更正：上篇正文第一段介紹1914年英國軍方研制的一款無人機，歷經三年，于1917年試飛。筆誤寫為2017年。特此更正，并致歉。

接（上）篇。（上篇鏈接請見文末）

三、無人機的未來

1. 市場

無人機擁有巨大的市場。美國BI（Business Inside）的報告說：未來10年間，全球軍用無人機的年均增長率為5%（考慮到軍用無人機市場的保密與特殊性，這一預估似偏低），而同期民用無人機市場的年平均增長率達19%。

無人機市場與潛在市場的規模，取決于伴隨性能提升而帶來的更多應用。在類似無人機這樣技術創新特點突出的領域，常常是新技術新產品在刺激和培育市場，例如以大疆創新（DJI）公司和產品為代表的消費類無人機橫空出世，帶來了新消費觀念和井噴式采購。蘋果的創意產品也是技術在前，喬布斯改變了人們的學習、工作和社交方式與習慣，才帶來巨量的新市場?；仡^看，此前幾乎所有的預測都讓人大跌眼鏡。

在總體上，無論軍還是民，無人機的應用都正從適應“3D”（dull-冗煩、dangerous-危險、dirty-骯臟）向“3N”（New boundary-新邊界、New areas-新領域、New missions-新任務）的寬闊應用領域拓展，也即從輔助性、替代性應用向多功能、寬譜系全面應用轉變。

正因為如此，全球范圍內，無人機領域持續吸引投融資。據CB insights統計，僅2015年，全球無人機創投領域獲得投融資5億美元（其中大疆獲7500萬美元）。下圖中2015年全年及四個季度的數據，均創新高，表明全球資本對無人機市場期望高漲、信心爆棚。

近四年全球無人機投融資統計（每一年份的四柱分別為四個季度。單位：百萬美元）

2. 軍用

（1）軍用無人機的未來應用

軍用無人機的應用將沿著由初級使命、輔助使命、戰術使命向高級使命、主力使命和戰略使命轉變。

1982年貝卡谷地之戰中以色列使用“猛犬”無人機作為誘餌，測定敘利亞防空陣地部署，引導進行無線電壓制和火力摧毀，一舉消滅敘軍19個“薩姆”導彈陣地，這是無人機用于現代戰爭的標志性戰例，由此奠定在偵察、干擾等任務中，不可或缺的作用。

經歷海灣、科索沃、伊拉克等戰事洗禮后，無人機的作用與日俱增，進一步確立在戰術偵察、電子戰、信息中繼、對地支援等多種作戰任務中不可替代的地位。

進入21世紀以來，無人機逐步成為對地攻擊的重要機型。典型戰例是2001年阿富汗戰爭中，美軍使用“捕食者”無人機發射“地獄火”導彈，配合有人戰斗機，擊斃“基地”組織二號人物，成為軍用無人機對地攻擊應用的一個里程碑事件。

在“911事件”之后所開展的全球反恐戰中，軍用無人機更以其獨特的優勢，發揮了日益重要的作用。在定點清除中，屢立戰功。

軍用無人機已經成為一個獨立的武器品種，一支異軍突起的“新生力量”，既可執行偵察、巡邏、監視、電子戰、支援保障、毀傷評估等多樣化輔助性戰術任務，又能遂行對地攻擊、精確打擊等直接殺傷作戰任務；在未來戰場上，還有可能替代常規戰機，或與有人機協同作戰，成為空中作戰的主力裝備之一；在高度、速度和久航時間不斷獲得新突破后，還有望成為戰略性信息平臺，成為空天一體化作戰中的奇兵。

（2）軍用無人機的發展趨向

隨著平臺技術、控制技術、網絡與通信技術，以及微電子和計算機等的長足進步， 無人機的發展達到了一個新高度，軍用無人機代表著無人機領域產品發展的最高水平，引領著無人機領域的高新技術發展。

軍用無人機整體上的發展趨向是：高速、高空、長航時、隱形化和體系化。美國、俄羅斯、法國、以色列等國是公認的無人機強國，最著名的機型，如全球鷹、捕食者、神經元等出自這些國家，近年來還在加大軍用無人機發展力度。我國的軍用無人機研發也很活躍，涌現出神龍、翼龍、彩虹等名機與工程項目，已在世界上占據重要地位。

當前軍用無人機的發展熱點是：（1）高端作戰無人機；（2）高速、超聲速、高超聲速無人機；（3）臨近空間無人飛行器，分別昭示控制技術、飛行速度和飛行高度這三個突破方向與重點。在這三大品種持續快速發展的同時，各類垂直起降無人飛行器、仿生無人飛行器、微小型無人飛行器等的研發也十分活躍，以適應遂行快變、多樣化任務的需求。

上面提到的熱點之一的高端作戰無人機，特指可代替人、直接完成作戰任務的無人機，主要有攻擊無人機和空戰無人機兩類。攻擊無人機相對成熟，空戰無人機尚有諸多難題需要解決。但該種無人機較之常規有人機，可以突破人的生理極限，免卻復雜的人機界面和生命保障系統，使飛機的航程、航時、機動性等指標發生革命性變化，因而具有巨大潛力，在未來空戰中具有特殊的優勢。其中，系統構成的特殊性要求，對任務載荷和控制技術的高要求，成為攻堅破難的關鍵。

目前，在偵察監視、中繼傳輸、防空壓制、目標指示等方面已經有多種適用的機型，適用于運輸支援、對地攻擊、時敏打擊、協同作戰等應用的機型研制，不斷取得突破。作為科學驗證的無人機已成功完成高空飛行、軌道運行和返回、高于20馬赫的高速飛行等任務，已成功驗證在航母上的起飛、著艦和空中加油。無人機將加快完善型譜系列，有可能全面覆蓋有人機空域、速域，而在速度更快、航時更長等方面會超越有人機。隨著無人機任務能力的不斷增強，無人機將從作戰支援裝備上升為空中主戰裝備，并將推動形成新的作戰使用模式，如有人/無人協同、無人子母機、無人機集群作戰等。

X-47B驗證航母著艦

SR-72驗證渦輪基沖壓推進

（3）軍用無人機的技術發展

為滿足軍用無人機發展要求，需重點開展新氣動布局與新防熱結構、新型動力、自主控制、多任務載荷與武器、集群組網等方面的技術研究和系統開發。

在無人機技術群里，控制技術起著十分重要的作用，軍用無人機尤甚。上世紀 80 年代以來，軍用無人機飛行與任務控制主要采用程序控制和指令控制兩類。程序控制系統需要在發射起飛前預先輸入控制程序與數據。隨著網絡與通信技術的進步，在無人機和地面站之間，可利用無線數據鏈路通信，進行指令控制。指令控制逐漸成為軍用無人機飛行與任務控制系統的主流。事先裝訂式的程序控制與依靠數據鏈的指令控制也可混合使用（如對地攻擊無人機），但作為信息類無人機在空中偵察和情報搜集任務階段多以指令控制為主。

由于指令控制中的關鍵環節——無線鏈路，易受大氣環境條件的影響，作用距離有限，且易受敵方干擾，可能造成控制失效，導致無人機失去任務能力，甚至墜毀，因此需要采取多種措施，予以補救和改善。采用衛星數據鏈路是有效方法之一。地面控制站將控制信號上傳至通信衛星，再通過中繼放大發送至無人機接收端，執行控制任務。這種方式可有效改善由于地面障礙物和地平線導致的性能限制。在控制指令受到干擾時，衛星導航系統還能幫助無人機返航回收，以提高生存能力。

程序/指令同無人機的結合，在技術上均屬于自動控制（automatic control）范疇。在自動控制技術不斷進步的同時，為適應復雜多變的戰場環境和執行動態變化的使命任務，需要研究和開發自主控制（autonomous control）技術。其含義為，裝載在機上的傳感器和設備，能自行感知環境態勢和控制參數的變化，做出自主分析與決策調整，包括航路規劃和任務規劃。要實現無人機的自主控制，需要對控制模型/算法和傳感器/處理單元等進行一系列研究與開發。自主控制技術實用化之日，才是以實時感知和自主決策為特征的智能化作戰無人機成為現實之時。推而廣之，自主控制是高度自動化的基石，是智能化的前提，如無自主控制及“機器”與人共同構成決策主體，智能化、包括現在熱鬧異常的智能制造免談。

軍用無人機發展的另一大技術挑戰則是高超聲速（大于5Ma）。高超像一個“焊點”，把空天飛機、臨近空間高速飛行器和躍層./跨域飛行器的發展聯結在一起。因其“無人”，可望成為驗證平臺，可望率先突破，可望直接成為具有戰略意義的新品種。高超聲速無人機的三大技術關鍵是氣動、結構與動力。針對跨域飛行、水平起降、兼顧高低速性能和滿足非燒蝕結構要求，需開展一系列理論、方法、材料、工藝等的研究。為滿足高超聲速要求，為適應寬速度域、不同模態下的飛行，須采用全新的組合循環發動機。最現實的途徑是以渦輪噴氣發動機為基礎、由傳統渦輪發動機和超燃沖壓發動機組合而成的“渦輪基循環動力”，和以火箭發動機為基礎、由火箭推進和超燃沖壓發動機組合而成的“火箭基循環動力”。

綜上，應對軍用無人機技術挑戰的主要任務是：大力開展氣動、結構、動力、控制等主要技術突破方向的研究，急迫提高感知和規避（Sense & Avoid）能力，大幅改善控制和通信（C2）能力；同時，在效益、效率、經濟性、通用性、互操作性等方面進行集成與權衡。

X-37B驗證久長的軌道運行（最長留空674天，速度20Ma）和空天飛機雛形

3. 民用

同神秘、冷血的軍用無人機相比較，各種各樣的民用無人機與國計民生貼得更緊，它們是人類生產工具的延伸，科學研究的利器，更像是漫天飛舞的空中機器人，能與人類交流的自由飛翔的生靈。在歷史發展的長河中，民用無人機注定具有更加久長的生命力，具有全面發展的永不枯竭的活力。我看好民用無人機的發展。

當前，民用無人機發展和應用的一大特點是，它已經與通用航空（General Aviation）的發展融合在一起，已成為大部分通用航空業務中的新品種航空器。重點是：可執行各類作業任務的固定翼與旋翼無人機。除大眾熟知的航拍、娛樂、運動等以外，工農林牧漁業、服務業、邊境巡邏、災情特情監測、交通管控、治安監控等應用幾乎沒有邊界，寬廣的應用領域正孕育著民用無人機井噴式發展的熱力。

此外，科學試驗與研究用無人機的發展也十分活躍，在新布局、新飛行原理、仿生和微小型等方面，尤其引人注意。

2011年4月，德國費斯托(FESTO)公司研制出一款仿生鳥（SmartBird），翼展2米，重450克，翼可上下拍動，并按一定角度扭轉，頭、尾可擺動，能自動起飛、飛翔和降落，靈活程度可以和真正的鳥相媲美。隨后還研制了仿生蜻蜓。同期，我國西工大宋筆鋒教授的團隊和南航昂海松教授的團隊也各自研發了具有世界水準的兩款仿生鳥”金鷹“與”信鴿“，在2011年舉行的首屆國際無人飛行器創新大賽中嶄露頭角，取得佳績，受到關注。2014 年5 月2 日，美國哈佛大學發布機器人馬蠅試飛成功；這是迄今世界最小尺寸的無人機，僅1 美分硬幣大小，每秒撲翼120 次。其最誘人的潛在應用竟然是代替由于濫用農藥導致絕跡的蜜蜂去實施農作物授粉。

2006年成立的大疆創新公司，以其獨有的技術優勢，成為業界翹楚，其產品占領了航拍類無人機70%的世界市場，現正進軍商用級無人機領域。從2013 年開始，中國淘寶和谷歌、亞馬遜、UPS 等快遞/電商巨頭先后宣布無人機配送計劃，緊鑼密鼓地開發可以自動運送貨物的無人機業務。

美國哈佛大學“機器蜜蜂”

德國FESTO公司的聰明鳥和仿生蜻蜓

綜合起來，民用無人機發展面臨的主要技術挑戰有：1）自主飛控技術。與軍用無人機相仿；當今急速提升的計算機處理能力和人工智能技術成果，可以不斷提供相應的實用技術，有望使一部分民用無人機率先和真正成為“會思考”“能決斷”的空中機器人。2）空管與通信技術。借助于高速寬帶網絡與數據鏈，以及配套的監視、識別技術，可實現無人機與地面系統的互聯互通和無縫的監測管理，實現空域“電子圍欄”和物項“電子標識”等。3）平臺與載荷技術。新材料和微機電的技術進步，將使任務載荷和傳感器獲得大發展，并進一步減輕無人機平臺重量，降低平臺成本，實現多樣化的任務能力，獲得更好的抗墜毀和墜地減災能力。4）動力與儲能技術。更強的續航能力需要新動力和新儲能器件，如：電池性能改進可使續航能力大幅提高，新能源和新樣式動力可賦予無人機更長的飛行時間。

（無人機的未來發展，還有賴于配套的體系建設和有效管理，這既是體制、制度與程序性問題，又是技術與設備問題。將在下一篇短文中專門探討。）

編者：本文轉自張聚恩先生的自媒體平臺：航空之友。張先生為航空科技文化的推廣與傳播筆耕不輟，孜孜以求，我等晚輩深感敬佩。本文為中篇，（上）篇請點擊這里。敬請關注后續內容。

本文轉自公眾號：航空之友

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