蒋太宇/中国直升机设计研究所

在现代信息化战争中，察打一体无人直升机可以适应瞬息变化战场态势，捕捉纵即逝的战机，大大提高了作战效率。本文介绍国内外察打无人直升机的发展现状，对察打一体无人直升机的机弹相容、自主飞行控制、武器发射综合控制和低延时高速率加密数据链等关键技术进行研究和分析，给出了研究方向和研究思路，并对未来察打无人直升机的发展趋势进行预测。

近年来，随着局部战争与反恐战争的发展，要求执行在各种山区、边防以及城市郊区等复杂环境中以较低成本、精确打击多点较分散目标的任务日益迫切。无人直升机在配备了武器以后，同时具备侦察和打击的能力，实现了察打一体化，可以及时打击一些稍纵即逝的机动目标和即时发现的目标，无须等待其他武器平台的支援，大大提高了侦察信息的时效性和攻击的准确性。目前，世界各国装备的攻击型无人机大多为固定翼无人机，但对于反恐和局部战争战术打击作战任务中，察打一体无人直升机具有可垂直起降、使用灵活、可低空飞行、定点悬停精确侦察打击等优势，可伴随地面部队实现纵深作战，弥补低空战术作战任务需求，更适合于城市郊区或山区作战，是执行定点清除任务的理想选择。

察打无人直升机发展现状

国外研究现状

世界上无人直升机的开发与应用相对于固定翼要晚，且研制技术难度大，且应用于军事领域的察打无人直升机相对较少。以下为几种国外典型的察打一体无人直升机。

“火力侦察兵”系列无人直升机

RQ-8A是诺斯罗普·格鲁门公司针对美国海军需求由“施韦策”333有人直升机改装而来。2000年RQ-8A样机首飞成功，2005年7月，在美国亚里桑那州“尤马”(Yuma)试验场成功试射了2枚Mk66型70mm无制导火箭弹。但后因其航时、航程、载荷等性能无法满足美国海军的需求，订购计划取消，仅小批量生产用于试验。

表1 各型“火力侦察兵”性能参数

2003年，“火力侦察兵”项目重获新生，根据美国海军和陆军的新要求对RQ-8A进行了改进，即MQ-8B。MQ-8B可装备70mm先进精确杀伤系统(APKWS)激光制导的火箭弹、“地狱火”导弹等武器。

2012年，诺斯罗普·格鲁门公司根据美军新的作战需求，基于“贝尔”407机身研发出新型“火力侦察兵”MQ-8C。该型机具有更大的续航能力和有效载荷，主要承担海基情报、监视、侦察和打击任务。

“警戒者”无人直升机

S-100无人直升机

“警戒者”（Vigilante）无人直升机

“警戒者”无人直升机由先进技术公司（ATI）和科学应用国际公司（SAIC）在1999年共同研制的。该平台由UltraSport496型直升机衍生而来。2001年7月，美国军方航空科技应用指挥部（AATD）利用“警戒者”进行了编队探索试验。探索试验了有人直升机与无人直升机间的编队工作、概念性武器使用以及将无人直升机融入航空基础设施等问题。试验中“警戒者”已成功发射了70mm“九头蛇”火箭弹。

CAMCOPTER S-100无人直升机

S-100是奥地利西贝尔公司研制的一种轻小型无人直升机。该机最大起飞重量200kg，最大任务载荷50kg，最大续航时间5.8h，已销售到德国、法国、阿联酋、印度、巴基斯坦等几十个国家。2008年伦敦航展，挂装英国泰勒公司轻型制导武器LMM导弹的S-100无人直升机，展示了其具备攻击能力。

国内研究现状

我国从20世纪90年代开始重视无人直升机的发展，多家单位先后开展了无人直升机系统研制，但大多不具备火力打击能力。近两年，随着察打无人直升机的需求愈发强烈，国内也陆续展开了察打一体无人直升机的研制，例如AV500W、V750等。

AV500W无人直升机

AV500W察打一体无人直升机是中国直升机设计研究所研制的。该型机最大起飞重量500kg，使用升限5000m，可装备最多4枚空地导弹、机枪或57mm火箭弹等武器，携带武器状态下续航时间4～7h。2017年11月，AV500W在格尔木地区海拔4300m试验场成功试射了一枚空地导弹，验证了高原坏境下的对地攻击能力。

V750无人直升机

AV500W无人直升机

V750无人直升机

V750无人直升机由潍坊天翔航空工业有限公司研发的，该机起飞重量为757kg，任务载荷80kg，续航时间4h，使用升限3000m。V750无人直升机可携带两枚反坦克导弹，用于对地攻击。

综上所述，国外察打一体无人直升机的研制起步较早，技术相对成熟。我国关于这方面的研究目前还处于起步阶段，可以先借鉴国外的发展经验加快研究进程，但同时又要防止亦步亦趋，必须结合我国实情以及当前技术发展水平，才能研制出一种满足用户使用需求察打无人直升机。

关键技术

机弹相容

机弹相容是一个十分复杂的技术问题，它直接关系到直升机的安全，主要包括挂飞适应性、机弹分离产生的后坐力以及武器尾喷与载机相互影响等方面。

根据以往有人武装直升机和AV500W的设计经验可知，机弹相容对机身的影响主要有以下几个方面：(1)武器发射高速流场对平垂尾及尾桨的影响；(2)发射冲击波可能造成口盖及快卸锁脱落；(3)高温尾焰会对机身产生烧蚀；(4)武器发射尾喷物有可能会对飞机机身、平垂尾或尾桨造成损伤,从而影响飞行安全。因此，在设计过程中，要充分考虑武器发射尾喷对飞机的影响合理布置武器位置。

除武器发射尾喷会对飞机产生影响外，发射过程中产生的后坐力也是引起机弹相容问题的关键因素。首先，导弹后坐力会对直升机结构强度的产生影响，甚至导致载机某些关键动部件的寿命有所下降；其次，导弹后坐力会对直升机飞行特性产生影响，对飞控来说也是一个考验。导弹发射后坐力不仅对载机有纵向作用力，还有产生旋转力矩和纵向力矩，在很大程度上会影响无人直升机的姿态稳定。而且相较于载人直升机，轻小型无人直升机重量小，武器后坐力对载机的响应比较大。

飞行控制技术

飞行控制技术能够稳定无人直升机飞行姿态，控制无人直升机自主或半自主飞行，是无人机的核心技术，也是影响武器发射时直升机稳定性的关键技术。对于轻小型察打一体无人直升机来说，飞控面临的主要问题是，武器发射后坐力会引起无人直升机姿态变化，甚至引起飞行安全问题。为了减小后坐力带来的影响，目前一般有两种方法：一是合理布置武器的位置，改进武器系统以降低后坐力；二是在飞行控制系统中加入射击后坐力补偿控制环节。

武器发射后坐力在三个轴向上都有不同程度的扰动，导致了机体姿态、位置的改变。为减小武器发射对无人直升机的扰动响应，需提高机体轴上控制合外力和力矩的抗干扰性，改善机体的稳定鲁棒性。飞控系统后坐力补偿控制可分为两个相关环节：首先是通过力学模型，解算出具备良好鲁棒性期望控制力和力矩指令，以实现对机体动态扰动的抑制；其次，利用风洞试验数据和空气动力方程，逼近期望控制指令，以此得到实际的操纵桨矩控制量，从而抑制武器后坐力对机体的扰动响应。

武器发射综合控制技术

武器发射控制流程设计的好坏关系到目标攻击的成败，甚至影响安全问题。

察打一体无人直升机武器发射方式为地面控制发射，与有人机相比，发射操作感官效果较差；同时还要考虑地面的可操作性和界面友好性。其次，侦察打击一体无人直升机可携带多种任务设备和武器，无人机控制系统不仅要完成载机平台姿态控制，同时要完成对各种侦察设备、数据链路、机载武器的控制。无人机控制系统需要将多种任务设备有机地结合起来，完成目标侦察、跟踪、锁定及打击等一系列流程，察打过程中需要进行目标位置解算、攻击弹道计算、武器发射、流程显示等工作，整个制导过程复杂，对地面操作人员要求也较高。

图6 后坐力补偿控制

因此，武器发射综合控制技术需围绕努力提高控制系统的智能化和自动化程度等问题展开研究，例如对目标自动跟踪和敌我识别、攻击路径选择、武器类型选择等，简化发射流程和操作界面。

加密低延时无线数据链技术

通过数据链无人直升机机可以将飞机参数、任务设备信息、图像实时传回地面站，数据链是整个无人机系统的关键部分。随着现代信息化战争的发展，对察打一体无人机远距离、高图像分辨率、高速率低延时、抗干扰、抗截获等的要求也越来越高。

数据传输延时会严重影响察打无人直升机精确打击的精准度和时效性，为提高其打击能力，无人直升机数据链路必须采用高速处理芯片和数据处理算法，以及延时补偿算法，提高数据链路的传输量和传输速率，降低数据链延时。

自美国RQ-170无人机被伊朗捕获以后，数据链的防诱骗、抗截获能力也成为无人机安全的一个重要指标。

精确制导武器小型化、智能化

机载武器系统作为察打一体无人直升机的一个组成部分，是实现其精确打击能力的重要前提。精确制导武器小型化不仅能增加无人直升机载弹量，而且能降低对载机平台性能和安全影响。为满足未来战场复杂多样的需求，精确制导武器还要进一步提高其射程、威力、精度、抗干扰能力和智能化程度。此外，机载武器的通用化、信息化也是精确制导武器的一个重要发展方向。

发展趋势

美国国防部2003年无人机路线图明确提出武装无人机概念，2005年发布《无人航空器系统路线图》，路线图指出无人机发展的重点是整个系统而不仅是飞行器本身。因此，无人机武器化、系统化将是其发展的一个重要方向。

随着世界各国对察打一体无人直升机关注与日俱增，察打一体无人直升机得到快速发展，呈现出以下发展趋势：

（1）隐身技术：通过外形设计和采用隐身材料，可以降低敌方雷达的发现概率和作用距离，提高打击成功概率。具备隐身能力的察打无人直升机在战场中可以出其不意，影响整个战局；同时对无人直升机安全也有一定的重要意义。

“火力侦察兵”

（2）高智能化：高度智能化是未来无人机发展的主要趋势。高智能化察打无人直升机可根据任务地点自主规划航线和控制飞行，自动探测战场环境特征和搜索目标，识别威胁并锁定，甚至自主决策行动。另外，察打无人直升机高智能化不仅能简化地面操控人员的操纵复杂度，还能提高任务完成效率。

（3）长航时、多载荷：未来战场要求察打无人直升机携带大载荷或多种任务载荷进行长航时执行任务的需求将会越来越高。察打无人直升机挂载多种设备形成多用途一体化，具有功能多、战斗任务适应性强等优点，可有针对性地执行各种任务。而为满足该需求，就需进一步降低空机重量，增大有效载荷。

（4）多样化协同作战：多机协同作战是现代装备信息化发展下海、陆、空、天、电一体化作战模式。察打无人直升机在有人无人协同或无人机群协同作战等作战模式下，可以实现多机之间的通信及信息资源共享，使指挥控制系统、各作战平台能够随时掌握战场态势，迅速做出决策或行动，掌握战争的主动权。

结论

从世界各国在无人机研究成果和应用领域来看，武装性无人直升机是未来无人机发展的一个重要分支。同时，随着无人机技术的发展和边防、局部反恐战争的迫切需要，各国对可垂直起降、低空飞行以及具备侦察和打击为一体无人直升机的需求也越来越强烈。为了打造一种理想的察打一体无人直升机，除考虑机弹相容问题外，需进一步研究无人机智能化、自主飞行控制及增稳技术，多武器设备智能化选择和综合控制技术，以及低延时加密数据链路技术等关键技术，同时无人机隐身化、精确制导武器小型化以满足挂装数量和多样化搭配需求也是察打无人直升机的重要发展方向。

（参考文献：略。如有需要，请联系编辑部。）