微型飛行器的發(fā)展及其應(yīng)用前景

1、<p>　　微型飛行器的發(fā)展及其應(yīng)用前景</p><p>　　微型飛行器（MAV）是于20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一種新型飛行器。其應(yīng)用技術(shù)基本上已超出傳統(tǒng)的飛機(jī)設(shè)計(jì)和空氣動(dòng)力技術(shù)的研究范疇，是對傳統(tǒng)航空技術(shù)的一種挑戰(zhàn)，同時(shí)它的出現(xiàn)也開拓了納米技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用。微型飛行器的發(fā)展和應(yīng)用，必將推動(dòng)國防科技工業(yè)的發(fā)展，并且具有廣闊的民用前景。</p><p><

2、b>　　1 微型飛行器概念</b></p><p>　　1995年，美國國防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）認(rèn)為，微型飛行器是一種尺寸為15厘米大小并能靠其自身能力飛行和完成各種探測任務(wù)的飛行器。微型飛行器的特點(diǎn)是，其尺寸在15厘米以下，重量從10克到100克，有效載荷18克左右，外形有固定式機(jī)翼、旋翼式和撲翼式三種，有的很像各種昆蟲，使用高度從幾十米至幾百米，飛行速度從10米/秒～20米/秒（35

3、千米/小時(shí)～70千米/小時(shí)），任務(wù)半徑幾千米（用炮彈發(fā)射可達(dá)20千米以上），滯空時(shí)間為20～60分鐘。</p><p>　　2 微型飛行器的任務(wù)</p><p>　　微型飛行器是單個(gè)士兵就可配置和使用的新式武器，通過它可以起到延長眼睛和耳朵的作用，以支持戰(zhàn)術(shù)決策，因此成像任務(wù)是其最為優(yōu)先的任務(wù)。</p><p>　　根據(jù)美國陸軍訓(xùn)練和基本原則，微型飛行器的任務(wù)大致有

4、以下幾項(xiàng)：</p><p><b>　　·航路偵察</b></p><p>　　為了查明航路狀況是否具有障礙物、埋伏以及其它敵情，小部隊(duì)易于部署MAV進(jìn)行航路偵察，以供友軍使用。這種任務(wù)可以在露天或城區(qū)的各種地形情況下完成。</p><p><b>　　·點(diǎn)目標(biāo)觀察</b></p><

5、;p>　　小部隊(duì)部署MAV來觀察點(diǎn)目標(biāo)，例如在橋梁和建筑物上進(jìn)行情報(bào)收集或目標(biāo)支援。另外還可在目標(biāo)后面進(jìn)行預(yù)警/掩護(hù)部隊(duì)執(zhí)行任務(wù)。被觀察的位置距發(fā)射點(diǎn)可為5～10公里，因此當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)太大而不宜部署人或沒有足夠的時(shí)間來獲得人所要求的位置時(shí)，則使用MAV。</p><p><b>　　·城市作戰(zhàn)</b></p><p>　　在城區(qū)的軍事作戰(zhàn)中，MAV對掩護(hù)友軍

6、將是非常重要的。一般來說，MAV在城市作戰(zhàn)中將沿著道路、小巷、城市水路以及建筑物之間、建筑物后面和建筑物頂部懸停偵察，并完成成像任務(wù)。</p><p><b>　　·特殊任務(wù)</b></p><p>　　特殊任務(wù)包括信號(hào)偵察、電子干擾、通信中繼、核、生化感應(yīng)，或微型傳感器的定位，MAV也可以執(zhí)行異常任務(wù)，例如：</p><p>　　&

7、#183;在限定的機(jī)動(dòng)環(huán)境中進(jìn)行目標(biāo)搜索，如在小巷里巡邏，在天篷或空的洞穴下搜索目標(biāo)；</p><p>　　· ·精確的機(jī)動(dòng)目標(biāo)監(jiān)視，即可在窗戶里監(jiān)視；</p><p>　　· ·保持在某一站點(diǎn)上延長時(shí)間巡邏/監(jiān)視；</p><p>　　· ·擴(kuò)大作戰(zhàn)距離，把MAV發(fā)射到靠近感興趣的位置并在10公里或更遠(yuǎn)一

8、些的位置進(jìn)行監(jiān)視；</p><p>　　· 精確投放，包括用指示器標(biāo)記目標(biāo)，例如紅外（IR）反射涂料或一種無線電頻率標(biāo)記，以使射入的軍火能夠"看到"目標(biāo)，或者投放小的地面?zhèn)鞲衅?，例如用于遠(yuǎn)距離監(jiān)視的聲傳感器。</p><p>　　總之，MAV可以在許多分散士兵的敏感任務(wù)環(huán)境中使用。</p><p>　　3 國外微型飛行器的發(fā)展現(xiàn)狀<

9、;/p><p>　　隨著微米/納米技術(shù)的飛速發(fā)展，一種體積如甲殼蟲、蒼蠅、螞蟻乃至跳蚤的微型武器即將出現(xiàn)，微型飛行器就是其中之一。美國是涉足微型飛行器研究最早的國家，并已取得了重大進(jìn)展。另外，英、法、德、以色列、瑞典和加拿大等國也對微型飛行器進(jìn)行了積極的研究與探索。</p><p><b>　　（1）美國</b></p><p>　　美國是研究微型

10、飛行器最早的國家。早在1996年，美國國防部就把微型飛行器列為21世紀(jì)美國排級(jí)士兵的隨身裝備，而在1997年4月，美國DARPA正式立項(xiàng)，制訂了一個(gè)為期4年、耗資3500萬美元的微型飛行器研究與驗(yàn)證計(jì)劃，1998年4月DARPA與一些研究單位簽訂了研究合同，其研究范圍涉及飛行器及其主要子系統(tǒng)，如推進(jìn)系統(tǒng)、飛行控制/引導(dǎo)系統(tǒng)和傳感器等相關(guān)技術(shù)的研究。美國在微型飛行器的研究方面已取得了重大進(jìn)展，其技術(shù)水平目前處于世界領(lǐng)先地位。近幾年來，美國

11、已研究出多種設(shè)計(jì)方案，其中"微型星"是重點(diǎn)研究方案，最終方案預(yù)計(jì)2001年年底前試飛。</p><p><b>　?。?）法國</b></p><p>　　法國也對該領(lǐng)域進(jìn)行了開發(fā)與研究，他們首先對翼展為20cm的微型飛行器進(jìn)行概念性研究。法國武器裝備部在2000年啟動(dòng)為期5年的聯(lián)合計(jì)劃，目的是對微型飛行器及其系統(tǒng)技術(shù)和作戰(zhàn)使用進(jìn)行論證。法國研制的

12、微型飛行器計(jì)劃在2005年前進(jìn)行首次飛行（不帶有效載荷）。最初兩年的研究將在幾所大學(xué)和工業(yè)部門的科研實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合進(jìn)行，并向法國武器裝備部提供設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　該聯(lián)合計(jì)劃來源于30年遠(yuǎn)景規(guī)劃。法國武器裝備部對微型飛行器聯(lián)合計(jì)劃非常重視，因?yàn)槲淦餮b備部只啟動(dòng)了幾項(xiàng)這類規(guī)模的計(jì)劃。武器裝備部負(fù)責(zé)陸空聯(lián)防系統(tǒng)的一位官員預(yù)計(jì)，微型飛行器將用于陸軍執(zhí)行觀測任務(wù)，即觀測復(fù)雜戰(zhàn)區(qū)，如城市和樓群；也可擴(kuò)大步兵作戰(zhàn)視野（

13、視覺屏蔽，如山丘、城墻等）。計(jì)劃的第一階段是審查和探索如何滿足微型飛行器提出的許多硬指標(biāo)。據(jù)法國武器裝備部的微型飛行器專家介紹，現(xiàn)已有設(shè)計(jì)方案，尤其是在民用領(lǐng)域。</p><p>　　另外，英國、德國、以色列、瑞典和加拿大等國也對微型飛行器產(chǎn)生了極大的興趣，并進(jìn)行了有關(guān)的研究工作。</p><p>　　4 微型飛行器的應(yīng)用前景</p><p>　　微型飛行器的崛起反

14、映了人們對未來作戰(zhàn)方式的一種新的認(rèn)識(shí)。許多國家的軍事分析家認(rèn)為，冷戰(zhàn)結(jié)束后，超級(jí)大國之間爆發(fā)大規(guī)模戰(zhàn)爭的可能性已大大減小，即使像"沙漠風(fēng)暴"那樣規(guī)模的沖突也不多見，更多的沖突將是局部性、規(guī)模較小的軍事行動(dòng)，快速反應(yīng)部隊(duì)的功能將會(huì)得到很大提升。在這類作戰(zhàn)行動(dòng)中將以排級(jí)、或班組一級(jí)的小部隊(duì)作為主要作戰(zhàn)單位，在這些行動(dòng)中，指揮部的綜合信息降到次要地位，而主要將依靠士兵自身來快速收集當(dāng)?shù)氐男畔⒑瓦M(jìn)行戰(zhàn)情分析。因此，如何提高士

15、兵在野外和獨(dú)立作戰(zhàn)中的戰(zhàn)情感知能力，對于提高戰(zhàn)士的作戰(zhàn)效率和生存能力將顯得十分重要。</p><p>　?。?） 微型飛行器的軍事用途</p><p>　　微型飛行器是適應(yīng)未來分散作戰(zhàn)環(huán)境的優(yōu)選裝備之一。由于它尺寸?。ㄊ终拼笮。?、重量輕,十分便于攜帶，易于使用（幾乎不用太多的培訓(xùn)），成本低，功能強(qiáng)，可以大量配備給士兵作為隨身攜帶的偵察裝備。</p><p>　　對于

16、在野外、偏遠(yuǎn)山區(qū)作戰(zhàn)的小分隊(duì)或戰(zhàn)斗小組，一般高空偵察機(jī)很難獲得在復(fù)雜地形環(huán)境下的敵方精確軍事資料，如果由士兵進(jìn)行目視偵察的風(fēng)險(xiǎn)性又很大，微型飛行器就可以自如地翻山越嶺，通過晝夜工作的圖像傳感器源源不斷地將各種隱蔽的敵情傳給士兵，如果將每個(gè)士兵的信息綜合給指揮員，就可很快獲得當(dāng)?shù)氐淖鲬?zhàn)環(huán)境，從而對下一步行動(dòng)作出正確的決策。</p><p>　　微型飛行器還可用來為士兵前進(jìn)探險(xiǎn)開路，探測前方是否有生物或化學(xué)裝置，也可

17、用來布撒輕型高爆破力彈藥或微型地雷等。載有干擾設(shè)備的微型飛行器還能飛抵?jǐn)撤嚼走_(dá)站實(shí)施局部干擾。它們甚至還可以用炮射方式部署到遠(yuǎn)處，充當(dāng)?shù)孛鎮(zhèn)鞲衅?，也可以隨失事飛行員的彈射座椅一起彈射，從而為飛行員提供環(huán)境感知信息，并為營救人員提供求救信號(hào)。</p><p>　　在未來沖突中將有相當(dāng)一部分戰(zhàn)斗任務(wù)要在城市中進(jìn)行。城市環(huán)境以建筑物多、居民集中為特征，戰(zhàn)情比野外更為復(fù)雜，作戰(zhàn)傷亡率也要大得多。這時(shí)微型飛行器就顯得更加有

18、用，它不僅可以在建筑物群中以緩慢的速度飛行，偵察建筑物群之間和建筑物上方的敵情，還可以穿堂入室查找建筑物內(nèi)部的敵情，甚至可停留在窗戶上竊聽辦公室內(nèi)的談話，獲取重要情報(bào)。</p><p>　?。?）微型飛行器的民用前景</p><p>　　微型飛行器除了軍事應(yīng)用外，在民用領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用潛力，如野外作業(yè)人員的勘測、通信、自然災(zāi)害監(jiān)視與支援、環(huán)境和污染監(jiān)測，以及公安保安部門的緝毒、邊境巡邏與

19、控制等。</p><p><b>　　5結(jié)束語</b></p><p>　　微型飛行器并非簡單的尺寸縮小，重量減輕，它植根于新概念、新原理、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料基礎(chǔ)上，是武器技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一場變革。它的創(chuàng)新之處在于要把大型無人機(jī)系統(tǒng)具有的飛行能力應(yīng)用于15厘米大小外形的微型飛行器上。因此，它所要解決的技術(shù)難點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：</p><p>　　一

20、是要研制可控制的15厘米大小的機(jī)體，并有足夠的空間攜帶有效載荷；二是創(chuàng)造超輕型、超低功率的微電子設(shè)備作為任務(wù)有效載荷；三是創(chuàng)造微動(dòng)力與動(dòng)力源等問題。</p><p>　　微型飛行器是一種新概念武器，在應(yīng)用技術(shù)上它超出了傳統(tǒng)的飛機(jī)設(shè)計(jì)和氣動(dòng)力的研究范疇，同時(shí)開創(chuàng)了納米技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用。在作戰(zhàn)實(shí)用性上代表了一種新理念，將提高班排一級(jí)士兵對戰(zhàn)場空間環(huán)境的感知能力，以便起到保護(hù)地面部隊(duì)的作用。<