。
此外,中国最近并对该型无人侦察机实施了升级改造,将机上配备的胶片照相机更换成了摄影机。
不仅如此,中国还研究开发出了比ASN-105型无人侦察机更大的ASN-206型多用途无人机。
ASN-206型多用途无人机重约488磅,空中续航时间比ASN-105型无人侦察机大为延长,滞空时间增加到了8个小时。
据美方通过相关渠道获得的情报显示,ASN-206型多用途无人机并使用了现有最先进的摄影以及通信技术。
尽管中国已经在无人机领域取得了一定成就,但是中国相关科研人员正越来越清楚地意识到,建造一种性能稳定的无人机(主要影响因素包括机身、发动机以及电气系统等)才是他们当前面临的最大挑战。
西方国家反间谍机构掌握到的情报资料显示,中国对无人机技术的兴趣正日益加大。
中国目前正投入大量资金以及人力物力,加紧研制可以挑战美国等西方国家无人机技术的先进无人机系统。
当然,中国也努力通过友好国家获得先进的无人机技术,以便为已所用,进而有效缩短研发进程。
鉴于这一情况,美国等西方国家加大了对华无人机技术封锁,以便保持他们在无人机领域的绝对优势。
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