無人航空載具

無人航空載具

無人飛行載具(Unmanned Aerial Vehicle, UAV),或稱無人飛機、無人飛機系統(Unmanned Aircraft System),指的是不需駕駛員在機內駕駛的飛機。是航太產業的熱門項目之一,據預測UAV市場規模將由1997年的2.9億美金5382架成長為2006至2015年間的12.5億美金17,976架。

基本信息

簡介

影子2000無人機飛越伊拉克。影子2000無人機飛越伊拉克。

無人飛行載具(unmannedAerial Vehicle,UAV)或稱無人飛機系統(Unmanned Aircraft System),俗稱無人機或無人飛機,指的是不需駕駛員在機內駕駛的飛機。

UAV乃指藉由遙控或自動駕駛技術,進行科學觀測、戰場偵查…等任務的飛行載具;UAV與傳統有人飛機相比具有操作成本低、運用彈性大、支援裝備少…等特性。一般來說,UAV大致上可分為以下數種:近距離UAV搭載5公斤以下酬載於低高度飛行5公里距離;短距離UAV則將飛行距離增加至20公里,以上兩種UAV常稱小型UAV(small-UAVs)或迷你UAV(mini-UAVs)。更小的微型UAV(Micro Aerial Vehicle, MAV)指翼展0.5公尺以下,飛行距離至多2km。戰術UAV則至少具有20小時的飛行時間,視任務而訂,升限至少5486.4公尺(18,000呎)。

至於無人作戰空中載具UCAV(Unmanned Combat Aerial Vehicle)則是具備類似攻擊機的性能。

發展歷史

載人無人機載人無人機
無人機最早的開發是在一戰後,二戰中曾以無人靶機用於訓練防空炮手之外,美國與德國都嘗試以飛機攜帶大量炸藥,經由飛行員直接或者是透過另外一架飛機控制,對特殊目標進行精確度較高的攻擊。德國是以戰鬥機加上無人轟炸機的榭寄生型態使用於東線戰場。美國試驗性的使用B-17轟炸機作為炸藥的載具,飛行員在最後階段啟動自動飛行裝置之後跳傘,飛機則在默認的飛行之後撞擊目標。

第二次世界大戰之後有數種發展路線。一種是以退役的飛機改裝成為特殊研究或者是靶機。一種是以專門設計的小型無人飛機擔任特殊的偵查或者是試驗任務,第三種是以小型無人飛機取代大型飛機的任務。隨著電子技術的進步,無人機在擔任偵查任務的角色上開始展露他的靈活性與重要性。在越戰期間,美國就曾經使用大量的無人機對高價值或者是防禦嚴密的目標進行偵查工作,如此一來可以減少人員的傷亡或是被俘虜的風險。在越戰時期美國軍方開發的RPV(Remotely Piloted Vehicle),也就是泰勒雷恩(Teledyne-Ryan)飛機公司的AGM-34火蜂(Firebee)遙控載具為早期無人飛機的代表產品之一。此外,以A-12偵察機攜帶的D-12三倍音速無人偵察機是非常特殊但是不太成功的另外一項嘗試。

諾斯洛普·格魯門為海巡隊製造無人偵查機諾斯洛普·格魯門為海巡隊製造無人偵查機

美國海軍於1950年代尋找一種較ASROC反潛火箭便宜的反潛系統時,曾經利用小型無人直升機部署於驅逐艦上,攜帶魚雷攻擊被標定的蘇聯潛艇。這項名為無人反潛直升機(Drone Anti-Submarine Helicopter,DASH)計畫於1960年展開,然而,受到越戰軍費的影響,在1967年被美國國防部以效果不如預期而取消。不過,同時期國防部也曾經改裝少數DASH計畫的QH-50直升基於越南擔任偵查任務。除此之外,日本自1965年到1967年,一共像美國採購20架QH-50,部署在海上自衛隊的艦艇上。

1982年以色列航空工業公司(IAI)首創以無人機擔任其他角色的軍事任務。在加利利和平行動(黎巴嫩戰爭)時期,偵察者無人機無人機系統曾經在以色列陸軍和以色列空軍的服役中擔任重要戰鬥角色。以色列國防軍主要用無人機進行偵察、情報收集、跟蹤和通訊。在1991年的沙漠風暴行動中,美軍曾經發射專門設計的小型無人機作為誘餌來欺騙敵方雷達系統

美國軍方在這類飛行器上的興趣不斷增長,因為這為他們提供了成本低廉、極富任務靈活性的戰鬥機器,使用這樣的戰鬥機器不存在飛行人員傷亡的風險。最初的一代主要以偵察機為主,現在一些無人機已經裝備了武器(例如RQ-1捕食者裝備了AGM-114地獄火空對地飛彈)。由無人機擔任更多角色的軍事構想,最初是偵察,現在則發展到了可以對地攻擊。 裝備有武器的無人機被稱為無人駕駛作戰飛機(UCAV)。

太陽能無人機太陽能無人機

據《中國無人機行業市場需求預測與投資戰略規劃分析報告前瞻》部分統計顯示,2013年4月20日,四川雅安發生7.00級地震,這是繼汶川地震後我國發生的又一次重大災難。中國無人機作為災後救援的重要科技力量,首次投入到抗震救災的隊伍中,承擔起災情航拍的重要工作,並成為國家政府和人民對災情掌控的中堅力量。事實上無人機的套用領域不僅僅在地震航拍,同時在救災物資投放、地理測繪、警用偵察、環境保護、大氣研究、地質勘探、氣象觀測、農藥噴灑等諸多領域,無人機都有著巨大的市場潛力。

分類

一般來說,UAV大致上可分為以下數種:

近距離UAV搭載5公斤以下酬載於低高度飛行5公里距離;短距離UAV則將飛行距離增加至20公里,以上兩種 UAV常稱小型UAV(small-UAVs)或迷你UAV(mini-UAVs)。

更小的微型UAV(Micro Aerial Vehicle, MAV)指翼展0.5米以下,飛行距離至多2km。

戰術UAV則至少具有20小時的飛行時間,視任務而訂,升限至少5486.4米(18,000 呎)。

無人作戰空中載具UCAV(Unmanned Combat Aerial Vehicle)則是具備類似攻擊機的性能。

民用

四鏇翼無人機四鏇翼無人機
2013年4月20日,四川雅安發生7.00級地震,中國無人機作為災後救援的重要科技力量,首次投入到抗震救災的隊伍中,承擔起災情航拍的重要工作,並成為國家政府和人民對災情掌控的中堅力量。事實上無人機的套用領域不僅僅在地震航拍,同時在救災物資投放、地理測繪、警用偵察、環境保護、大氣研究、地質勘探、氣象觀測、農藥噴灑等諸多領域,無人機都有著巨大的市場潛力。

2014年8月4日,由武警黃金部隊抽調6名地質專家和56名水文地質、遙感測繪等專業骨幹組成的先遣救援隊攜帶四鏇翼無人機等20餘台(套)新型應急救援裝備,在雲南魯甸地震震區開展地質災害評估工作。

微型UAV

iStar

直徑23厘米,高度30.5厘米,重量2.3公斤,最大航程半徑8.9公里。它配有一組感應器(光電、紅外線、雷達)。iStar會像直升機一樣盤鏇,不過也會轉成接近水平姿勢往前飛。iStar的飛行高度可達4,880米,最久可飛行1小時。

直升間諜(HeliSpy)

直徑28厘米,高度69厘米,重量2.7公斤,最大航程半徑40公里。原本是為DARPA所研發,如今則主要針對商用市場的直升間諜2(HeliSpy II),具有完整的自主性;它也可以用一個類似計算機遊戲的搖桿來控制,還可在空中重新進行設定。這款飛機是由一具價格低廉的模型飛機引擎所驅動,可以從垂直飛行轉換成水平飛行,藉以加速。還有一個潛在的用途是,警方的特種武器戰略部隊(SWAT)可派遣它穿過窗戶,進入懷疑有恐怖分子藏匿的建築物中進行搜尋。

黃蜂號(Wasp)

長度20厘米,重量170克,最大航程半徑0.97公里。這款翼展33厘米的“飛翼機”最近(2004年)創下了一項飛行紀錄,飛行了1小時47分,較2年前所創下的微型UAV飛行紀錄的3倍還要長。由無線電控制的黃蜂號有一項巧妙的設計,它的機翼是由一種新奇的合成“多功能”材料(這正是DARPA的熱門研究領域)製成,此材料除了做成機翼,還能提供電能,以作為推進之用。下一代的黃蜂號將會加上簡單的自動駕駛儀,並配上彩色攝影機。

迷你UAV

波音達號(Pointer)

長度1.8米,重量4.5公斤,最大航程半徑5.6公里。由螺鏇槳驅動,翼展長2.7米的FQM-151指針號,能搭載0.9公斤的物品,並且靠手的力量來起飛。目前(2004年)在喬治亞州班寧堡的城市作戰訓練中心,有6個指針號系統正在運作中,其它的則仍在緝毒局作為微型感應器的試床。波多黎各備受爭議的維克試爆場,最近就用指針號來監視示威抗議分子,它配上了紅外線攝影機,用來發現與觀察入侵者。

龍之眼(DragonEye)

長度76厘米,重量2.3公斤,最大航程半徑4.7公里。這款翼展長1.2米的雙螺鏇槳飛機可拆成五段,以裝進背包中。它不需要地面站,使用者只要配備穿戴式筆記型計算機與通訊控制盒即可。起飛方式是用手或彈性橡皮繩,並可攜帶日光、低光度與紅外線影像系統。

掃描鷹(ScanEagle)

長度1.2米,重量15公斤,最大航程半徑748公里。掃描鷹利用彈射器起飛,並用一個被稱為鉤(skyhook)的有線鉤裝置從空中撈回來。它的翼展長3米,可在空中飛行15小時;一具研發中的引擎將可讓它飛行長達60小時,大約8,000公里的距離。

作戰UAV

影子200(Shadow200)

影子200影子200
長度3.4米,重量147公斤,最大航程半徑126公里。RQ-7A影子200的載重量高達27公斤,上面安裝有光電與紅外線感應器。它的翼展為4米。目前正在生產中。

先鋒號(Pioneer)

長度4.3米,重量205公斤,最大航程半徑185公里。RQ-2先鋒號的起飛可利用火箭、彈射器或跑道,用攔截索或網子則可收回來。1986年首次亮相,目前(2004年)正進行升級以把服役期延至2009年。

龍戰士(DragonWarrior)

長度2.1米,重量104公斤,最大航程半徑93公里(估計值)。這款完全自主的UAV,是專為偵察與通訊傳輸任務而設計。它以機車為靈感來源的引擎,是燃料噴氣、火花塞點火,液冷式直列3汽缸的結構。

黃金眼(GoldenEye)

直徑91厘米,高度1.7米,重量68公斤,最大航程半徑800公里(估計值)。這是一個小型酬載的匿蹤運送系統,目的是要將4.5或9公斤重的感應器悄悄地放置在敵界之內,然後快速飛離。其機翼讓它能夠在升空之後轉變為水平飛行。

蜂鳥號(Hummingbird)

四鏇翼式蜂鳥無人機四鏇翼式蜂鳥無人機
長度10.7米,重量2,268公斤,最大航程半徑2,400公里。A160蜂鳥號可飛行到10,700米的高度,由於擁有飛行控制系統與無鉸鏈多變速鏇翼系統,所以耗油量頗低。

烈火偵察機(FireScout)

長度7米,重量1,200公斤,最大航程半徑280公里。RQ-8A烈火偵察機根據Schweizer民用直升機的框架改造,乃針對從戰艦起飛而設計,好為攻擊機尋找目標。

鷹眼號(EagleEye)

長度5.5米,重量1,020公斤,最大航程半徑未知。鏇翼呈垂直狀態時,TR911X鷹眼號能夠像傳統的直升機一樣起飛、盤鏇與降落。將鏇翼傾斜到水平位置,它就能達到渦輪螺鏇定翼機的飛行速度與航程。

蜻蜓號(Dragonfly)

長度5.4米,重量810公斤,最大航程半徑170公里(估計值)。這是首款能在飛行中故意停止鏇轉翼的直升機。在用類似直升機的方式起飛後,它的鏇轉翼就能變成機翼,分岐閥會將推進力導向鏇轉葉片的尖端,以進行鏇轉飛行;或導向機尾的噴嘴,以進行高次音速的定翼巡航。

各國裝備機型

中國型號

長空一號無人機 長空二號無人機 無偵五無人機 無偵九無人機 ASN-206無人機 翼龍無人機 翔龍無人機 利劍無人作戰飛機 暗劍無人機

中國台灣型號

銳鳶無人機(中翔二型) 中翔三型天隼二型紅雀微型無人機 魔眼無人直升機

美國型號

美國國家航空航天局曾經贊助研究以太陽能為動力的無人機被稱為太陽神,2001年,太陽神達到約30公里高。在2003年6月26日太陽神無人機在太平洋上空分解並爆炸。對於非軍用無人機的商業興趣,導致一些初創企業致力於設計和銷售自主飛行器。它們包括Rotomotion,NeuralRobotics,TheInsituGroup,Micropilot和自由軟體autopilotproject.

MQ-1掠奪者 RQ-2先鋒(與以色列航空工業公司合作) RQ-3暗星RQ-4全球鷹/歐洲鷹 RQ-5獵人(與以色列航空工業公司合作) RQ-6前驅 RQ-7影子 MQ-8火力偵察兵無人機 MQ-9收割者偵察機 RQ-11A大烏鴉 GNAT-750 掃描鷹 龍眼 BQM-74E石雞 RQ-170哨兵無人偵察機 X-47B無人機

俄羅斯型號

Dozor-100無人機

Zala421-06直升機式

法國型號

麻雀

德國型號

CL-289 阿拉丁 月神2000

印度型號

航空發展局尼桑特(遙控飛行器) 印度斯坦航空工業公司拉克什亞搜尋者MkII(和以色列合作) 印度斯坦航空工業公司蒼鷺(和以色列合作)

以色列型號

以色列航空工業公司先鋒(和美國合作) 獵人RQ-5無人機(和美國合作) 以色列航空工業公司哈比 以色列航空工業公司蒼鷺 以色列航空工業公司別動隊 以色列航空工業公司偵察兵 以色列航空工業公司搜尋者 以色列航空工業公司隕石-發射筒發射的微無人機系統

約旦型號

約旦隼I-wing

約旦箭靜眼

巴基斯坦型號

航向

南非型號

肯特容公司搜尋者 高級技術和工程公司禿鷲 丹尼爾公司短尾鷹

英國型號

墨卡托不死鳥守望者

發展前景展望

Ghost無人機在民用領域尤其獨到之處,但在體驗方面,電池續航能力和無人機的工作能力還並未在一條水平線上,整體套用受到了很大的制約,而這也是目前無人機套用普遍面對的問題。但創業公司在無人機領域的發展空間,值得看好。

“雲影”無人機“雲影”無人機

長期以來,無人機在某些行業有著一定的套用,但整個市場並未完全打開。例如一些遙感地理信息企業也自主開發或代理了一些無人機產品,但大多面向於行業套用。當一些創業公司進入到無人機領域後,一方面他們降低了無人機的使用門檻,並使產品更具有網際網路硬體的特色;另一方面也會有精力開拓更多的市場,更重要的是面向了B2C市場教育大眾用戶,並大有可能培養一批無人機愛好者。

但無人機產品能否成為大眾群體的玩物,後期還會面臨著各種各樣的問題。因為無人機的使用範圍過於寬廣,這其中會涉及到各種隱私問題,同時無人機本身也具有危險性,特別是在機場附近,私人無人機並不受到管控,恣意使用無人機也會帶來很大的風險。

去年11月,中國民用航空局(CAAC)下發了《民用無人駕駛航空器系統駕駛員管理暫行規定》,加強了對民用無人機駕駛人員的規範管理,明確了116千克以上的無人機歸由民航局管理,其他類型無人機由行業協會或個人管理;中國航空器擁有者及駕駛員協會(AOPA)隨後也針對無人機從業者推行持照上崗;但對於私人購買無人機及其後續的管理,目前還並未有明文規定。

隨著無人機產品的套用走向普遍,一些現在的產品短板解決起來並不算困難,相關的政策肯定會推動民用無人機的產品和服務更加有秩序地發展下去。

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