根據(jù)近日公開的消息,中國打破之前美國海軍創(chuàng)造的紀(jì)錄,實(shí)現(xiàn)了67架固定翼無人機(jī)的集群飛行。針對這個新聞,可以引申出三個問題:無人機(jī)集群的意義有多大?它的技術(shù)難點(diǎn)在哪里?為什么要強(qiáng)調(diào)是固定翼?
圖:飛行員昂貴、脆弱、難以大量補(bǔ)充
第一個問題:強(qiáng)國之間的未來戰(zhàn)爭、特別是空戰(zhàn),無人化是必然的發(fā)展趨勢。人類的知識和技能獲取,現(xiàn)在還無法像電腦之間互相拷貝資料一樣高效,一個經(jīng)過高等教育和技能培訓(xùn)、并且具備熟練經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)工作者,起碼要到二十多歲。而一架飛機(jī)的生產(chǎn)制造就算從最基本的原料冶煉開始算起,頂天也不過是幾年時間。
特別是戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)的飛行員,對于遴選的要求又特別高,培訓(xùn)通過率又很低。對于一個戰(zhàn)爭系統(tǒng)來說,現(xiàn)階段的人類飛行員,是一個成本極高、又特別脆弱、而且難于補(bǔ)充的重要環(huán)節(jié),是整個系統(tǒng)強(qiáng)壯、持久性能上的最大短板之一。
而無人機(jī)要淘汰人類飛行員,能夠以較大規(guī)模的集群編隊(duì)執(zhí)行任務(wù),則是必須要邁過去的關(guān)卡。而實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模的集群飛行,則是執(zhí)行偵察、攻擊、空戰(zhàn)等任務(wù)的前提基礎(chǔ)?,F(xiàn)在中國實(shí)現(xiàn)世界上規(guī)模最大的固定翼無人機(jī)集群,代表著中國在空戰(zhàn)無人化的技術(shù)進(jìn)展上走到了世界最前沿。
第二個問題:無人機(jī)集群的飛行控制技術(shù)難題目前存在于多個方面,包括定位、通信、人工智能處理等。比如無人機(jī)之間要相互保持相對位置和高度,那就一定要精確的知道彼此的位置關(guān)系。而要實(shí)現(xiàn)這種功能,就得靠激光雷達(dá)、攝像機(jī)、以及一些附屬設(shè)備(比如折射鏡片等),通過多層次的建圖、定位,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下的無人機(jī)定位計算,而這是集群編隊(duì)的基礎(chǔ)之一。
而在集群中,無人機(jī)都能知道自己和友機(jī)位置以后,還得進(jìn)行相互通信、協(xié)調(diào)調(diào)度;這樣才能在遭遇干擾(比如氣流突變)、或者有任務(wù)需求的時候,不會出現(xiàn)隊(duì)形調(diào)整混亂失控、相互撞擊等一系列問題。目前的無人機(jī)操作,主要還是后方的指揮中心遙控多架無人機(jī)。
而此次試驗(yàn)中的大數(shù)量無人機(jī)集群,則必須組成一個移動自組網(wǎng)絡(luò),自發(fā)的保持飛行編隊(duì);這對于數(shù)據(jù)鏈通信和指揮系統(tǒng)設(shè)計有著很高的要求。從側(cè)面上,也反應(yīng)了出中國近年來在通信和指揮方面研究水平在高速提升。
最后一個問題:強(qiáng)調(diào)是固定翼無人機(jī),是因?yàn)橹暗募簻y試成果最早依靠難度較低的旋翼無人機(jī)實(shí)現(xiàn)。這是一個比較冷門的知識點(diǎn),非航空專業(yè)的人不易想到,屬于內(nèi)行看門道,外行熱鬧都看不著的事情。
出于成本、安全性等方面的考慮,現(xiàn)在各國用于測試集群飛行技術(shù)的無人機(jī)其實(shí)都很小,大部分試驗(yàn)甚至就是在寬闊的室內(nèi)空間進(jìn)行的,并不是類似翔龍那樣的大中型無人機(jī)。
圖:電子和機(jī)電技術(shù)的高速進(jìn)步,使得旋翼無人機(jī)得以廉價化并大量普及
圖:由8架微型旋翼無人機(jī)組成的集群,絕大多數(shù)無人機(jī)集群飛行測試都是這么做的
在近20年內(nèi)電子技術(shù)高速發(fā)展以后,廉價的自動控制技術(shù)使得旋翼無人機(jī)能夠做的非常便宜;而它能夠懸停的特性可以使它保持極低、乃至于為0的飛行速度,在無人機(jī)集群編隊(duì)測試過程中,對場地等條件要求低,技術(shù)難度低,而且容錯率高,調(diào)試方便。但是旋翼機(jī)由于飛行原理的限制,天生動力效率就很低,飛不快、飛不遠(yuǎn),不能成為主要的戰(zhàn)術(shù)平臺形式。
國內(nèi)此次強(qiáng)調(diào)是固定翼無人機(jī)集群,原因就在這里;固定翼無人機(jī)需要足夠的飛行速度,才能在機(jī)翼上產(chǎn)生足夠的升力維持飛行,76架無人機(jī)的集群,旋翼機(jī)的含金量就比固定翼要低太多了。
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