军用无人机的发展及其在机场排弹专业中的应用研究

2022-12-13王明琨于建坤

现代制造技术与装备 2022年1期

王明琨于建坤朱杰汪丹

（中国人民解放军95979部队，泰安 271207）

在机场遭到袭击后，排除布撒或遗留在飞行区内裸露于地表或侵入地下的未爆弹药是机场排弹专业的主要职责[1]，而现有未爆弹排除方式已难以满足未来军事保障需求。随着军事技术的进步，研发适应未来战争的新概念武器或在传统武器上进行作战理念升级，是适应作战样式转变的重要方式[2]。因此，探寻机场未爆弹排除新方式，对于提升机场保障的效能具有十分重要的指导意义。

无人机（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）是一种有动力、可控制、能携带多种任务设备、能执行多种任务并能重复使用的无人驾驶航空器[3-5]。文献[6]和文献[7]结合民用设备和军事装备，从无人机系统组成、分类、自主性及应用4个方面系统介绍了无人机系统现状，为分析无人机技术发展趋势提供了参考。现有文献从多方面分析了无人机在军事作战领域的广泛使用，但均没有认识到无人机在机场勤务保障领域应用的巨大潜力。

1 军用无人机发展方向及现状

早在20世纪60年代，美军已经开始使用大量的火蜂无人机进行战场态势侦察。由于无人机无需冒人员伤亡风险和可在高危环境执行多重军事任务的特点，各军事强国高度重视无人机在军事领域的应用和发展，积极推进基于无人机平台的颠覆性技术应用及新作战概念探索。军用无人机的任务领域已从单一战场侦察逐渐拓展到目标搜索、数据中继、火力打击等多个方面[8-9]，并在功能上向无人僚机、“察-打”一体化、高空长航时、空中加油、单兵微型化和智能化等方向发展。

1.1 无人僚机

无人僚机主要通过与有人机相互协同，执行近距空中支援、火力打击、侦察等任务，提高有人机介入高强度作战环境的能力，大幅提升有人机的生存概率。无人僚机技术正处于快速发展阶段，主要有美国“天空博格人”、澳大利亚ATS、英国LANCA和俄罗斯雷霆等型号。

1.2 “察-打”一体化无人机

“察-打”一体化无人机已由理论探讨阶段发展至实装配备阶段，其侦察和打击能力日趋成熟。“察-打”一体化无人机主要执行侦察监视、对地打击、情报收集、电子战及搜救等任务，适合于军事作战、反恐维稳、边境巡逻和民事用途。典型的型号包括航空工业成都飞机设计研究所自主设计研制的翼龙-Ⅱ无人机，中国最大的武装无人机CH-5型，美国MQ-1型和MQ-9型。

1.3 高空长航时无人机

高空长航时无人机主要用于对敌纵深的侦察、通信和打击等任务，一般装有照相、摄像装置、合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）及通信设备，并可挂载精确制导武器，对地面固定和低移动目标进行精确打击。典型的型号有美国RQ-4型、俄罗斯“猫头鹰”型和中国CH-4型。

1.4 空中加油无人机

空中加油是飞机实现空中能量补给的重要手段，是作战飞机效能提升的倍增器。空中加油无人机可以替代传统效率低下、安全性不高的伙伴加油方式，典型的型号有美国X-47B型和MQ-27A型无人机。其中，X-47B型无人机是人类历史上第一架无需人工干预、完全由计算机操纵的无尾翼、喷气式无人驾驶飞机，也是第一架能够从航空母舰上起飞并自行回落的隐形无人轰炸机，同时是全球首架实现空中加油的无人机。

1.5 单兵无人机

单兵无人机一般具备重量轻、体积小、隐蔽性好、机动灵活等特点，适合城市、丛林、山地等复杂环境及特殊条件下的特种部队和小分队作战，也可在未来战争中执行低空侦察、通信、电子干扰等任务。典型的单兵无人机包括俄罗斯Zala 421-08T型、美国“即时眼”MK-3系列和中国CH-902型等。

综上所述，随着现代科学技术的高速发展，特别是微电子科学、卫星通信、计算机云计算和智能控制等方面的突破，以无人机为代表的无人化装备将辅助甚至代替人操装备完成各类军事任务，成为未来作战力量发展的大趋势。

2 机场未爆弹排除现状

战时机场遭遇敌方攻击后，机场道面损毁并在表面或地下存在未爆弹药。为了保证飞机正常起降，必须对机场存在的未爆弹进行勘察，搜索并评估未爆弹药状态，确定合理的排除方式。

2.1 机场未爆弹排除流程

第一，机场道面勘察。通过人工勘察，确定地表及地下未爆弹的数量和位置，并对机场道面损毁程度进行评估，明确机场跑道损毁情况。

第二，规划应急起降带。根据勘察结果规划出紧急起降带位置和面积，确定开辟起降带所需排除的未爆弹数量及位置。

第三，未爆弹探测。利用探测器材对地下未爆弹药进行大范围粗探和精探，获取探测数据，并进行位置分析，完成地下未爆弹药的位置定位。

第四，未爆弹排除。根据未爆弹的位置及型号确定未爆弹排除方式，组织排除人员进行排除。

第五，撤收及恢复。组织人员撤收实爆设备，并对损坏道面进行修复清理。

2.2 机场未爆弹排除方式

2.2.1 地表未爆弹排除方式

对于裸露或半埋于地表的未爆弹药，排除人员首先应识别未爆弹型号及战斗部位置，并判断未爆弹引信状态，明确未爆弹药的稳定性。若未爆弹药在地表分布较为稀疏时，可架设非接触聚能引爆装置，单独引爆未爆弹战斗部；当未爆弹药分布密集且战斗部装药量较少时，可架设小当量防爆围栏，并利用三硝基甲苯（TNT）等炸药进行诱爆。

2.2.2 地下未爆弹排除方式

对于侵入地下的未爆弹药，排除人员必须获取未爆弹的地表精确位置及侵彻深度。首先，使用数字航弹探测器进行初探，确定未爆弹药的大体方位。其次，使用铯光泵磁力仪进行精探，确定未爆弹具体方位及侵彻深度，并根据地表未爆弹遗留痕迹，确定未爆弹战斗部位置。最后，使用钻地引爆弹排除地下未爆弹。

2.3 机场未爆弹排除存在的问题

按照机场未爆弹排除流程，以现有方式完成地表和地下未爆弹排除存在较大的局限性。

第一，机场道面评估危险性高。现有条件下，机场道面的评估主要通过人工勘察完成。由于道面未爆弹状态不明确，勘察人员自身安全受到很大威胁，且存在道面搜索不彻底、评估周期长等问题。

第二，地下未爆弹探测精度低。在地下未爆弹探测过程中，探测仪器精度限制、人员操作、判读误差等因素，经常导致探测的未爆弹位置信息与实际位置信息存在偏差，从而使未爆弹排除失败。

第三，区域封锁子母弹排除难度大。由于区域封锁子母弹的子弹药具有破甲、杀伤、侵彻等不同作用，且数量多、布撒范围广、引信触发方式不一，对排除人员及车辆造成了很大威胁。如果在机场关键区域地表留几十枚上百枚子弹药，以目前的装设备难以快速有效排除。

3 机场排弹无人机的发展方向

机场未爆弹药排除过程中，由于未爆弹的状态难以确定，通过人员抵近排除存在较高的危险性。而无人机以其无生命、低成本、高可靠性等特点，已被广泛应用于军事侦察、通信和作战等方面，证明了无人机在军事领域应用的可行性。机场排弹作为战时恢复机场起降功能的重要环节，充分利用无人机提升对未爆弹药勘察评估、探测及排除等作业能力，具有十分重要的应用价值。

3.1 长航时观测无人机

使用高空长航时无人机对攻击机场的弹药进行监测，可确定弹药种类、着地姿态、位置等信息，为地面站提供分析数据，以便指挥员根据数据分析结果制订排弹方案。

3.2 未爆弹勘察探测无人机

未爆弹勘察探测无人机的主要功能是实现对机场损毁情况的快速勘察及评估。其利用自身携带的传感器获取机场信息，通过数据处理系统分析获取的数据，给出机场的损毁情况、地表及地下未爆弹的数量及位置等信息，并规划出合理的排除方案。

3.3 未爆弹排除无人机

未爆弹排除无人机的主要功能是对未爆弹位置进行定位并架设排除装置。目前，未爆弹排除主要通过排除人员抵近未爆弹架设聚能引爆装置或钻地引爆弹进行排除，排除效率低且人员安全风险大，而利用未爆弹排除无人机能够精准定位并快速抵近未爆弹，无需担心未爆弹引信突然发火引爆弹药，且能够重复使用，高效实用。同时，未爆弹排除无人机可实现小型化，造价低廉，可以精准定位并排除地表大当量未爆弹。