美国货运无人机发展与应用浅析

姚军 梁浩聪 罗嘉军 丁相峰

20世纪60年代以后，无人机在侦察、监视、精确打击、电子对抗、通信中继等任务中表现出色，发挥了独特优势，逐渐成为军事领域的重要力量。近年，无人机在航拍、农业植保、电力线巡检、测绘、安防、应急救援等民用领域广泛应用，发展十分迅猛。随着无人机导航定位、智能感知与规避等技术的进步，以及现代战争对无人运送的迫切需求，以美国为首的世界强国高度重视货运无人机研制和应用，大力推进货运无人机发展。未来，无人机运送货物必将成为军事运输投送任务的重要手段，对战争进程产生重要影响。

发展与应用

美国是最早将无人机应用于战场的国家之一，无人机运用的时间可追溯至越南战争时期。在阿富汗战争中，美军面对高原多山地形，使用大量货运无人机执行后勤物资补给任务，提升了战场保障效率。美国发展货运无人机主要通过新机研制和有人机改型两条途径。当前，美国货运无人机包括GD-2000“沉默箭”（GD-2000 Silent Arrow）、CQ-10B“雪雁”（CQ-10B Snowgoose）“雷戈”-A（Rhaegal-A）、“雷戈”-B、APT 20、APT 70、APT 100、YCS17、LG-1K、LG-2K等型号，以及由K-MAX、208“大篷车”、MQ-8C“火力侦察兵”等有人机改型而成的无人机。

“沉默箭”系列货运无人机

2014年，耶茨電子空间公司（Yates）开始研制GD-700“沉默箭”货运无人机，该机成本低，载货重量317.5kg，在此基础上，又研发了可运送500kg货物的GD-800货运无人机，ER-2000垂直起降货运无人机，由坚固耐用玻璃纤维复合材料制成的可回收、可重复使用的GR-2000货运无人机，以及最新报道的GD-2000货运无人机及其宽体机型等货运无人机。相较于GD-700，GD-2000机身由三合板制成，属于一次性无动力货运无人滑翔机，综合性能进一步提升。GD-2000空机重量约907kg，最大任务载荷重量740kg，翼展8.5m，成本比美军“联合精确空投系统”（JPADS）低50%，但升阻比是“联合精确空投系统”的2倍。GD-2000需要固定翼飞机或直升机在空中投放，投放高度范围是460～7600m，可投送前线救生用品、药品和装备等物资。

CQ-10B“雪雁”货运无人机

CQ-10B“雪雁”是加拿大MMIST公司为美国特种作战司令部研制的货运无人直升机。该机拥有三副主旋翼，机尾安装了推力螺旋桨，具备优异的机动性和垂直起降能力，能够精确投送货物。该机机身呈矩形，共安装6个模块化货舱，每个货舱载货重量44kg，总载货重量达264kg。根据任务需要，货舱可装载燃油、货物、传感器。

“雷戈”系列垂直起降货运无人机

2019年，位于美国加州的刀翼公司（SabreWing）提出“雷戈”垂直起降货运无人机方案，目标是研制载货重量为2270kg、可昼夜飞行的无人机，该机拥有四个倾转涵道风扇和一个为高速前飞提供升力的固定翼。“雷戈”货运无人机包括A、B两种型号，“雷戈”-A任务定位是战场伤员转移；“雷戈”-B任务定位是货物运送，其最高飞行高度6700m，370km/h飞行速度下的航程为1852km，载货重量是“雷戈”-A的两倍。

APT系列货运无人机

2019年，美国贝尔公司推出了“自主吊舱运输” 70（APT 70）垂直起降货运无人机。该机采用多旋翼尾座式布局，起飞后在空中转换为有翼飞行，最大任务载荷重量32kg，最快飞行速度204km/h，使用半径56km，可为偏远地区的用户运送包裹和紧急医疗物资。APT 70缩比验证机于2020年7月完成首次超视距试飞。贝尔公司先前研制的APT 20小型无人机最大载货重量9kg，最快飞行速度167km/h，使用半径11km。另一个新的军用型号是APT 100，该机最大载货重量50kg，最快飞行速度241km/h，使用半径56km。

YCS17货运无人机

2020年3月，美国泰锐工艺公司（ThereCraft）提出YCS17货运无人机概念方案。该机机身内部安装了可放置货物的分离式货舱。在即将到达交付地点时，YCS17货运无人机以俯冲姿态下降，将分离式货舱放置在目标区后快速升空，并返回起飞地点。目前，泰锐工艺公司没有透露更多的设计细节。

LG系列货运无人机

2019年3月，美国物流滑翔机公司在美国国防预研局（DARPA）和海军陆战队作战实验室（MCWL）资助下，开始设计可为地面部队提供物资补给的一次性货运无人滑翔机系列产品。尺寸较小的原型机名称为LG-1K，较大的是LG-2K。2020年初，这两款木质无人滑翔机完成试飞任务。LG-1K、LG-2K属于一次性战术货运无人机，机身为长方形，由直升机或运输机在空中投放，可代替传统降落伞执行货物空投任务。在运输过程中，LG-1K和LG-2K的机翼处于折叠状态，以减小尺寸。载机飞到空投区域投放货运无人机后，处于折叠状态的机翼自行弹开。该机构造十分简单，除机尾安装的少量控制设备外，其余部件均由抗风雨胶合板制成。LG-1K机长约3.3m，翼展7.1m，载货重量约320kg。LG-2K机长约4.2m，翼展8.3m，载货重量约725kg。

“高空飞索”货运无人机

“高空飞索”小型货运无人机（Zipline）由高空飞索公司、美国国防创新部门、海军医疗研究中心联合研发，采用固定翼布局，巡航速度105km/h，飞行高度90m，载货重量约1.8kg，主要运送药品，采用降落伞向目的地投送物资，可解决非洲等道路不发达地区的紧急医疗物资运送问题。为降低成本，“高空飞索”货运无人机携带的货箱和降落伞均为一次性产品，用材非常普通，成本不到人民币4元。到达目标空域后，无人机在几十米高度将货物投向目的地。

K-MAX货运无人直升机

2012年，美国军工巨头洛克希德-马丁公司（Lockheed Martin）和卡曼公司（Kaman）合作，将K-MAX有人直升机改型为货运无人直升机。K-MAX货运有人直升机是美国卡曼公司专为外吊挂货运任务而设计的机型，是一种单座单发横列式直升机。K-MAX货运无人直升机机长15.85m，空机重量2334kg，载货重量3109kg，采用GPS制导，起降无需跑道，环境适应性强，可在山地、高原等地区执行货物运送任务。在阿富汗战争期间，该无人直升机累计完成485架次飞行任务，总飞行时间超过500h，运送货物共计720t，是美军地面部队在复杂地形条件下实现快速前进和撤退的重要支援力量，向世界展示了货运无人机的军事价值。

208“大篷车”无人运输机

美国可靠机器人公司（Reliable Robotics）和联邦快递合作，将固定翼有人机改型为208“大篷车”自主无人运输机。该型无人机翼展15.9m，机长12.7m，最大起飞重量约4000kg，可携带超过2000kg的货物，继承了通用飞机对起降条件要求低、可短距起降等优点，完全可在沙石道路上起降，具备有人、无人两种模式，既可采用无人模式飞行，也由飞行员驾驶执行运输任务，应用更加灵活，执行复杂运输任务的能力更强，很大程度上避免了目前无人机自主导航存在的控制缺陷，可以在地形复杂且信号干扰大的区域执行运输任务。

MQ-8C“火力侦察兵”货运无人直升机

MQ-8C“火力侦察兵”货运无人直升机基于诺斯罗普-格鲁门公司（Northrop Grumman）“贝尔”-407轻型单发有人直升机改型而成，分为陆军型和海军型两个型号，最大起飞重量2700kg，最高飞行高度4876m，最快飞行速度250km/h，续航时间12h，已完成初始作战能力评估试验，并于2021年12月4日完成美国海军“密尔沃基”濒海战斗舰的上舰部署，将为美国海军第四舰队提供作战支持。

发展特点

经过多年发展，美国货运无人机实现了从无到有、从落后到先进的转变，整体发展呈现以下特点。

设计理念先进

美国研制的各型货运无人机体现了先进的设计理念。一次性无动力货运无人滑翔机具有噪声低、成本低、无电磁辐射、可大量部署等特点，能有效避免反无人机装备的干扰与攻击，非常适合在战场投送物资。YCS17概念货运无人机提出了一种具有快速投送货物能力的机型。多型货运无人机具备垂直起降或短距起降功能，能够满足恶劣环境下的起降需求。

设计方案务实

美国货运无人机设计以实际需求为牵引，体现功能的实用性。货运无人滑翔机主要考慮替代伞降执行货物空投任务。在设计层面，美国重点关注产品的控制性能、制造成本和载重能力。YCS17概念无人机设计方案以战场快速机动、灵活运用等实际需求为牵引。无人运输机主要基于有人机改型而成，降低研发成本的同时，确保了无人机机体具有成熟性与稳定性。

构型丰富

美国货运无人机拥有固定翼无人机、多旋翼无人机、无人直升机、复合无人机、无人滑翔机等多种构型。货物运送方式分为空运和空投。

功能全面

随着技术和理念的进步，美国货运无人机正从单一功能向多功能集于一体的方向发展。例如，由固定翼有人机改型而成的208“大篷车”无人运输机具备有人、无人两种模式；MQ-8C“火力侦察兵”货运无人直升机不仅能运送物资，也可执行情报、监视、侦察（ISR）任务。

发展趋势

货运无人机运营企业进一步细分

随着技术的不断创新，货运无人机运营将向专业化细分领域深层次发展。未来，货运无人机运营企业有可能被细分为专业化货运无人滑翔机公司、专业化旋翼货运无人机公司、专业化无人运输机公司等类型。各型货运无人机承担的任务也将被合理细分，为货运无人机研制提供基本参考。

货运无人机面临的难题将被逐步解决

随着技术的发展和行业应用的成熟，技术人员将逐步解决货运无人机导航定位、动力等技术难题和安全问题。一是导航基站性能将更加优异，新的导航技术与多种导航手段融合，将提升无人机导航定位的持续性、稳定性和精确性。二是随着新能源、自动充电和空中加油等技术不断取得突破，货运无人机航程短的问题将得到有效解决。三是随着无人机法规的制定和不断完善，未来货运无人机航线划设、控制余度、装备余度、应急预案都将实现标准化、规范化管理，以最大程度确保货运无人机及地面人员的安全。

军用货运无人机建设向体系化方向发展

最初，美国军用无人机力量建设由各军种独立完成。但随着无人机在现代战争中广泛应用，为充分整合各军种无人机力量，从2007财年开始，美国国防部陆续发布无人系统路线图，以指导各军种开展无人机力量建设。货运无人机不断发展，其种类和数量大幅增加，美国必将提出相关纲领性文件，以科学合理地规划美国货运无人机力量建设。未来，美国货运无人机发展将从各军种独立建设模式转向专业化体系化建设模式。