「发明创造的故事」（288）——无人机的前世今生

无人机的前世今生

无人驾驶飞机---全球鹰

2020年1月3日，伊朗高级将领卡西姆·苏莱曼尼在伊拉克遭遇美军无人机袭击身亡。这一次行动当中的扮演了重要角色的武器非常引人注目，那就是无人机。

无人机是无人驾驶飞机的简称，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。

如果你认为无人机这种高科技产物是最近几年才出现的那就大错特错了，其实，无人机的发展已经有很长的历史了。今天，我们就一起回顾一下无人机的发展历程。

1.原始的“无人机”

最早的广义上的无人飞行器，是相传诞生于三国时期的孔明灯。而人类最早在军事上应用“无人飞行器”的记录可以追溯到1849年的第一次意大利独立战争，当时的奥地利军队包围了威尼斯。围城的奥军向威尼斯放出了约两百个无人操控的燃烧气球。由于只能依靠风力和运气的“无人操纵系统”过于简陋，这批燃烧气球并没有取得什么战果，绝大部分气球都错过了目标。

无人机的初战宣告失败，但是人类并没有放弃对它的研究。

孔明灯

2. 世界上第一台无人机诞生

1914年，当两位英国将领卡德尔和皮切尔向当时的英国军事航空学会提出“研制一种不用人驾驶，而用无线电操纵的空中炸弹”，可以自行飞到目标上空消灭敌人。然而实验多次均以失败告终。这一实验成为百年后蓬勃发展的无人机的源头。

第一次世界大战后，许多国家主张把无人机做成靶机，用来训练炮兵、防空部队或飞行员。

1917年，皮特·库柏和埃尔默·A·斯佩里发明了自动陀螺稳定器，这种装置能够使得飞机能够保持平衡沿直线飞行。

陀螺稳定器的原理图

英国工程师阿奇博尔德·蒙哥马利·洛博士在前人的基础上进一步改进了无线电控制系统，并将自动陀螺稳定器应用在一架2.82米长，翼展3米的无人驾驶单翼飞机上，这架被称为“空中目标”的飞机于1917年3月21日在英国皇家空军阿帕文空军基地被发射成功，成为世界上第一架在无线电控制下飞行的动力无人机。

无线电控制先驱阿奇博尔德·蒙哥马利·洛

“空中目标” 无人机示意图

“空中目标”由地面的无线电操作员向飞机上的无线电接收装置发送控制信号来进行操控。为此，阿奇博尔德专门设计了一套能够每天进行更换的命令传输编码，以防敌人的干扰影响。虽然“空中目标”最初的三架原型机均以坠毁告终，但是皇家空军仍然认可阿奇博尔德的理念：通过无线电控制携带高爆炸药的飞机是完全可行的。“空中目标”的改进型号很快被应用在第一次世界大战中，用于攻击航线和港口设施。

3.无人机进入军事领域

1935年之前的空中飞行器飞不回起飞点，因此也就无法重复使用。蜂王号的发明，使得无人机能够回到起飞点，使得这项技术更具有实际价值。

蜂王最高飞行高度5182米，最高航速每小时160公里，在英国皇家空军服役到1947年。

蜂王号无人机

1935年，英国皇家空军的一名机组人员远程操控一架无人驾驶的“蜂王”双翼飞机。

蜂王号无人机的问世才是无人机真正开始的时代，可以说是近现代无人机历史上的“开山鼻祖”。随后无人机被运用于各大战场，执行侦察任务。

美国在1939年开始研制无人靶机，先后研制出“火蜂”系列和“Chukar”系列靶机。在第二次世界大战中，美国将无人机投入到战场。美陆军航空队曾在太平洋战场上使用过携带重型炸弹的活塞式发动机无人机，用以轰炸日军目标。

火蜂无人机

纳粹德国在二战其间生产和使用的各种无人设备成为当时的集大成者，歌莉娅无人坦克、阿格斯无人侦察机等均代表了当时最尖端的科技。其中翘楚便是大名鼎鼎的V-1飞行炸弹。

需要专门说明的是，在现代，导弹与无人机在定义上已经成为两种完全不同的装备，然而按照现在的标准，V-1飞行炸弹无论是飞行距离、最大速度和制导系统等均远弱于现代意义的导弹，因此将之归类于无人飞行器，而非导弹。至于为什么没有把后来诞生的V-2导弹归为无人飞行设备，这是因为它是第一个能够穿越卡门线进入太空的人造物体，而且能够实现超音速飞行，因此V-2已经是真正意义上的导弹。

V-1飞行炸弹

V-1飞行炸弹的外形与普通飞机类似，只是没有驾驶员的乘坐空间。与“空中目标”等无人机前辈一样，通过无线电控制系统进行遥控操作，同时导弹也配置了一个简单的自动驾驶仪来调节高度和速度。V-1飞行炸弹最显著的特征是它在飞行时会发出巨大的嗡嗡声，因此又被称为嗡嗡炸弹，当它到达预定空域准备下降时，方向舵将会处于空挡，发动机停机，紧接着急剧下降直到命中目标。嗡嗡声之后突然的沉默提醒每一位听众即将到来的撞击，犹如死神停止摇铃，挥下镰刀。

4.冷战期间的无人机

冷战期间，无人机的发展迎来第二春，东西方两大阵营纷纷开始了在无人机研发领域的较量。在越南战争中，美国使用了搭载相机的“火蜂”无人机进行危险地带的低空侦察。共执行了3435架次任务，拍摄1.4亿张照片，任务区域大部分是载人侦察机不宜前往的区域。它主要配合载人侦察机执行侦察和目标指引任务。使用隐形无人机侦察不仅能避免飞行员的牺牲，更可以在被击落后不留下可能被他国指控的证据。而此法沿用至今，已然衍生出众多隐形无人机，其通过石墨合成材料和红外限制材料增强隐身性能，已经在海湾战争、空袭南斯拉夫、沙漠风暴战争中发挥重要作用。

“火蜂”无人机

“火蜂”Ⅱ是一种既能以亚音速又能以超音速飞行的无人驾驶靶机，

美国人最早让人们看到无人机在战场上的真实威力，以色列人则是无人机创新使用方面的领导者，该国制造的无人飞行器种类之多全球范围内无人能及。

20世纪60年代末，埃及和叙利亚引进部署苏制防空导弹，对以色列的侦察机构成巨大威胁，以色列开始把目光投到无人机身上。以色列制造了第一批安装侦察相机的战术无人机，这些可以在任何短跑道上发射和降落的战术无人机在中东战争中大放异彩，多次成功地从苏伊士运河对岸带回侦察照片。

在发展侦察无人机的同时，以色列大力发展空射型诱饵，研制出“参孙”和“妖妇”两款诱饵无人机，在20世纪80年代初的贝卡谷地战役中开创了在实战中大量使用无人机的先河。1982年，以色列大举出动“参孙”和“妖妇”无人机，叙利亚防空雷达立即开机瞄准目标，此时以色列战机借机用反辐射导弹成功摧毁了这些雷达。战场实况由“巡逻兵”和“獒犬三号”无人机传回指挥中心，引导火炮攻击叙利亚防空导弹阵地。

以色列“参孙”无人机

在1991年的海湾战争中，美军大量使用了携带武器的无人机，比如由通用原子公司制造的MQ-1捕食者无人机，能够发射AGM-114地狱火空对地导弹，在实战中对伊拉克军队造成了大量杀伤。更便宜、更强大的战斗无人机震撼了全世界。

美国MQ-1捕食者无人机

在冷战期间，苏联也充满针对性的启动了代号为“红色马车”的无人机计划，研制出了图-123、图-143等无人战术侦察机。虽然在技术上偏于保守，但是在二十世纪六十年代的“超高空无人机角逐”中，苏联无人机以更好的可靠性和实用性与美国并驾齐驱，毫不示弱。反观苏联解体三十年后的俄罗斯，因为种种原因，导致在俄乌战争中被乌克兰无人机压制，令人唏嘘。

苏联图-143无人战术侦察机

中国在上世纪50年代后期在苏联的帮助下开始研究无人机。后来由于多方面的原因，苏联从中国撤走，艰苦奋斗的中国人自己研发，直到1966年12月，中国第一架无人机“长空一号”才首飞成功。

中国彩虹-4无人机

中国的无人机技术虽然起步较晚，但是也取得了非常优秀的成果，研发了“彩虹四号”（CH-4）中空长航时无人机、“翼龙”无人机、WJ-600型高空高速无人机等出色的无人机型。2006年，中国大疆民用无人机公司成立，在世界范围内产生了深远影响。

大疆折叠便携式航拍无人机

5. 21世纪后，无人机的发展方向

进入21世纪后，随着材料技术、电子技术以及空气动力学等科研技术的发展，由于原来的无人机个头较大，目标明显且不易于携带，所以研制出了迷你无人机，机型更加小巧、效能更加稳定。

因此，无人机逐渐开始小型化、信息化和轻量化，在军事行动中的用途也越来越广泛，不再局限于侦察。

与此同时，无人机也开始从军事装备向科研装备和民用装备转型，在消费者和民用航空活动中的应用也越来越多，逐渐成为大众所熟知的“玩具”。

在农业中，无人机可以进行作物评估，找到那些生长缓慢、可能需要实施补救措施的植物；同时，它也可以监测牧群，跟踪牲畜，排查哪些位置的围栏需要固定，引开正在骚扰和攻击牧群的动物。

农作物播种领域中，农用无人机播种具有撒播密度均匀、作业范围大、性能稳定等优势。多次科学实验数据表明，与人工播种相比，无人机播种的均匀程度效果更好。

火力侦察（Fire Scout）无人直升机

无人机装配有固定组件，可将摄像头和科学仪器安装在机器下方，通过高分辨率数码相机、红外扫描仪，激光扫描仪等获取信息，用计算机对图像信息进行处理，并制作成图像。

它是飓风英雄，当它直抵风暴外围的螺旋云带，甚至风暴中心，就可在不同高度层开展最直接的“现场”观测，源源不断地提供有关大气状况和风暴强度的数据。

它是测绘大师，实时生成二维正射影像，快速进行大范围二维、三维建模，提升效率的同时，提高了精确度。工程师们实地工作时再也不用担心出现“找不到对象”的情况。

中国某科技公司已经推出以太阳能为动力的无人机，能够在空中停留数年的时间无需落地。未来无人机可能融入汽车，接送物品，查看路况，拥抱立体世界。民用无人机呈现出迅猛的发展趋势。

中国大疆无人机