便攜式無人機:不可小覷的“低空之眼”

2023-04-07 15:02:30

來源:中國軍網

推動小微型便攜式無人機嵌入戰場,已成為當前各國研制、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,美陸軍在聯邦采購網發布了與研制巡飛彈等有關的征詢書,其內容之一就是尋求載荷在0.5千克以上的小微型無人機,用來投放現役單兵投擲類彈藥。
俄羅斯在這方面也在跟進。據稱該國新西伯利亞國家技術大學無人機能力中心正在對標挪威研制的“黑蜂”微型無人機,研發“熊蜂”微型無人機。
韓國特種作戰部隊從今年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,小到可用榴彈發射器發射,能執行戰場偵察、打擊任務。
塞爾維亞則在對偵察型微型無人機“麻雀”進行升級,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勢?它們的發展現狀與未來走向如何?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
一、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,飛進屋內,停留在開放式屋架的橫梁上,開始對屋內情況進行拍攝……
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“隱蔽進入”“對目標一覽無余”等功用。
像麻雀一樣大小,能在室內自由穿行,邊飛邊回傳圖像……類似的小微型無人機已經成為現實。
從20世紀90年代微型無人飛行器概念提出時起,微型無人機的發展便受到多國關注。
作戰需求的牽引及作戰理念的變化,尤其是特種作戰對環境感知能力的更高要求,使小微型便攜式無人機逐漸進入“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,其高度則遠不及A4紙的寬度。這樣的“小身板”,使它能輕松地從窗口進入室內尋找目標。英國UAVTEK無人機公司與BAE系統公司聯合研制的“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行任務。
安全隱蔽。除體形較小難被發現外,小微型便攜式無人機常用電池驅動,噪音很小,紅外特征也不明顯。它們的機體大多選用復合材料制造,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,據稱采用納米塑料殼體設計,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勢。從當前此類無人機使用情況來看,它們的發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計簡約,界面簡單,作戰人員僅需要經過較短時間培訓就可操作。
當然,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,使它們中的大多數只能享有“低空之眼”的稱謂。
二、從多個維度拓能
在2003年的伊拉克戰場上,RQ-11“渡鴉”無人機的大量運用,使美陸軍和海軍陸戰隊在感知戰場環境方面優勢更加明顯。“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班組,使用更加方便。
“下沉”到基層作戰單元,只是小微型便攜式無人機發展的變化之一。
經過多年來的發展,此類無人機本身也在發生變化,這集中表現為它在多個維度上不斷拓能。
一是偵察功能越來越強。情報、監視、偵察是軍用無人機的“看家本領”,對小微型便攜式無人機來說更是如此。按照OODA循環理論,偵察是后續一系列行動的前提與基礎。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。
科技進步給小微型便攜式無人機發展提供了強勁動力。萬向節、多軸旋轉設計等技術給大中型無人機偵察感知設備帶來益處的同時,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、更準、更清晰。法國一家無人機開發商研制的“鸚鵡阿納菲”無人機,其三合一攝像機裝在萬向節上,具有高倍連續變焦能力,鏡頭朝向自由度很大,基本體現著當代微型無人機“視力”的發展水平。
二是戰斗功能受到關注。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。該型無人機由復合材料制造,拆卸后可裝進手提箱,能攜帶1.5千克有效載荷執行情報、偵察、監視任務。通過改裝,它能掛載6枚40毫米口徑的榴彈,“轉型”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,能進行精準的手動遙控操作是關鍵。同時,為減輕操作者操控壓力、確保飛行質量、應對遙控信號中斷等情況,絕大多數小微型便攜式無人機都被賦予了自主飛行能力。Drone-40無人飛行器發射升空后,可以自主飛行到預定位置。一些較大的此類無人機,除了能按照預設程序飛行外,還可以通過機載感知和控制系統調整、規劃飛行路線。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同完成任務。
此外,經過多年的發展,此類無人機的環境適應性也在變強。防風、防塵、防水、抗干擾……諸多進步使它越來越適合“低空之眼”的角色。
Burdock便攜式反無人機雷達。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
三、向新的目標“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有了新認識。至今仍在延續的一些軍事沖突中,消費級無人機攜帶手榴彈或迫擊炮彈升空打擊地面目標場景的出現,折射著戰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“術業有專攻”,它在很長一段時間內,都將在屬于自己的低空發揮更大作用。從發展情況來看,今后的小微型便攜式無人機可能會從以下幾個方面發力,以滿足任務需要。
一是確保無人機操控的安全性。當前,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也已出現。如俄羅斯一家公司研制的Burdock便攜式反無人機雷達,主要用來定位具有低雷達反射截面的空中目標,能探測到較遠距離的超小型空中目標。不少國家還列裝了通用無人機干擾裝置,能切斷無人機與導航衛星、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”完成相關任務,既是操作者要面對的實際問題,也是研發人員要解決的科研難題。
二是“多能合一”或將成為小微型便攜式無人機追求的新境界。對小微型便攜式無人機來說,適當補足其先天短板——“腿短”,是其強能的內容之一。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。當然,這種做法只適宜數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”的能力。集群作業只是小微型便攜式無人機“多能合一”中的能力之一。當前,一些小微型便攜式無人機已被賦予集群作業能力,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”系統支持下,多個Magni-X可以相互配合共同行動。“多能合一”的“能”當然不止于此,它既體現在察打一體上,也可能體現在遂行電子壓制、通信中繼任務等多個方面。
三是繼續提升其智能化水平。人工智能技術的運用,使軍用無人機包括小微型便攜式無人機的“頭腦”更加靈活、反應更加敏捷。比如,以色列埃爾比特系統公司推出的LANIUS微型四旋翼無人機,在人工智能加持下,能在復雜的室內環境中自主飛行,邊飛邊繪制房屋的立體簡圖,還能夠區分敵我、武裝人員與非武裝人員,為操作者決策提供依據。但總的來說,當前無人機的智能化水平,與實戰需求及人們的預期相比,還相去甚遠。智能化昭示出的潛力,將使研制者在“增加無人機非預期情況處置能力”方面繼續深耕不止。
四是在一些“基本功”上繼續用力。在城市巷戰、小組突擊等作戰類別和樣式不斷涌現的情況下,小微型便攜式無人機的必要性、重要性在繼續提升。為適應需求,一些小微型便攜式無人機不得不在“基本功”方面繼續用力,如向較小的體形要隱蔽性、向優化電池性能要續航力、向升級感知設備要“好眼力”、向數據鏈傳輸速率要反應能力等。設計上的開放性也必須繼續保持與深化,以便這類無人機能納入更大指揮控制系統共享信息,并可通過修改開放式軟件權限的方法來適配更多任務。
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得到普及,從而使這種班組裝備甚至是將來的單兵裝備發揮更大作用。

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