让我们走进历史,回顾一下固定翼无人机的发展及军事应用历程。
若支持不同的定义,人们对无人机会有不同的理解。有人说第一架无人机或许是史前穴居人扔出来的一块石头,或者说是中国人在13世纪时发射的火箭。但这些“飞行器”几乎或根本不能控制,基本上遵循惯性飞行轨迹,即弹道轨迹。如果把无人机的定义仅局限在能够通过空气动力产生升力,并且有少许操纵动作的话,那么风筝便符合这一定义,可以称作第一架无人机了。
1883年,一个名叫阿奇博尔德·道格拉斯(Archibald Douglas)的英国人在一根风筝线上拴了一只风速表,在1 200 ft(1 ft = 0.304 8 m)的高度上成功测量出风速。1887年,他又在风筝上安装了照相机,制造出了世界上第一架“无人侦察机”。在1898年爆发的美西战争中,威廉·埃迪(Willian Eddy)就利用风筝拍摄了成百上千张照片,这可能是最早使用无人机的战例之一。
然而,直到第一次世界大战,无人机系统才被世人所认识。1914年,在第一次世界大战如火如荼的进程中,英国的卡德尔和皮切尔两位将军提议研制一种无人驾驶空中炸弹,可以自行飞到目标上空消灭敌人,然而试验多次均以失败告终。
在第一次世界大战进入尾声时,虽然动力飞行还完全是一个新生事物,但这一时期却是重大发明频出的时代。1917年,皮特·库珀( Peter Cooper)和埃尔默·A.斯佩里(Elmer A.Sperry)发明了第一台自动陀螺稳定器,这种装置能够使飞机保持平衡地向前飞行,无人飞行器自此诞生。这项技术成果将美国海军寇蒂斯N-9型教练机成功改造为首架无线电控制的不载人飞行器(被称为“斯佩里空中鱼雷”),如图1-1所示。斯佩里空中鱼雷可搭载300 lb(1 lb = 0.453 6 kg)的炸弹飞行近50 mi(1 mi = 1.609 344 km),可惜从未参与实战。
同样是在1917年,美国通用汽车公司的查尔斯·F.凯特林(Charles F. Kettering)用3年的时间为陆军通信兵开发了一种双翼无人机,并命名为“凯特林航空鱼雷”,如图1-2所示。凯特林航空鱼雷还有一个更加响亮的名字称为“凯特林小飞虫(Kettering Bug)”,飞机由预设控制系统导向目标,并且可以巧妙地从装有滚轮的手推车起飞,以88.51 km / h的速度飞行近40英里。可分离式机翼在飞机到达目标上空时与机身分开,使机身能够像炸弹一样投向地面。飞机可携带180磅的炸药,最大载重300磅,1917年的造价为400美元,美军曾下了大量凯特林小飞虫的订单,但在它被派上战场之前战争就已经结束了。
图1-1 “斯佩里空中鱼雷”无人驾驶飞机
图1-2 “凯特林小飞虫”无人机
直到1921年,英国才研制成可付诸实用的第一架靶机。1933年,英国人从一艘轮船上通过遥控试飞了3架装饰一新的Fairey Queen双翼飞机。其中两架失事,但第三架飞行成功,他们曾决定将其中一架作为靶机,但却没能将它击落。这些实践使得英国成为第一个完全理解了无人机价值的国家。1935年,“DH. 82B蜂王号(DH. 82B Queen Bee)”无人机(图1-3)横空出世,其最大飞行高度17 000英尺,最高航速160.93 km / h,在英国皇家空军一直服役到1947年。蜂王号无人机克服了以往空中飞行器不能飞回起飞点的弊端,使回收无人机成为可能。蜂王号无人机的问世才能说是无人机时代的真正开始。
到了第二次世界大战期间的1944年,阿道夫·希特勒希望拥有攻击非军事目标的飞行炸弹,德国工程师弗舍莱·福鲁则浩(Fieseler Flugzeuhau)设计了一架最高航速达到756.39 km / h的无人机,并命名为“复仇者一号”,如图1-4所示。该飞行炸弹专为攻击英伦列岛而设计,英国曾有900多人死于该型无人机之下。由于V-1飞行炸弹采用从弹射道发射并能按照预定程序飞行150英里,因此被认为是当代巡航导弹的先驱。
图1-3 “DH. 82B蜂王号”无人机
图1-4 “复仇者一号”无人机(V-1飞行炸弹)
出于战争需要,美国于1939年开始研制靶机。战后为发展新型防空导弹,先后有30多家公司投入了靶机和遥控飞行器的研制,其中最负盛名的有瑞安公司研制的靶机“火蜂(Firebee)”系列靶机,以及诺斯罗普公司的“石鸡(chukar)”系列靶机等。
此后法国研制成功CT-20与CT-22靶机,意大利研制成米拉奇系列靶机,澳大利亚研制成金迪威克靶机等。其他如加拿大、以色列、日本、德国、南非相继研制成多种靶机,苏联研制成La-17和米格-15改装成的靶机等,甚至伊朗也研制成多种供火炮、飞机和导弹用的靶机。
由此可知,早期的固定翼无人机大多用作靶机,所以,早先的简氏世界飞机年鉴将它归为遥控飞行器与靶标族类,即RPVsandTargets。无人机的这种用途一直持续到今天,并占无人机市场的大多数份额。
除靶机外,在漫长的岁月中,无人机的发展相当缓慢。直到20世纪60年代,微电子技术、光电技术和计算机技术的爆炸式发展,以及局部战争的作战运用,为无人机的快速发展提供了技术和实践基础。在面向现代化和未来战场作战需求的牵引下,无人机进入了快速崛起与迅猛发展阶段,并逐步成为除有人驾驶飞机和导弹以外的另一类作战武器,其军事价值逐渐被各国军方深刻认识。
(1)越南战争期间
随着相应技术的进展,各国尝试在靶机上换装一些遥感和测量装置,使无人机具有战场侦察、监视、目标探测及电子战等功能,甚至设想将它作为无人作战飞机。美国“火蜂”、意大利“米拉奇”等都作了这方面的改进与利用。另外,还有通过将有人驾驶飞机改进用作上述目的的无人机。但是直到越战时期,无人机才被成功用于侦察。
1962年,美国瑞安公司紧急改装“火蜂”靶机为高空无人侦察机并于次年研制成功。因为机上安装了功率较大的发动机,可以飞行上千千米并能有效回收,没有驾驶员乘座舱,只安装照相机,成本很低,而且机身长不过3 ~ 4 m,所以雷达很难发现,战斗机向其开火也不容易被击中。从后来美国解密的资料中得知:1964—1975年,美国使用“瑞安”系列无人侦察机在东南亚地区共进行3 435次照相侦察。不需付出生命代价,损失率与获得的侦察成果相比极其合算,据统计,美军从越南战场得到的侦察照片,80%以上是由无人机拍摄的。
1964年8月,美国悍然空袭越南北方,中国西南边境蒙上战争阴影。8月29日,部署在日本冲绳基地的美战略空军司令部第100战略侦察机联队,派遣DC-130“大力士”运输机,携带1架AQM-34“火蜂”高空无人侦察机,到南海上空投放,入侵我国领空,对我国沿海的空军阵地实施航空照相侦察。之后,“火蜂”无人机多次入侵我国领空。由于“火蜂”无人机的飞行高度为17 500 m(后来又有飞行高度为18 300 m和20 400 m的改进型),而我军当时最先进的战机米格-19飞机的理论升限为17 600 m,很难够着敌机,所以虽然我军多次出动飞机拦截,均未取得战果。
11月15日,雷州半岛天气晴朗,11时35分,在海口东南215 km海面上空出现无人驾驶高空侦察机1架,航向西北,直指涠洲岛,高度17 600 m。 11时58分,驻遂溪机场的空1师作战分队中队长徐开通,奉命驾驶米格-19飞机起飞拦截。12时20分,我机升高至16 500 m,距离敌机约15 km,迫近至约4.5 km,表速780 km/ h,采取半自动跃升方法升至17 500 m改平,处于敌机尾后,并低于敌机100 m,第一次射击距离约400 m,发现弹道偏低,又在300 m开炮,弹道又偏左,此时距离已很近,飞行员想脱离,但发现已在敌机腹下,发动机喷口都看得很清楚,敌机被弹面很大,于是把机头拉起来,对准敌机腹部进行了第三次射击,一直打到敌机腹部冒出浓烟,并掉下许多碎片。无人机倾斜了一下,翻转过来,急剧坠落,坠入遂溪西南涠洲岛附近大海中,我机从敌机下方30 m处脱离。整个作战过程如图1-5所示。
这次战斗的胜利是在美军无人驾驶高空侦察机第13次入侵时取得的。战斗中,我空军首创了用战斗机在平流层击落敌机的纪录,并为而后一连串的战斗胜利提供了成功的经验。
图1-5 无人机被击落示意图
在1964年8月至1969年年底的5年零4个月期间,美国高空无人侦察机共入侵我领空97架次,被我空军航空兵击落14架,被我海军航空兵击落3架,被我地空导弹部队击落3架,累计击落美军无人机20架,击毁率为20.61%。1965年,我国召开新闻发布会,向全世界展示被击落的美军AQM-34“火蜂”无人机残骸(图1-6),大长了中国人民的志气。英勇的空军航空兵、海军航空兵在总结了初战失利的教训后,不断改进战术、技术,创造性地挖掘现有装备的最大潜力,发扬敢打敢拼的大无畏革命英雄主义精神,连续击落被美国吹嘘为世界上第一流的侦察机,打击了美国的狂妄和嚣张气焰,捍卫了祖国的领空。这些成功的战例,对我国今天研究高技术条件下作战,仍深有启迪。大潜力,发扬敢打敢拼的大无畏革命英雄主义精神,连续击落被美国吹嘘为世界上第一流的侦察机,打击了美国的狂妄和嚣张气焰,捍卫了祖国的领空。这些成功的战例,对我国今天研究高技术条件下作战,仍深有启迪。
图1-6 被击落的“火蜂”无人机残骸
(2)中东战争期间
随着越战的结束,人们对无人机的兴趣逐渐淡化。但以色列在中东战争中对无人机的灵活运用,重新将无人机拉回到各国军方的视线。
1973年10月6日,阿拉伯国家对以色列发动了第四次中东战争。阿方使用苏联提供的“萨姆-2(SA-2)”和“萨姆-3(SA-3)”中高空导弹、“萨姆-6(SA-6)”中低空导弹、“萨姆-7( SA 7)”超低空导弹以及不同口径的高炮,组成了严密的防空火力网,以色列进攻的飞机受到十几到二十几枚导弹的打击,难以发挥作用。尤其是“萨姆-6”导弹,让以军无法实施干扰,以色列空军对其一筹莫展,飞机被击落200多架。
战后,饱受防空导弹之苦的以色列潜心研究无人机技术,先后研制成功“猛犬”“侦察兵”等多型号、多用途无人机,并大量装备部队。在1976年对埃及的战争中,以色列大量使用美制“BQM-74C石鸡”和“鹧鸪”等无人机模拟有人作战机群,掩护有人机超低空突防,成功摧毁了埃及沿苏伊士运河部署的导弹基地,扭转了被动的战局。这一崭新的战法,让以色列尝到了使用无人机的甜头。在之后的研制过程中,他们在无人机上增加了电视摄像机和红外扫描装置,在地面控制系统中增添了图像显示器。无人机实现了依靠电视和红外图像的实时制导,操作人员可以像实际驾驶飞机一样执行各种任务,极大地提高了无人机的战术灵活性。如图1-7所示为搭载了专用搜索/监视光电负载的“侦察兵”无人机。
图1-7 以色列研制的“侦察兵”无人机
1982年夏季,以色列为消灭巴勒斯坦游击队据点而入侵黎巴嫩,引发了以色列与叙利亚对黎巴嫩的争夺战。叙利亚军队在黎巴嫩贝卡谷地部署了6个“萨姆-6”防空导弹群,计19个导弹阵地。以军深知,要取得行动自由权,必须夺得对黎巴嫩的制空权,要想夺得制空权,必须要首先摧毁叙利亚军队“萨姆-6”防空导弹组成的防空体系。
为了弄清叙利亚在贝卡谷地的导弹阵地部署,6月9日,以军派遣大量由塑料制造的“猛犬”无人机,从1 500 m高度大摇大摆地进入贝卡谷地上空。该机群故意发出酷似F-4战机的“电子图像”和飞机轰鸣声,诱使叙利亚的雷达阵地迅速开机搜索目标,导弹阵地纷纷开火,只见一枚枚“萨姆-6”地空导弹如离弦之箭各自射向预定的空中目标,转瞬间以色列的许多飞机如“礼花”般在空中绽开。就在叙利亚人自以为又一次大获全胜并享受极为短暂的喜悦之时,以色列同时派出的“侦察兵”无人机,完成了搜集叙利亚导弹阵地具体位置、导弹系统使用的信号及雷达频率等任务,并把这些信息及时传给了“鹰眼”E-2C预警机和地面作战指挥中心。“鹰眼”预警机将情报传送给电子干扰机和战斗机。随即以军使用机载大功率干扰机,针对叙军雷达频率,实施有源干扰,同时发射金属箔条弹实施无源干扰,在贝卡地区形成了强烈的电子干扰区,致使叙军防空雷达、通信设备不能正常工作。
几分钟后,以军188架携带反辐射导弹和常规炸弹的F-15、F-16战斗机飞临贝卡谷地上空开始狂轰滥炸,仅用短短6 min时间,叙军在贝卡谷地部署的19个“萨姆-6”导弹阵地便化为乌有,而以方军机无一架损失。
此役,以色列对电子战无人机的成功运用不仅奠定了它在无人机领域中的大国地位,更是引起了各国军方的高度重视,引发了竞相研究与采购无人机的热潮,从而大大加速了无人机的发展和军事应用。在1991年的海湾战争中,美国借鉴了以色列的成功经验,利用“先锋”无人机对伊拉克进行侦察,发现了两个蚕式反舰导弹发射场、320艘舰船及许多高炮阵地等重要目标,后来这些目标均被摧毁。
(3)科索沃战争期间
1999年3月24日,北约开始对南联盟实施空中打击,起初对南联盟军队动向实施监视、侦察任务的是大量的军事卫星和电子侦察机。然而,南联盟特殊的山林地形和气候条件,大大降低了在1 000 m以上高空执行侦察任务的卫星和侦察机的侦察效果。北约碰到了两大难题:一是不能识别和攻击云层下的移动目标;二是难以识别隐蔽或伪装的目标。
为了解决这两个问题,3月底,北约紧急调用美、英、法、德、意5个国家的7种类型近300架无人机参战,包括美国空军的“掠夺者”、陆军的“猎人”及海军的“先锋”,德国的“CL-289”,法国的“红隼”,英国的“不死鸟”等。无人机体积小、当时不具备对地攻击能力,南联盟塞族军队误认为这些不伤人的“和平鸽”似乎没有什么可怕的地方,对此显得不屑一顾。就在他们对无人机冷嘲热讽的同时,北约的舰对地导弹像长了眼睛似的纷纷命中目标,在短短的十几天内,塞族武装70%的军火库和30%的指挥所遭到了毁灭性打击,致使南联盟被迫与北约签订了停火协议。如图1-8所示为这些无人机中的代表之一——“猎人”战术无人机。
图1-8 美国研制的“猎人”战术无人机
随着无人系统武装化的大力推进,美陆军已将“猎人”无人机改造成为该军种的第一种武装无人机,并已完成携带“蝰蛇打击”精确制导弹药武器系统的投放试验。未来“猎人”Ⅱ式无人机的飞行时间将达36 h,携带一个合成孔径雷达、一套地面移动目标显示系统和一套战士信息网络战术系统及“地狱火”导弹等,战场实战能力惊人。
科索沃战争中,美军无人机完成了监视与侦察、目标指示、战斗毁伤评估、交叉引导、气象资料搜集、散发传单等大量任务;美陆军还创造性地使用“猎人”无人机,对驻科索沃的南军进行定位和瞄准,引导空中打击,无人机一度成为北约的“千里眼”。更为引人瞩目的是,北约与南联盟开战不久,美军一架F-117夜鹰隐形战斗机就不幸被塞族军队“萨姆-3”地空导弹击落,为了营救跳伞逃生的飞行员,北约军队司令部派无人机和阿帕奇武装直升机组成营救小组前往南联盟执行任务。夜幕降临,两架“捕食者”无人机从战列舰甲板上起飞后悄悄地进入了南联盟上空,在伸手不见五指的夜空,两个“魅影”时而高空盘旋、时而贴地搜索,不到半个小时,飞行员所在位置的准确数据传到了指挥中心,等候多时的阿帕奇武装直升机迅速出航,成功地完成了营救任务。
(4)海湾战争期间
美国是一个极端追求战争效费比的国家,无人机因在贝卡谷地的出色表现,使以色列以“零伤亡”换取最大战争效益而受到世界各国青睐。与有人机相比,这种极大的效费比使美军垂涎欲滴。
海湾战争开始前,美军急忙从以色列购买了几十套“先锋”无人机投入战斗。1991年2月4日凌晨,美国“密苏里”号战列舰冒着无灯航行和触发水雷的危险,偷偷驶到近岸阵位,一架“先锋”无人机悄悄地从甲板上起飞了,20 min后,用红外侦察仪拍摄到的地面目标图像一览无余地传到了作战指挥中心,于是,战列舰发射的炮弹一枚枚准确地落在了伊拉克的军事目标上。在以后的3天里,“先锋”无人机共引导部队摧毁了伊拉克6个火箭炮连、120多门火炮、7个弹药库、1个自动化炮兵旅、1个机械化炮兵连、300余艘舰船、两个“蚕式”导弹发射场和数艘巡逻艇。这些防御工事、炮兵阵地、雷达网、指挥枢纽、弹药库曾被伊拉克人喻为抵抗美军的“天然屏障”,没想到在“手无寸铁”的无人机面前顷刻土崩瓦解。
海湾战争中,美军面临的一项最艰巨的任务,莫过于搜寻并摧毁伊拉克隐藏在沙漠中的“飞毛腿”导弹机动发射架。为了在茫茫沙海中找到伊拉克隐藏的“飞毛腿”导弹发射架,又避免人员伤亡,1月17日,“沙漠风暴”行动开始前,“先锋”无人机就进行了大量的侦察活动。2月1日至25日,美军效仿以色列使用了大量的“先锋”无人机作诱饵,以各种编队形式在目标上空飞行,模拟盟军各种轰炸机信号,诱骗伊拉克防空系统的雷达开机并发射导弹,致使伊军防空阵地暴露在联军火力打击之下。随后,“先锋”无人机又将拍摄的大量图片传送给指挥中心,打击部队获得了伊拉克的坦克、导弹发射架、指挥中心等有关目标的精确坐标,根据这些目标的具体位置,美军及时修订了攻击飞行路线,使伊拉克各类军事目标在短短的两天之内就全部瘫痪。据战后统计,美军在海湾战争中共投入了200多架无人机,仅“先锋”一种无人机就执行任务533次,飞行1 638 h,其使用密度之大堪称几场局部战争中武器使用之最。
(5)伊拉克战争期间
在2003年的伊拉克战争爆发前夕,美军获悉伊拉克共有25 000个目标需要攻击。为了确保对这些目标的准确定位,并保证战场上的绝对优势,自2002年10月下旬开始,美军就将装备有“海尔法”导弹和激光制导导弹的“捕食者”无人机部署到伊拉克上空巡逻。整个战争过程中,美军的“全球鹰”、“捕食者”、“影子”200、“影子”600、“猎犬”、“指针”,英国的“不死鸟”等十余种无人机投入了战斗,使伊拉克上空变成了无人机的天堂。如图1-9所示为正在调试中的“影子”200战术无人机。
2003年3月28日,正当伊拉克的精锐部队向被困在风沙漫卷的沙漠里的美军步步逼近时,一架“全球鹰”无人侦察机疾速从伊军上空呼啸而过,一瞬间,这架无人机穿过沙漠上空19 km高的云层将有关敌人位置的信息准确无误地传送给美军的空袭指挥部,使得本来对美军来讲是浴血反击战的一场战斗,最终演变成了伊拉克共和国卫队的全线崩溃。
图1-9 正在调试中的“影子”200无人机
还有一次,在联军对巴格达实施了“震慑”行动后,为了积极配合海、空军作战,陆军两个机械化步兵师约6万人准备进行突击登陆作战,数架号称“尖叫魔鬼”的“影子”200和“捕食者”无人机对陆军登陆及攻击方向地域实施了多波次、不间断的侦察,伊军动向、交通路线等战场情报被实时地传给了美陆军作战指挥司令部,使得美军地面部队在不到3天时间内就由南向北推进约700 km,推进速度创造了历史纪录,是1991年海湾战争时美国陆军推进速度的4倍。
据统计,伊拉克战争中空军所进行的452次情报、监视与侦察行动中,一半以上摧毁重要目标的信息是由高空飞行的无人机提供的。
以上所述的战争实践证明:无人机不仅适于深入敌方空域完成战场侦察、监视、目标识别、定位、炮火校射、雷达诱饵、电子侦察与干扰、探雷、通信中继、航路侦察、战斗毁伤评估、战斗、反辐射等任务,而且具有极高的效费比。在可以预见的将来,无人机将在信息战、精确打击作战和陆、海、空、天、电“五维”一体化战场中大显身手,成为航空航天作战力量的倍增器。随着高空长航时无人侦察机、无人轰炸机、无人战斗机等高技术无人机装备投入战争,必将会导致武器装备的第三次革命。
2001年9月11日,美国纽约世贸中心大楼遭到恐怖分子驾驶劫持的两架美国民航客机的自杀性撞击,世贸中心南、北楼相继坍塌,3 000余人丧生。这一事件称为“9·11”事件。为了应对恐怖主义的挑战,美国政府于2001年10月7日发动了对阿富汗塔利班政权和“基地”恐怖组织的军事打击。美国空军的几个“捕食者”无人机编队被编入派往中亚地区的先头部队,一个捕食者无人机编队有4架“捕食者”或“捕食者B”无人机,设有一个地面控制站。站内控制人员对无人机进行控制,通过机载摄像机对飞行的空域和航线进行监视。侦察卫星负责无人机、控制人员、无人机侦察情报接收者之间的通信联络。在2001年10月美国对阿富汗的空袭中,“捕食者B”首次在实战中发射导弹摧毁了一辆塔利班的坦克,在随后的作战中,“捕食者B”又有出色的表现。
2001年11月15日晚,“捕食者B”MQ-9无人机侦察到塔利班的一支部队撤出首都喀布尔,小心翼翼地前进。无人机机载红外摄像机的清晰图像,通过数据链和侦察卫星,像电视现场直播一样,实时传送到位于美国佛罗里达州坦帕的美军中央司令部的控制室,然后发送到五角大楼和中央情报局。美国高层官员经过分析认为,这支塔利班部队中有重要人物。美军的地面控制人员,控制无人机尾随跟踪。当这支塔利班部队在一小镇宿营,部分人员进入一家旅馆时,跟踪而至的“捕食者B”在旅馆上空盘旋、监视。通过夜视镜头,美军发现,整座旅馆大楼防守严密,不时有人进进出出,房间内似乎正在召开一个重要会议,与会者可能职位不低。美军中央司令部果断地下达了攻击的命令,3架F-15战机升空,随即将3枚“聪明炸弹”GBU-15准确地投向旅馆大楼,将旅馆炸毁。同时,空中监视的“捕食者B”无人机在地面控制人员的遥控下,向旅馆停车场上的汽车发射了两枚“海尔法”导弹,并命中目标。事后查明,此次由“捕食者B”无人机引导的空袭,准确命中目标,炸死近百人,其中含多名基地组织的高层人物,包括本·拉登的副手——57岁的穆罕默德·阿提夫。
此役,是无人机发展史上的一个里程碑,标志着无人机开始由单一侦察型向侦察、攻击综合型的转变。此战之前,“捕食者”就曾在阿富汗准确地捕捉到了本·拉登的行踪,但当时“捕食者”不具有攻击能力,错失良机。这使得美国痛下决心,将直升机发射的“地狱之火”导弹装备到“捕食者”侦察机上,使得改装后的“捕食者B”在发现目标时就能立即实施攻击。美国倡导的这种“发现即消灭”的战争理念,开创了成功运用“斩首”战术的实战先河,极大地促进了世界无人机军事领域的发展。