【說明】本篇接續第460篇《無人機必知探究》和第461篇《改變戰爭的空中新銳》,為系列之三,說說我國軍用無人機的發展情況。你懂的,許多精彩故事正在演繹,卻不能開講,但即便如此,後發圖強的中國軍用無人機事業已令世界矚目。但同時,我們仍應清醒地看到,在高端軍用無人機領域還有不小的差距。毋尚空談,繼續苦幹,是我們的唯一選擇。還有一點要說明,此文中涉及的人與事,只是中國軍用無人機事業的很小部分。因掌握情況有限,加之紀律約束,定有遺漏和不確,但決無厚此薄彼之意。敬請諒解和指正。
中國無人機事業是從自主研發軍用無人機起步的,而銜命引領者是北京航空航天大學(北航 )、南京航空航天大學(南航)和西北工業大學(西工大)這三所著名航空高等學府。20世紀50年代末,三所大學幾乎同時起步,開拓出中國人自己的無人機事業。在20、21世紀之交,中國國防工業國家隊開始進軍無人機領域,在研發與生產中逐步成為主力軍。中國軍用無人機雖起步稍晚,但發展迅猛,大有後來居上之勢,令世界矚目。
支撐中國軍用無人機事業發展的是一支薪火相傳的科技大軍。如今,在這支隊伍的排頭站立著三位中國工程院院士,他們是樊邦奎(圖1)、趙煦(圖2)和向錦武(圖3)。他們是這項事業的光榮代表,是在火熱一線奮戰、湧現出的大家,他們分別以主持多型無人機偵察裝備研製、研發超聲速靶機與基本型作戰無人機,以及領導研製遠程無人偵察機的顯赫功績,而成為中國無人機事業的領軍者。向他們致敬!
在三位院士和後文將要寫到的諸位前輩、創業者與領導者以外,更有不計其數、埋頭苦幹的無名英雄。有些研發活動因其特殊性不能宣傳,國人難以知曉他們的功績。隱名埋姓,只幹不說,是中國軍工人的秉性;功成不必在我、業偉何須揚名,是中國軍工人代代相傳的基因。
以下,在允許的範圍與尺度內,對航空院校與工業部門這兩支隊伍的奮鬥史與主要成果作簡要回顧;透過人和事的介紹,應能觸摸中國軍用無人機發展與進步的強勁脈搏。在三大院校和四大集團之外,近年來還湧現出一些從事高端無人機研發的新機構,如四川騰盾等,雖在本文中未能推介,也向他們致敬並祝他們的事業發展進步。
上篇——三大院校銜命引領
1958年是中國無人機事業的起始之年。這一年,北航、西工大和南航齊頭並進,以不同形式進入無人機領域。三所學府,發生了三件大事:
1958年6月29日,北航啟動「北京5號」無人機研製,1959年2月實現首飛(圖4)。
1958年8月3日,西工大按中國科學研究院第八研究所的要求,研製的「04」代號科學試驗用無人機試飛成功(圖5)。
1958年,南航創立無人機教研室。
同期,在蘇聯的幫助下開始「米格-15」的靶機改型,並接收20架「拉-17」靶機;後因國家關係惡化,相關工作中斷。在獨立自主的民族精神的激勵下,三校愈加重視無人機研製,堅定地走上創新發展的道路。標誌性的進步是:
1962年,西工大研製成功B-1型靶標無人機(圖6),1963年轉總參軍訓部南京801廠生產。
1966年,南航研製的「長空一號」(CK-1)靶機(圖7)首飛,1976年定型並投入使用。
1972年,北航研製的「長虹一號」無人偵察機,即無偵-5(圖8)首飛,1980年裝備部隊。
經歷半個多世紀的歷程,三所院校在無人機領域形成了各自的專業優勢和產業能力,成為中國軍用無人機的技術奉獻者和重要供應商。
(1)西工大
西工大建立了強大的無人機產業體系,迄今,共研製靶標、偵察、攻擊、通用等4個系列20多種平臺70多個型號的無人機,累計向軍方為主的客戶交付超5000架無人機。
1979年,西工大成立無人機研究室;1984年,經航空工業部批准成立無人機研究所;無人機技術國家重點實驗室和國家工程研究中心設在該所,另設有一個專門研發發動機和軟體的中心。1992年,西工大成立無人機專業研製生產機構——西安愛生技術集團公司,產業規模邁上新臺階。
從受命擔任近程/中程通用無人機ASN-206/ASN-209型號總設計師的張玉琢教授、党進寶所長,到接任無人機所所長、如今奮戰在C919戰線的郭博智,再到擔綱現任的王俊彪所長和祝小平總師,在他們的帶領下,西工大的無人機事業發展得堅實而迅猛。
目前,公司已構建起「一中心兩基地」(無人機研發中心和無人機產業化基地與試驗測試基地)、軍/民領域同時發力的發展格局,擁有用地超過5000畝,試驗試飛空域超過5000平方千米的無人機研製、生產和試驗場地。現正致力於新能源、新動力無人機和垂直起降無人機的開發。公司擁有780名專職員工,一半為研發人員;主幹產品為多用途(含反輻射)、覆蓋中短程、包括十數個機型的ASN大系列。同時,還自主研製了3個系列7個型號的小型航空發動機,形成了包括無人機、發動機、地面站、數據鏈等在內的系列化產品譜系。
其中,ASN-206無人機偵察系統(包括6~10架無人機與1套地面站)和ASN-301反輻射無人機分別於1994年和2008年榮獲國家科技進步一等獎(圖9);在軍事上可用於晝夜空中偵察、戰場監視、偵察目標定位、校正火炮射擊、戰場毀傷評估、邊境巡邏、電子對抗、火力打擊等,兼具廣闊的民用用途。
(2)北航
北航的無人機所歷史悠久,成果豐碩;現已發展成為無人系統研究院。北航的無人機科研與生產緊緊圍繞國家重大戰略需求,從「北京5號」,到「無偵-5」,再到榮獲2017年度國家科技進步一等獎的「長鷹」高原型遠程偵察無人機(圖10),從文傳源到楊為民,再到向錦武院士和現任無人系統研究院院長的王英勳,成就了三代人的奮鬥佳話。
實力雄厚的北航無人機團隊現正瞄準前沿技術發展趨勢,在新概念無人飛行器設計、智能感知與自主飛行控制、新能源動力等方向展開研究工作,旨在引領下一代無人機技術創新,向著更高、更遠、更長航時、智能化、集群化的方向進發。
當回溯北航無人機發展歷史時,我們深深懷念兩位故去的前輩——文傳源與楊為民。1957年,文傳源教授開始籌劃無人機研製;在次年「北京5號」項目啟動後,他親任總指揮和總設計師,並以自動控制領域的深厚造詣,帶領團隊成功完成自動起飛、遙控航路與姿態以及無線電引導著陸等飛行任務。文先生於2019年10月10日以101歲高齡仙逝,但他的歷史功績永存(圖11)。
20世紀70年代北航研發的高空無人駕駛照相偵察機「無偵-5」,是我國最早裝備部隊、且是迄今為止唯一出境參戰的無人機。總指揮兼總設計師楊為民帶領眾多師生奮鬥數年,終獲成功。試飛期間,楊為民的臉部受傷縫了數十針,他堅持在現場40餘天,致傷口感染,留下永久疤痕。2002年2月5日楊教授積勞成疾,離我們而去,時年僅65歲。他的崇高品格,他為「無偵-5」做出的貢獻和後來創建可靠性工程專業的殊勳,被人們永記(圖12),具有特殊地位與價值的無偵-5也被永久鐫刻在中華世紀壇的青銅甬道上。
(3)南航
南航的無人機事業從靶機起步,為我軍奉獻了第一型大型無人駕駛靶機、第一架高原無人機、第一架無人直升機等,經60餘年發展,至今已成功研製30餘種、以靶機和無人直升機為特色的系列產品。在1968年成功研製國內第一款高亞聲速大型靶機長空一號(CK-1)的基礎上,持續開發,構建了多達十個品種的CK靶機譜系,在我國各類武器裝備試驗訓練中發揮了獨特而重要的作用。
南航在無人機領域先後獲國家科技進步獎11項,其中一等獎7項。如今,南航無人機研究院融科研、教學與研發於一體,實力不斷增強,不斷取得新的業績。而從呂慶風、郭榮偉到接棒的鄧克緒,再到如今的技術領軍者張才文等,南航的無人機事業傳承奮鬥精神,正在續寫輝煌。
我們永遠不能忘記為我國的無人機事業畢生奮鬥、如今已經86歲高齡的呂慶風教授(圖13)做出的貢獻。1968年他主持CK-1靶機研製,實現從0到1的跨越,此後,又研製多型靶機,構成中高空、低空、大機動等全系列。1979-1982年,他帶領團隊開創性實現用無人機取代有人機核試驗取樣,連續四年完成任務,為我國核彈事業做出重要貢獻。1992-2006年間又先後主持完成無人駕駛直升機、高原型無人偵察機研製和中程高速無人機預研。從1968年開始專職研發無人機,堅守40年,可謂獨一無二,功勳卓著。
下篇——四大集團主力挺進
20、21世紀之交,中國無人機產業化加快,國防工業企業開始承擔軍用無人機的研製與生產,主要有:中國航空工業集團公司、中國航天科工集團公司、中國航天科技集團公司、中國電子科技集團公司的下屬院所與工廠;他們共同演繹了主力挺進的雄壯活劇。
(1)航空工業
中國航空工業集團公司下屬多個研究機構和生產實體從事無人機研發和生產。包括:貴州航空工業集團(貴航)、成都飛機設計研究所(成都所)、成都飛機公司、瀋陽飛機設計研究所(瀋陽所)、直升機設計研究所、洪都飛機公司等。中國航空工業集團公司因其強大的科研實力與產能,迅速成為軍用無人機的主要供應商之一,並成功開闢和進入國際市場。
集團公司軍用無人機初始產業布局在貴航,設有專門的研究機構和配套的生產能力,成功研發和向軍方交付多型無人偵察機;在與成都所開展實體合作後,在開發多種大型無人機方面取得新的進展。瀋陽所負責研製大型無人作戰飛機,現正與洪都飛機公司等開展合作,進行多款高端、隱身、翼身融合布局等新型無人機研發,並正穩步推進。直升機設計研究所、西安飛行自動控制研究所等單位,分別開發無人直升機,用於執行民事任務和陸軍、海軍戰術任務。
除了公開披露和外銷型號外,航空工業諸多新型號在埋頭推進,如「龍」系列、「劍」系列、「鷹」系列、「影」系列等,正取得一個又一個具有世界先進水平的新突破、新成就,已經帶給和還將帶給國人震驚與欣喜。成都所從2005年開始「翼龍」無人機(圖14-15)的研發;2009年獲批出口,次年向用戶交付了第一套系統。其後,經歷狀態優化、批產交付、售後服務等進程,產品越發成熟與可靠,其綜合性能與美國的MQ-9相當;已推出多種型號,形成系列,成功裝備多用戶。累計銷售超百架,數千次執行任務,發射實彈超過3000枚,命中率達到90%,創造了不俗的戰績。目前,成都所正按照新使命和新要求,為軍方研製急切需要的新型軍用無人機。
圖14-15 翼龍II無人機
談及翼龍的未來發展,總設計師李屹東(圖16)信心滿滿地說:翼龍具有擴展空間,將進一步拓展任務能力,根據用戶的需求裝載不同的偵察載荷和武器,執行不同的任務。通過機體結構材料優化、機載系統優化和換裝更大功率渦槳發動機等手段,飛行平臺的性能會得到提高。更重要的是,朝智能化方向改進的步伐不能停止。目前,無人機的智能控制技術發展非常迅速,新的控制概念、方法和系統層出不窮。可以將更新的智能控制方法集成到無人機系統中,從而提升翼龍無人機在複雜環境中運用的智能化水平。
而在雄心勃勃推進翼龍改進的同時,在翼龍-2基礎上研製成功的人工影響天氣的作業類大型無人機「甘霖-I」問世。2021年1月6日,這架全新機型在甘肅金川首飛。這款無人機系統具備遠距離氣象探測和大氣數據採集能力,具備複雜氣象條件下播撒增雨催化劑的作業能力,以及可靠的防除冰能力。首飛當日,「甘霖-I」展示了防除冰、大氣探測、催化劑播撒等功能。誠如它的名字,「甘霖-1」帶給祁連山以綠色和希望,也昭示更多新型作業無人機的出現。
(2)兩大航天集團
中國兩大航天集團公司也先後進軍無人機產業。科工集團在為軍方提供常規彈道飛彈、巡航飛彈系統和防空系統的同時,藉助相近的技術基礎,從20世紀末開始無人機研製。該集團的第三研究院在2013年成立了專業化無人機公司,迄今已開發多款無人機;被稱作「中國『捕食者』」的「天鷹」HW-600中程無人機,航程1500km,飛行高度10km,配備光電傳感器、合成孔徑雷達和電子情報傳感器,綜合性能優異;「刀鋒」HJ-300中型無人機、「雀鷹」HW-100系列輕型無人機和「騰飛」HW-200系列小型無人機等也具備良好性能。該集團所屬的068基地致力於開發臨近空間遙測無人機,也被稱為機器人子衛星,可以在距離地面50km的高空遊弋,進行不間斷監視以及執行通信中繼、區域導航、為防空和飛彈防禦提供預警、搜集信號情報以及海域態勢感知等任務。
中國航天科技集團公司是空間系統和飛彈系統的主要供應商,其下屬的第九研究院和第十一研究院在無人機領域頗多建樹。九院下屬的無人機系統工程中心專注於無人機傳感器和通信中繼組件的集成;2006年獲得第一份無人機研發合同,2010年進行了驗收測試。十一院在空氣動力方面具有優勢能力,該院從2004年開始研發「彩虹」無人機,成功進入多個中東國家,並為國內軍民多用戶提供產品與服務。根據軍貿需求而改進研製的「彩虹-4」 (圖17)於2011年9月30日成功首飛,該機航程2400km,飛行高度5000米,飛行時間12-15小時,加裝了高清光電偵察系統;與之配套的射程8000米的「射手一號」(AR-1)飛彈也開發成功,更提高了彩虹無人機系統的綜合效能。
2012年,世界權威軍事刊物《簡氏防務周刊》將彩虹-4無人機與美國「捕食者」、以色列「哈比」並列為影響世界的無人機裝備。彩虹無人機的軍貿出口為中國軍工企業在國際市場贏得良好聲譽,顯示了中國軍工人自主創新的勇氣與智慧。彩虹無人機在為我軍服務中同樣戰功突出,僅2020年最後一個季度,就累計完成近200架次飛行任務,強度之大,密度之高,項目之多,包括與有人機協同,均創下前所未有的紀錄。近來,又成功中標國家中航時固定翼無人機航空應急測繪項目,並已完成全國八個省市的全部交付,這是國內有史以來民用無人機的最大單筆訂單。
在彩虹無人機成功進入國際市場後,國內的研製工作繼續進展,新型彩虹太陽能無人機在西北某地完成臨近空間飛行試驗。這使得中國成為繼美、英之後,第三個掌握臨近空間太陽能無人機技術的國家。據彩虹系列無人機總設計師石文(圖18)介紹,飛行高度超過2萬米,時長逾15小時,狀態平穩,姿態可控,起降正常。核心關鍵技術和設備全部國產化。石文還表示,太陽能無人機能夠實現長期不間斷的持續飛行,若不考慮其部件的壽命,理論上可以「永久飛行」,並能飛到距地面20-100km的臨近空間,遠超普通飛機的飛行高度,可以替代衛星的某些功能,應用前景廣闊。
圖14 彩虹系列總設計師石文
(3)電科集團
中國電子科技集團公司以電子技術的特有優勢進入無人機研發領域。其下屬的第二十七研究所創設了無人機系統研發中心,開發重點是電子戰無人機,也參與了隱身高空長航時無人平臺的開發。第三十八研究所負責為搭載合成孔徑成像載荷的無人機,開發網絡化通信系統和智能信息處理系統。近三年來,電科集團多次組織固定翼無人機集群飛行試驗,一再突破紀錄,目前保持的200架集群規模為世界之最。試驗中,成功演示了密集彈射起飛、空中集結、多目標分組、編隊合圍、集群行動等動作,標誌著無人集群技術的新突破,奠定了我國在該領域的領先地位。同時,還成功實現了國內首次小型摺疊翼無人機雙機低空投放和模態轉換試驗。
在談到智能無人集群的發展前景時,中國電科智能無人集群總設計師趙彥傑(圖19)如是說:自1917年無人機作為一種新型裝備問世以來,100年後的今天,智能無人集群再一次成為「改變遊戲規則」的顛覆性力量,以集群替代機動、數量提升能力、成本創造優勢的方式,重新定義著未來力量運用的形態。
趙總的這段話頗有深意,也會被未來的發展所證實。而中國軍用無人機何嘗不是一種集群作戰呢!各個相關行業的共同參與,千千萬萬科技人員的智慧奉獻,定能成就中國無人機這個後發圖強的偉大事業!