国内外舰载无人机关键技术发展现状研究

0　引言

舰载机作为航空母舰的主要海上作战力量，是确保海军在战场上夺取制空权和对抗敌我力量的关键。随着现代战争日渐呈现的无人化和战场任务变化的变革，无人机上舰成为一种必然的趋势。航母舰载无人机以航母为储存和维护平台，能够在航母上自主滑跃/弹射起飞和拦阻着舰，可独立开展复杂作战环境下的作战任务，也可与有人舰载机协同作战，是现代信息化战场上不可或缺的武器装备。近年来，世界各国针对舰载无人机开展了多项研制计划，而且出现了各种新型气动布局的舰载无人机。以美国的X-47B为代表的舰载无人机及其开展舰上测试的关键技术，正影响着航母作战模式、海空力量构成的变革。

我国航空母舰相关技术起步较晚，目前唯一上舰的战斗机歼15也已停产，而第五代战斗机歼20由于起飞距离的限制等诸多因素迟迟不能上舰，无人机上舰方面更是未见起色，这极大地影响了我海军航母的作战能力。因此，针对国外舰载无人机的发展现状及其关键技术进行研究，明确舰载无人机的发展趋势及技术难点，对我国明确未来航母舰载无人机关键技术突破的发力点和制定技术发展路线具有很强的实际应用价值与战略意义。

1　无人机上舰的难点分析

在航母上使用无人机绝非是将陆地上使用的无人机直接搬上航母上使用那般简单，其难点可以归结为以下4个方面。

1.1　上舰标准

无人机要想上舰测试，首先符合船舶的相关安全规定。比如，汽油因为具有挥发性，是不许带上船的，所以以汽油机为动力的无人机不得上船。而柴油与煤油是可以在舰船上使用的，或者采用活塞重油发动机、燃气涡轮发动机的无人机也符合上舰标准。此外，航母的金属舰体会干扰导航系统，密布的雷达与电台也会干扰通信，所以舰载无人机的飞控系统与通信链路必须符合相关标准。

1.2　自主着舰

有人舰载机着舰时，需要靠驾驶员的目力观察，并不是完全按照导航员给的指示操作。大型固定翼无人机要想着舰也需要像舰载战斗机一样拦阻着舰，而舰上操作空间小且条件复杂，甲板上降落会伴随着船体的晃动和升沉存在复杂气流扰动，需要着重考虑无人机起落架的减震措施，同时海上降落常伴随着海风及雨水，着舰精度要求高于陆上，允许的纵向着舰误差仅有数米，横向误差更小，设计自主着舰系统时需考虑无人机的自我修正能力。

1.3　舰上定位

陆上使用的无人机以起飞点的GPS坐标为基准进行航线规划，但舰船却是在不停运动的，如果直接套用陆地上无人机的使用方式将直接掉进海里。舰载无人机实现自主着舰需要跟随舰上的GPS设备，配置非常复杂的指挥与控制系统。由于无人机执行任务时需要有人参与远程遥控，其自主作战能力有限，如果远距离通信被压制而中断，则无法与控制中心及时、准确地交流信息，影响任务的有效性。

1.4　盐雾侵蚀

舰载无人机要长期在海上存放，会受到海水及持续的干/湿交替循环的侵蚀，还会受到发动机废气等的腐蚀。这些废气与海洋盐雾组合成pH值达到2.4～4.0范围的高酸性潮湿液膜，使得其受到的环境腐蚀问题相当严峻，服役寿命甚至不及陆上的20%。

2　舰载无人机关键技术

在未来海上战场，设想舰载无人机可对广域海域执行全天候的情报侦察监控任务，亦或是充当通信中继和导弹中继制导，也希望舰载无人机能够实施对敌目标的电子干扰和火力压制，这些都依赖于航母舰载无人机综合作战能力的提高，但从技术层面上讲，舰载无人机发展仍然受限于很多关键技术的发展。

2.1　自主着舰技术

无人机自主着舰技术的核心包括高精度着舰引导和高精度自主飞行控制。高精度着舰引导的重点在于实现高精度定位，主要借助于先进的机载立体相机、无线/超声高度计、组合导航系统、差分卫星接收机、雷达应答机等设备。高精度自主飞行控制的关键则在于抑制测量干扰、估计干扰，建立甲板环境精确模型以及进行鲁棒控制补偿等，才可应对海上着舰的恶劣环境对无人系统的干扰。

2.2　新型动力推进技术

实现全天候作战的要素是长时间续航能力。长航时无人机的关键技术是动力装置，一些新型动力装置，如液（气）冷式涡轮增压活塞发动机、涡轮风扇发动机、转子发动机的发展，为高空长航时无人机的发展创造了重要的技术条件。近年来，太阳能动力、核动力等新型动力推进技术的发展也将进一步提高高空长航时无人机的作战性能。

2.3　先进机载传感器技术

利用航母舰载无人机搭载电视摄像机、光电/红外/紫外、前向红外传感器、激光指示器、合成孔径雷达等多种传感器，可执行对敌方实施多批次、大纵深、全天候、立体化的情报、侦察和监控（ISR）任务。同时，先进技术传感器的应用也是快速发展智能化无人机系统的关键。

2.4　舰载指挥控制技术

舰载无人机的指挥控制系统由地面转移到舰上，一方面，其数据链要与航面复杂的电磁环境兼容才能够实现信息交互；另一方面，舰载指挥控制技术直接关系到航母舰载无人机起降的安全和作战任务的完成。舰载指挥控制技术的核心包括三部分：第一部分是达成与航母指挥控制系统的匹配；第二部分是解决航母网络连接问题以及海上战场信息共享；第三部分是控制站任务规划，以提高航母舰载无人机的作战效能及安全性。

2.5　无人机协同作战技术

在高度信息化的战场前景下，无人机作战模式也将由单机自主作战模式转变为机群对机群和机群对地面/水面目标攻击的作战模式。多无人机协同作战，一方面，要加强无人机的自主性，在战争中自主处理各种突发的情况，及时做出规划和认知决策；另一方面，各友机协同作战要追求多目标决策的最优化。无人机集群具备规模优势，有较强的战场生存能力，可用来完成复杂对抗环境下的协同搜索、干扰、攻击、察/打。

3　国外无人舰载机技术现状

为增强海上信息化战场的多元化战斗力量，许多国家都将舰载无人机列入采购计划，作为常规有人驾驶平台的补充或作为独立的系统装备。表1给出了目前世界各国在使用或者在研的一些舰载无人机主要作战技术性能。美国的舰载无人机型号众多，一直引领者世界无人机技术发展的潮流。目前，美军研发的X-47B无人机是世界上第一型完成舰上滑跑起降测试的固定翼无人机。继X-47B无人隐身舰载战斗机计划落幕后，2018年9月，美军方决定将波音的MQ-25“黄貂鱼”无人加油机正式作为未来海军航母上发展的新型无人机，并计划在2024年前造出4架原型机交付美国海军使用。

表1　国外在役及在研的部分舰载无人机主要作战技术性能

4　我国无人舰载机发展现状

我国航空母舰相关技术起步较晚，国内尚未开展大型固定翼无人机上舰测试。在旋翼类无人机自主着舰技术方面，北京中航智科技有限公司的TD450共轴无人直升机已在海上6级强风试飞中完成精准自主着舰测试，紧追国际先进水平。2018年4月，据香港亚洲时时报报道，中国正将彩虹-4无人机改装成为一款舰载无人机，最大续航时间将达60小时，计划采用喷气式发动机，可快速在航母上进行升降，同时利用人工智能将无人机和有人机协同起来作战。如果未来中国航母上能够拥有舰载无人机，这将进一步提升中国海军的综合作战实力。

5　未来舰载无人机发展趋势

随着未来新型战争形态和作战模式的变革，舰载无人机日渐发展为航母不可或缺的作战力量。综观各国的舰载无人机关键技术现状，未来技术革新将着眼于全自主化、多作战模块化、高可靠性、无人机编队及协同交互、电磁干扰、隐身性等方向。在未来信息化战场中，舰载无人机在防空反导方面也将借助于机载电子作战设备执行侦察预警、光电对抗、压制反攻等任务。

6　结论

纵览各国舰载无人机的关键技术现状及发展趋势，今后舰载无人机必将更加自主化、智能化、信息化，成为未来海上战场不可或缺的战斗力量。美国凭借雄厚的经济实力与技术经验，其舰载无人机系统将在很长一段时间内继续引领当代无人机系统发展的潮流。我国航空母舰相关技术起步较晚，应着眼于舰载机无人化的各项关键技术，逐项突破，同时加大高空长航时无人舰载机的研制力度，力争进行技术革新，不但要追随国际先进技术水平的步伐，更要融入自主创新成分，构筑我国未来海上战场的新力量。

参考文献

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（宝鸡中学）