在云端

石一文

1917年英国人研制成功了世界上第一架无人机，从此拉开了无人机工业发展和创新的序幕。无人机经历了无人靶机、预编程控制无人侦察机、指令遥控无人侦察机和复合控制多用途无人机的发展过程。第二次世界大战以来，无人机在越南、中东、海湾和科索沃等战争中卓有成效地执行了多种军事任务，以零伤亡率、机动性强、作战效能高、成本低等突出优点成为世界各国军事家们公认的事实，从而为无人机的迅速发展提供了强大的动力。21世纪的无人机将在未来的信息战、精确打击作战、无人化作战和陆海空天电“五维”一体化战场中大显身手，将成为航空航天作战力量的倍增器，并将向实战化、智能化、多能化方向发展。

品牌价值

当今世界无人机舞台中不可忽视的“彩虹”品牌随着各种媒体的曝光，已经逐步进入大众的视线中。这个已有15年无人机行业历史的无人机家族由大大小小各型成员组成，并已在国内外军事和民用领域得到了应用。根据中国航天科技集团的品牌战略，正如国人所熟知的“长征”代表运载火箭、“神舟”代表载人航天，“彩虹”品牌则代表“中国航天”旗下的无人机形象。

“彩虹”（英文“CH”，CaiHong）是我国批量出口最早和出口量最大的无人机系列，覆盖9个国家的17个最终用户，年交付国内外用户无人机200余架，完成科研和交付飞行试验1000架次。同时“彩虹”品牌也是国内无人机型谱覆盖最广的无人机系列，为多个用户提供了体系化空中智能系统解决方案。坚持“平台系列化、型谱化，载荷系统化、集成化，应用体系化、实战化”的产品发展道路，“彩虹”品牌已深入人心。

研制主体

航天科技十一院（中国航天空气动力技术研究院）隶属于中国航天科技集团公司，成立于1956年，是我国大型空气动力研究和试验基地，建有国际先进水平的空气动力试验设备30余座，现有职工2000余人。主要从事空气动力技术、特种飞行器、环保工程、测控技术四大主业。

特种飞行器产业是中国航天空气动力技术研究院的支柱产业。该院1999年开始无人机研制，成立之初就开展了近程战术无人机研制、某中高空长航时无人机项目论证和太阳能无人机预研论证。2003年实现产品出口，开创了中国无人机军贸批量出口的先河。2008年原国防科工委和财政部批复成立特种飞行器总体设计部，2009年由中国航天空气动力技术研究院、航天投资控股有限公司、保利科技有限公司和天津海泰控股集团有限公司四家国有企业共同出资成立航天神舟飞行器有限公司。中国航天空气动力技术研究院作为航天科技集团无人机产业牵头单位，具有完备的无人机设计、集成、试验及批生产能力。

“彩虹”型谱

与很多主流军工单位的做法一样，“彩虹”系列无人机型谱主要包括两条脉络：型号产品，主要是当前已经或将要应用于国内外战术用途的常规无人机，包括小型战术、中空多用途等，这些都是瞄准近期国内外主流需求背景的军用或军民结合的中高端无人机型号;预研项目，主要是未来概念验证载体，以突破国内水平的“新技术、新概念、新探索”为目的，主要包括太阳能、新能源、地面效应升力体等项目，面向某些未来无人机发展方向或分支。

目前公开的“彩虹”无人机产品包括12型常规类型无人机以及三种类型概念无人机，全系产品覆盖起飞重量从0.58千克至4500千克、飞行高度从5米至20000米。

全系产品分为单兵无人机、中型无人机、大型无人机等。正是由于这些类型的无人机，使得“彩虹”无人机可以成体系部署到相关用户，以层次化、体系化实现常规侦察、国土监控、反恐行动等任务目的，并提供了与其配套的相关解决方案。

单兵平台 单兵无人机是指可以单人操作展开的无人机系统，可在小范围战场环境或应急任务中进行侦察，完成直接情报支援。尽管单兵无人机体积小不起眼，但在各国无人机的装备中数量巨大，使用频次也最高，已成为支持各种侦察任务的基层装备。

“彩虹”系列单兵无人机包括CH-801和CH-802两种产品，均采用手抛起飞，深失速、伞降或机腹硬着陆等多种着陆方式，可单兵操作，用于侦察班使用，支撑连级的20千米范围内的侦察监视目的，也可用于常规民用用途。CH-801采用免折叠的方式塞入背包，使用操作容易：CH-802拆卸简单，可以快速响应任务，自动驾驶仪使得飞行器操作比同等量级的航模还简单很多。

尽管在民用市场上能找到众多形似的无人机产品，但CH-801和CH-802是经过实战检验的单兵无人机系统，并具备基于单兵的情报处理及分发体系，备受各类用户的青睐。

事实上CH-801和CH-802并不是最早的产品，而是因为体系化发展需求的背景，并有一些国内优秀的航模手加盟为契机发展而来。起初设计人员和这些高手只是关注于如何做好飞机本身，并用航模技术和产品去打造这几型小型无人机。随着大家对需求的认识以及国内型号研制的约束，项目团队开始借力国内整个军工体系。总体组寻求从多维度设计优化，在提高飞机性能同时，注重飞机展开便捷性，在飞机分离设计与遂行背包布置迭代设计就有十几轮;航电组在低温电池上也选择五家供应商进行招标;测控与载荷应用组在数据链选择上考虑数据分发、情报处理等因素，充分考虑了如何将无人机系统作为单兵装备，如何降低作战人员的使用负担和情报获取效率，作为作战节点如何融入整个装备体系等方面的问题，从软件，硬件开发的每个细节着手，除了飞机减重以外，还反复校核地面设备、操作设备的重量，降低单兵遂行负担。作为手抛型无人机，飞控组就手抛，分离，平稳等起飞全过程做了较为完善的数字仿真以及试验，最终确定手抛动作的可用参数和最佳值，通过一些设计灵感的优化使手抛动作更加符合一般人的手抛习惯。

小型战术平台 小型战术无人机属于较为高级的无人机系统，具有较大的飞行半径和续航能力，被广泛用于陆军、海军、内政等方面。“彩虹”系列包括CH-1、CH-2、CH-1A、CH-804等小型战术无人机系统。该类无人机对起降场地要求很低，所以可部署到武装侦察排，机动支援营团级远距离侦察任务。

CH-1和CH-2是采用火箭助推起飞，伞降回收的无人机平台，是“彩虹”系列无人机最早的成员。设计之初是1999年至2002年左右，由于我国整个军事工业刚处于全面复苏期间，可以利用的机载设备并不多，选用已有机载设备，势必影响总体性能。国外设备小巧但是禁运，能够获得的产品指标无法保证稳定。如何提高总体设计，以满足性能要求，是难之又难。

此外，当年的设计者们的思维刚从做大型航模遥控飞行延伸到自动控制飞行，“如何着手、怎么实现”等一系列现实问题就出来了。幸亏CH-1无人机可以依赖降落伞着陆，在开发初期也可以通过简单的数字仿真进行功能确认，然后通过飞行来验证各方面功能。通过一次次飞行以及数据分析，设计者似乎已体会了无人机飞控的门道，也建立起“彩虹”系列无人机大脑“思维习惯”的雏形，也是这个时候设计者对无人机飞控充满了无比信任，形成了“彩虹”系列无人机具备自主飞行的特质。

CH-2是CH-1无人机的性能增强版，提高了起飞重量、改进了航电架构，增加了续航能力、任务载荷能力和作用半径。CH-2无人机也是市场细分背景下的产品，正在为特定用户提供侦察情报。该机能携带更复杂的任务载荷，也是适应某种任务载荷而特别设计的。由于该任务载荷具备多模式侦察监视功能，为地面指控和情报处理可提供更多支持，所以一系列“组态化、人性化”的情报处理组件逐步萌生，也为“彩虹”系列无人机打开了情报处理的研究。

水面舰艇上没有合适的区域用于伞降回收。为了适应水面舰艇上的起降操作环境，近些年，工程师们又对CH-1进行了小型化设计，设计出可以弹射起飞、撞网回收的CH-1A无人机系统。这套系统展开和回收非常方便，对船只本身改动非常小，适合在舰船附近巡弋，在空中为舰船或者舰队提供相应的侦察及护卫。

小型长航时的CH-804无人机是在结合CH-802和CH-1A的多种技术后诞生的，可在陆地、舰载条件下完成弹射起飞/撞网回收，航时可达24小时，可长时间执行局部侦察监视、目标定位等军事任务以及用于管道巡线、海洋勘探等民用领域。两种产品给海上用户提供了不同量级的无人机选择。

值得一提的是，在这些海上无人机的研发中，飞机平台本身技术的提升并不是关键，而提升防盐雾能力、舰船指挥集成等“不是难题”的难题摆在了设计者面前。但解决问题的视野和方法很重要，“彩虹”无人机的工程师们通过特殊材料，专用封装的方法解决了防护问题，采取舰船内部模块复用实现了指控系统融入。

采用火箭助推起飞方式的CH-2无人机

中高空多用途平台 大型无人机可执行复杂战术任务或者广域监视任务，并可挂载多种任务载荷实现多用途。“彩虹”系列在这一领域包括CH-3/3A中空多用途无人机，CH-4A/4B、CH-5中空长航时无人机、CH-6高空长航时无人机等。

CH-3是一种多用途无人机，通过挂载光电载荷、合成孔径雷达、电子战等设备实现不同类型的战术任务，航时可达12小时。其采用轮式起降方式，利用简易机场即可完成起降。这种无人机部署在排级，可覆盖200千米半径任务区域，为特种作战进行情报及打击支持。

该机采用鸭式布局和翼身融合设计，具备侦察型无人机平稳，低阻特质，经过原型机实际测试验证了这些设计的有效性，但这并不能满足实际作战需求。CH-3经过了“气动再设计、结构轻量化、航电架构调整”三次重大改型才真正满足了作战需求。

在CH-3设计之初，“彩虹”工程师团队就考虑了实现察打一体功能，经过简单升级即形成了国内领先的CH-3A察打一体无人机系统。“彩虹”工程师团队还为CH-3A察打一体无人机系统成功研制了AR-1（“射手”1号）激光半主动制导空地导弹。AR-1属于新一代的空地反坦克导弹，还可以挂载在直升机上进行作战，可媲美美国的AGM-114“海尔法”，其最主要的特点在于高高度发射，发射时可以高于肩扛防空导弹的射高射程，而且大离轴角发射可以使发射难度降低，更加容易捕捉发射时机，这一点非常适合固定翼无人机。AR-1的研制成功大大提高了“彩虹”系列中察打一体无人机的作战效能。

目前，经过全球多个市场和局部事件的洗礼，CH-3A已成为完善的察打一体无人机平台，媒体曝光的CH-3A参加实战只是其案例中的一部分。在这些案例中，展现了整个系统在反恐作战中的独特作用，也让相关部门逐步意识到无人机所展现的长航时侦察、高精确打击的战术价值。

在满足军用的同时，“彩虹”团队还积极参与高端民用应用。通过自身的气动稳定性和航迹规划相结合，CH-3无人机已经完全可以自主实现低空飞行。在起伏的山地地区，飞机一般离地100米高度飞行，最低高度离地30米，通过航磁传感器进行探矿，为地质部门完成了5万余千米测线生产作业飞行。值得一提的是，以前航空物探中多采用通航飞机或者小型运输机，有人驾驶长时间在低空飞行容易疲劳造成危险，航线精度也受人的影响，而且必须白天进行。而CH-3无人机则恰恰能弥补这个缺陷，安全性高，自动化水平高，昼夜都可以出动，使得无人机航空物探可以常态化，极大地提高了生产作业效率。

在“彩虹”无人机路线图中，CH-4和CH-5无人机是同时立项的姊妹项目，虽然在设计时需求背景不同，但在技术脉络上有内在联系。

CH-4无人机强调以可接受的成本实现长航时双装载侦察能力，并且具备察打一体功能，可选配卫通中继设备满足超视距侦察功能。CH-4无人机参考了滑翔机外形，结合当今流行的无人机修长机身布局而全新设计，采用与CH-3同样的涡轮增压活塞发动机，具备双装载的特点，可同时挂载4～6枚45千克量级的武器。该机自从2012年实机亮相珠海航展就一直受到军迷的追捧，目前已经获得国家出口许可，是国内获准出口的中高端无人机系统。

CH-4无人机更加专注于察打一体，具备更大载弹量。在设计之初，设计团队反复翻阅了相关量级无人机资料，认为CH-4必须具备4个挂点，具备200千克以上的武器挂载能力。反观大致同量级的察打无人机，基本只有2个武器挂点。

CH-4区别于CH-3的是其双任务载荷能力，即可以在一次飞行中同时挂载两种任务载荷执行相关任务。比如CH-4标配光电载荷，通过多合一光电载荷，进行可见光/红外侦察/激光测距，也可以选配激光指示装置配合激光制导武器，也可以选配高清相机进行高清航拍：同时还可以挂载合成孔径雷达进行全天候侦察，可通过地面情报处理，结合光电识别伪装目标，通过合成孔径雷达实现远距离和全天候的成像侦察能力;或者挂载激光雷达配合无人机低空自主飞行进行对地侦察，并经过后期点云/图像处理，实现立体地景生成，并且还包含表面纹理信息;或者挂载通信侦察设备，可以对一定范围内对讲机、数字电台、海事电话进行探测/定位，侦听：或者搭载雷达侦察设备，进行周边频谱感知探测，在摩擦/灰色地带进行常态化巡逻。目前CH-4还可以搭载GSM蜂窝通信基站，在某些自然灾害来临后，可快速建立灾区的区域移动通信能力。

CH-4察打一体无人机采用高升阻比气动布局、大展弦比机翼，实现了长航时高载重的技术要求，具备长时间滞空压制能力和更高的打击功效。该机翼展18米，最大起飞重量1330千克，最大续航时间35小时，最大载荷能力达345千克。小图是其机载导弹靶试时的情景

当前，CH-5无人机（题图）近日完成首飞，其主要特点就是装载量更大，任务载荷更加丰富，可挂载多个任务设备，机翼下可挂载6～8枚45千克量级的武器，或者4枚100千克量级的武器。根据既定的研制计划，CH-5无人机有两个版本：高配型采用涡桨发动机，实现广域侦察和快速打击目的，利用涡桨发动机飞行包线较好以实现高空巡航飞行，并且具备较长的航时，未来还具备扩展更大起飞重量的可能。低配型采用多级增压重油活塞发动机，利用活塞发动机低速耗油率较低、维修成本较低的特点，来满足低速长航时飞行，可用于广域监视和武装巡逻。由于单位功率耗油率优于涡桨发动机，意味着同样航油装载时航时更长，而且活塞发动机采购成本和维护成本都较低，可用于对成本较为敏感的用户。此外，重油燃料的物理性质决定了其密度大、闪点高，运输、储存都较汽油更加安全可靠，这也是CH-5活塞型与CH-4的不同之处。

CH-5无人机具备多任务设备装载能力，可在单次飞行中同时完成多项侦察任务，可组合搭载2种或3种任务载荷进行复合侦察任务，使侦察数据更加立体全面。CH-5无人机标准配置卫星中继通信数据链，可实现超视距通信，适应于更加广阔的广域监视。通过挂载海事巡逻雷达（MPR）、自动识别系统（AIS）、高清光电设备和多光谱相机，CH-5可以完成对海事执法取证、海洋环境监视和海事交通感知等海事综合巡逻任务，而且是常态化侦察。

技术储备

中国航天空气动力技术研究院从1956年诞生就一直服务于中国航空航天气动研究试验任务，也正是因为气动专业技术的优势，结合中国航天的电子技术、自动控制技术、遥控遥测技术等多个技术优势，从内在造就了“彩虹”无人机系列。

考虑到复合材料在飞行器设计制造上的重量优势，“彩虹”无人机一直坚持首选复合材料作为机体结构。目前“彩虹”无人机团队中的的航天神舟飞行器有限公司已经具备批量生产复合材料机体的能力，并具有强大的总装测试能力。

首飞中的CH-5察打一体无人机。据报道，该机机身采用复合材料制造，翼展达到20米，续航时间超过30小时，最大起飞重量达3吨，最大载荷能力900千克左右

结合“彩虹”无人机的产业布局，还有一批航天研究所和企业被纳入到无人机航电设备的研发和生产体系中，还有一些卫星任务载荷经过改型被装载到“彩虹”无人机上，以服务各种用户，很多卫星通信资源也正在服务于无人机遥测遥控和情报分发之中。

未揭幕的故事

本文主要介绍了“彩虹”无人机中的相关型号产品，而在“彩虹”无人机背后还有更加丰富的任务载荷、相关武器、情报体系的支持，在这里并没有一一展开讲述。正是由于这些组件的支撑，才有更加绚丽的彩虹。相信在不久的将来，在世界范围内不同国家的媒体里，“彩虹”无人机的故事和经历会被陆续披露出来，“彩虹”的身影也将会不断浮现在云端。

[编辑/山水]