【多图】为什么低成本查打一体无人机如此火热？

最近两天军迷界最热的消息莫过于纳卡危机中阿塞拜疆和亚美尼亚这对世仇的对垒了。在双方的搏杀中，阿塞拜疆数十架无人机被击落，而它们也摧毁了数十辆亚美尼亚的装甲战斗车辆。而事情的主角，就是中东地区热卖的土耳其TB-2型查打一体无人机。但我们也知道，土耳其本国并不能够国产三代战斗机、武装直升机等大型载人战斗飞机，为什么却能够解决无人机的量产呢？那么，今天就让我们聊聊低成本查打一体无人机是怎么发展起来的，而且有什么优缺点。

查打一体无人机的发展历史

早在一战到二战的战间期，各国就有过发展无人飞机用于自杀式攻击任务的计划。在1926年电视诞生以后，超前的军事专家们就有想法开发使用电视-无线电制导的自杀式无人机，这个概念后来形成了AGM-65小牛电视制导导弹。到了第二次世界大战时，美国，德国都考虑过研发通过无线电传输电视信号进行遥控轰炸的飞机，不过那时候无线电带宽很低，电视信号时断时续，因此遥控飞机非常困难，让无人轰炸成为一种并不划算的事情。

1944年8月，在目睹了德国V-1巡航导弹的打击效果后，美军发起了 阿佛洛狄忒,行动，这是世界上第一次使用自杀式查打一体无人机对敌方战略目标进行轰炸。为了准备这次战斗，美军搜集了一批破旧的B-17，B-24轰炸机和PBY水上飞机，里面装上13.6吨铝粉炸药，机头自动驾驶系统改为无线电和摄像机，飞行员起飞后跳伞，由地面遥控它飞往目标执行轰炸。但由于早期自动驾驶系统故障频发，21架查打一体无人机全部失败，大部分起飞后因无线电失控或能见度低下攻击失败，有的被德国拦截机击毁，有的甚至还没等到飞行员跳伞就坠毁在自己的跑道上，没炸死什么德国人反而炸死不少美国人。到了1945年1月，付出21架飞机（其中至少有17架是B-17）后，美军陆军航空兵驻欧洲战略轰炸司令卡尔·安德鲁·斯帕茨上将命令吉米·杜立特（时任第八航空队司令）停止无人机空袭行动。虽然这次阿佛洛狄忒行动以彻底失败告终，但是它成功为后来的打击无人机验证了一些基本理论。

在 阿佛洛狄忒行动失败后，美国将无人机主要用于打靶训练和侦查任务。在1960年苏联击落U-2和1961-1967年中国击落5架U-2（CIA委托蒋介石的黑猫中队执行）后，美国转用无人机对中国进行战略侦查。在1964年-1971年间，美国对华发起了500多次无人侦查行动，使用的主力机型是BQM-34火蜂无人机，该机采用J-69涡喷发动机，航程1280公里，飞行高度18000米，采用胶卷高清晰相机，使用后以降落伞落在海上回收。由于高度过大，加上国内当时红旗防空导弹数量不够覆盖整个东南领空，国内歼6飞行员不得不冒着相当风险进入极限升限开炮拦截，成功击落若干架。后来，美国又研发出具备隐形能力的Ryan 147和具备双三能力的D-21无人机用于侦查中国的两弹一星工程，在尼克松访华后美国对中国的航空侦察即宣告结束。

在对中国的战略侦查中，性能最好的无人机自然是D-21无人机。它是基于SR-71高昂的成本开发的替代性无人机，具有5600公里航程，但是它是一次性的，不能整机回收，只能回收胶片舱。该飞机任务高度29000米，速度3,35马赫，采用RJ-43MA冲压发动机（该发动机是美国空军唯一的地空导弹CIM-10核防空导弹的发动机）。该飞机相关技术后来被用于X-43高超音速飞行器的开发。由于操作困难，所有飞往中国的4架D-21都未能回收，其中1架操作失败坠毁于中苏边境，2架在南海释放胶卷失败，最后一架编号527的D-21B则因为自动控制系统故障坠毁于西双版纳，目前在中国小汤山航空博物馆展出。这一系列的对中国的侦查经验，让美国日益了解无人机的性能，为最终开发出攻击无人机做好了准备。

在这一阶段，主要的问题取决于无人机（也包括同时代的有人飞机）的自动飞行系统。早期的机械式陀螺仪造价昂贵（美国LGM-118，AGM-129的机械陀螺仪一台就高达500万美元，是当时一架F-16A的一半价格），晶体管计算机故障率大，缺乏卫星定位和卫星数据链，使得无人机只能执行侦察拍摄或者一次性自杀撞击的任务。同时，这时候空对地武器也比较匮乏，除了自杀撞击的炸药外，就只有无制导的航空炸弹可用。后来，到了海湾战争之后，随着GPS，卫星数据链，集成电路计算机，光纤陀螺仪，轻型对地导弹变得越来越普及，查打一体无人机才真正进入实战之中。1995年，美国通用动力公司开发了世界上第一种现代意义上的查打一体无人机——MQ-1捕食者，并在2003年进入服役，开启了无人机战争的新篇章。

MQ-1无人机早在1995年就开发完毕了，但由于被列入高度机密，它在2004年才在公众视野得到报道。MQ-1查打一体无人机是非常轻便的无人机，空载只有512千克，满载也不过1吨沉，因此它只能携带2枚AGM-114地狱火导弹，或者2枚FIM-92A毒刺导弹。该飞机采用1台85KW风冷4活塞发动机，最大航程8500公里，可以持续飞行24小时。该无人机虽然载弹量不高，但是它成功启发了各国的思路，从此之后，各国便纷纷研发查打一体无人机，距离1944年首次使用查打一体无人机，已经过去整整60周年了。

目前，美国装备的无人机已经超过6000架，其中有很多都是查打一体无人机。很多国家都在开发自己的查打一体无人机，其中以中国为代表的彩虹系列无人机是目前性价比最好的无人机，最新款的彩虹5号无人机采用涡轮增压活塞发动机，最大升限9000米，最大起飞重量3吨，可载1吨弹药（可达16枚轻/重反坦克导弹），滞空时间超过60小时。

而此次阿塞拜疆采用的土耳其TB-2无人机,是由麻省理工学院毕业生，同时是埃尔多安女婿的塞尔库克·拜拉克塔研发交给土耳其政府的查打一体无人机，其最大起飞重量只有650千克，采用活塞发动机，最大升限6000米，速度120公里，可以携带4枚重量分别在21-35千克的中型反坦克导弹飞行27小时。虽然性能显著低于中国彩虹系列无人机和美国MQ-9死神无人机，但是它是真正意义上第一种全系统都由土耳其自行设计制造的军用航空器，而且价格低廉，就算被击落个几十架也赶不上一架F-16的价位。

那么，一架低成本无人机需要什么样的子系统呢？又是什么因素让它变得如此“平易近人”呢？

低成本无人机的技术组成

考虑到我们提到的是“低成本”无人机，那么这种飞机就得变得非常便宜才可以。所以，一般的低成本无人机基本上都是用的活塞发动机，而非MQ-9无人机采用的涡喷/涡扇发动机，这样一来发动机就可以省下很多的钱。而且，一款用于1吨级查打一体无人机的100KW发动机有很多可以在民用市场买到，如同下图所示的DH-180A4发动机。

除了发动机和机身等硬件外，最关键就是无人机的控制系统。得益于可编程计算机的大规模使用，1940年代困扰已久的自动驾驶问题已经不再是大的问题，如今很多航模使用的自动驾驶仪稍加改进，即可用于无人机的飞控系统。

导航系统也是现代无人机必须系统之一。一般的民用无人机通常使用廉价的GPS/北斗卫星导航系统，而对于置于复杂电磁环境的战斗无人机来说，除了抗干扰的卫星导航终端，更需要保留陀螺仪、地形匹配和无线电引导系统，以便卫星制导失效后仍然能够定位自己位置。

无人机的遥控系统是最需要抗干扰的设备之一，目前的无人机遥控系统通常以卫星数据链为主，可以远隔千山万里遥控战场的无人机。但是由于卫星信号仍有被干扰的可能性，所以现实中在支援前线战斗时，也会出动使用微波通讯系统的遥控指挥车进行指挥控制。

考虑到无人机驾驶人员无需坐在飞机内控制，因此一个飞行员往往可以配合遥控系统同时控制多个无人机一起作战，只需要在起飞降落阶段进行辅助控制，在飞到预定高度后就可以转为计算机地图规划飞行，可以形成多个无人机相互掩护的战斗机群。

最后，就是无人机的耳目。现代无人机的视频采样系统通常采用可见光和红外成像系统，配合激光测距仪构成一个旋转的“光电球”，这也是无人机内最昂贵的设备之一。通常来说，一个高性能的光电头的造价就可能高达100万人民币，这才能够让它在10000米高空准确捕捉10公里内的敌方步兵和移动中的车辆目标。

让无人机飞到目标只是打击的第一步，接下来就是无人机的打击系统。无人机通常采用空对地导弹和智能炸弹对地打击，以增加打击的精度。通常来说，空对地导弹会采用激光制导和电视制导的导弹，前者成本较低，后者精度较好。

虽然无人机不过是消耗品，但无人机在战场上也不应该成为敌方导弹唾手可得的目标。所以，无人机有多个手段保护自己不被导弹击落：

第一是飞行高度。飞行高度是无人机有别于有人机最大的优势之一，由于无需携带人员加压座舱，所以无人机可以很容易飞得很高，中国的彩虹5号可以飞到9000米高，这个距离已经免疫了所有的肩扛式防空导弹；而美国MQ-9因为采用了涡轴发动机，可以飞到15000米高，几乎达到了道尔M1，中国红旗17，甚至山毛榉M2，红旗16的极限高度；对于D-21和全球鹰无人机来说，由于飞行高度接近30000米，已经超过了地面上80%的防空导弹极限高度，对于红旗9，S-400来说，也因为逼近最大射高，其倾斜有效射程也从对付中低空目标的150-200公里缩减到不足30公里。因此无人机保护自己的最有效手段就是“飞得高”。

第二是导弹诱饵。由于无人机仍然会面临一些导弹的拦截，因此无人机可以携带一些干扰弹随飞机升空，必要时洒出一道干扰箔条遮住自己的行踪。

第三就是主动杀伤。对于载荷较大的大型无人机，其有效载荷完全可以携带反辐射导弹，在被敌方导弹锁定后，可以发射反辐射导弹歼灭对手。

最后的手段可能大家都想不到：便宜。由于当代的防空导弹尺寸巨大，甚至有的防空导弹比无人机本体都大（如S-300使用的48n6导弹重达1.8吨，而MQ-1捕食者不过1吨），因此当代防空导弹单价也不低，美国RIM-174标准6甚至一枚390万美元（2020财年），一枚导弹价格超过了3架彩虹5号无人机的价格。因此面对甚至没有防空导弹值钱的无人机，为了避免浪费昂贵的大型防空导弹，同时为了避免己方高价值远程防空导弹被敌方探测到，有时候防空导弹会主动避免攻击此类目标。亚美尼亚的S-300未对阿塞拜疆的无人机发射导弹，可能也是出于这个原因。

低成本查打一体无人机的不足

当然，有利也有弊。查打一体无人机也是有很多难以克服的缺陷所在的：

第一，全系统成本较高。虽然无人机本体和导弹并不贵，但是为了保障这种无人机在远离自己指挥中心，高效抗干扰的运转，其对于卫星通讯，卫星导航和地面遥测系统的开发难度较大。由于全球只有美国GPS，俄罗斯格洛纳斯，中国北斗具有全球组网的军用卫星导航能力（伽利略系统仅有民用波段，容易被干扰，没有军用设备采用它），因此依托于第三国的卫星导航的无人机，一旦在作战中不能得到导航维系服务国的卫星导航信号支持，就有可能丧失对无人机的定位能力，而自己独立建设卫星导航和卫星数据链又需要自己具备两弹一星能力，其总成本和技术难度非常高。而如果采用地面遥控站，则地面遥控中心必须要在能够覆盖作战区域内的地域部署，容易遭遇敌人反辐射导弹打击；

第二，低成本无人机抗干扰能力不如高端无人机。由于大量采用民用设备降低成本，抗干扰能力远不如专业设计的军用计算机，无需赘述；

第三，导弹成本较高，且难以克服。由于无人机为了避免遭敌人防空导弹射击，必须飞的非常高，而且要保持在安全距离作战，这就导致它必须使用远程导弹打击目标。而现代的一枚重型反坦克导弹/空对地导弹成本通常在10万美元以上，10枚导弹价格就有可能高于一架彩虹-5号的价值。而采用低成本的JDAM2制导炸弹的话，又因为飞机初速过低，投放高度不足导致射程不足，且容易被击落（JDAM滑翔炸弹速度无法超过音速，可能会被高射炮击毁）。

第四，无法伴随作战。低成本无人机因为速度仅有每小时100多公里，且只能在高空远程发射导弹，无法像强击机、武装直升机伴随陆地装甲兵团直接突击敌方阵地，也不具备持续火力效果；

第五，无法执行火力遮断和敌后突袭任务。低成本无人机无法做到雷达隐形，也不适合超低空突袭，所以难以在不惊动敌人情况下深入敌后对敌方要害进行突袭，也难以使用持续火力对敌方车队、桥梁进行遮断打击。

所以因为以上原因，低成本无人机还远不到替代武装直升机和攻击机的水平，在大规模实战环境中使用难度较大，此次阿塞拜疆的无人机大量被击落就是证据之一。

低成本无人机的未来发展方向

虽然尚存一些缺陷，但是低成本无人机比起高价格的有人战斗机，仍然有很多无法掩盖的优势。那么，现代的低成本无人机又该如何发展呢？

第一，提升隐形能力。隐形能力是无人机提高生存能力，渗透能力，突击能力的基础能力之一。在无法舍得花钱变得超音速之前，只能寄希望于降低被人发现的概率；

第二，进一步压缩成本。考虑到现代加固民用电子设备已经越来越普及，所以可以考虑使用加固民用设备来代替专业的军用设备。如现代的高性能手机，在叙利亚环境就被改成火炮计算机、导弹控制器使用，未来在低成本无人机中使用以手机主板改装的控制单元也不是不可能的事情。

第三，提升智能化水平，并前移指挥权。玩过《使命召唤·现代战争》的朋友都知道游戏里可以遥控无人机发射导弹进行支援，当然现实中还没有国家能够直接做到这一点，还需要地面人员对无人机指挥人员发出火力支援的信号才能进行。未来如果可以让无人机的指挥系统在作战时前移到陆军，配合陆军装甲车辆、特种兵的激光照射系统发射导弹，则可以大大增加伴随突击的时效性。