微型飞行器的发展及其应用前景

微型飞行器（MAV）是于20世纪90年代起来的一种新型飞行器。其应用技术基本上已超出传统的飞机设计和空气动力技术的研究范畴，是对传统航空技术的一种挑战，同时它的出现也开拓了纳米技术和微机电系统技术在航空领域的应用。微型飞行器的发展和应用，必将推动国防科技的发展，并且具有广阔的民用前景。

1 微型飞行器概念

1995年，美国国防高级研究计划局（DARPA）认为，微型飞行器是一种尺寸为15厘米大小并能靠其自身能力飞行和完成各种探测任务的飞行器。微型飞行器的特点是，其尺寸在15厘米以下，重量从10克到100克，有效载荷18克左右，外形有固定式机翼、旋翼式和扑翼式三种，有的很像各种昆虫，使用高度从几十米至几百米，飞行速度从10米/秒～20米/秒（35千米/小时～70千米/小时），任务半径几千米（用炮弹发射可达20千米以上），滞空时间为20～60分钟。

2 微型飞行器的任务

微型飞行器是单个士兵就可配置和使用的新式武器，通过它可以起到延长眼睛和耳朵的作用，以支持战术决策，因此成像任务是其最为优先的任务。

根据美国陆军训练和基本原则，微型飞行器的任务大致有以下几项：

·航路侦察

为了查明航路状况是否具有障碍物、埋伏以及其它敌情，小部队易于部署MAV进行航路侦察，以供友军使用。这种任务可以在露天或城区的各种地形情况下完成。

·点目标观察

小部队部署MAV来观察点目标，例如在桥梁和建筑物上进行情报收集或目标支援。另外还可在目标后面进行预警/掩护部队执行任务。被观察的位置距发射点可为5～10公里，因此当风险太大而不宜部署人或没有足够的时间来获得人所要求的位置时，则使用MAV。

·城市作战

在城区的军事作战中，MAV对掩护友军将是非常重要的。一般来说，MAV在城市作战中将沿着道路、小巷、城市水路以及建筑物之间、建筑物后面和建筑物顶部悬停侦察，并完成成像任务。

·特殊任务

特殊任务包括信号侦察、干扰、通信中继、核、生化感应，或微型传感器的定位，MAV也可以执行异常任务，例如：

·在限定的机动环境中进行目标搜索，如在小巷里巡逻，在天篷或空的洞穴下搜索目标；

· ·精确的机动目标监视，即可在窗户里监视；

· ·保持在某一站点上延长时间巡逻/监视；

· ·扩大作战距离，把MAV发射到靠近感兴趣的位置并在10公里或更远一些的位置进行监视；

· 精确投放，包括用指示器标记目标，例如红外（IR）反射涂料或一种无线电频率标记，以使射入的军火能够"看到"目标，或者投放小的地面传感器，例如用于远距离监视的声传感器。

总之，MAV可以在许多分散士兵的敏感任务环境中使用。

3 国外微型飞行器的现状

随着微米/纳米技术的飞速发展，一种体积如甲壳虫、苍蝇、蚂蚁乃至跳蚤的微型武器即将出现，微型飞行器就是其中之一。美国是涉足微型飞行器研究最早的国家，并已取得了重大进展。另外，英、法、德、以色列、瑞典和加拿大等国也对微型飞行器进行了积极的研究与探索。

（1）美国

美国是研究微型飞行器最早的国家。早在1996年，美国国防部就把微型飞行器列为21世纪美国排级士兵的随身装备，而在1997年4月，美国DARPA正式立项，制订了一个为期4年、耗资3500万美元的微型飞行器研究与验证计划，1998年4月DARPA与一些研究单位签订了研究合同，其研究范围涉及飞行器及其主要子系统，如推进系统、飞行控制/引导系统和传感器等相关技术的研究。美国在微型飞行器的研究方面已取得了重大进展，其技术水平目前处于世界领先地位。近几年来，美国已研究出多种设计方案，其中"微型星"是重点研究方案，最终方案预计2001年年底前试飞。

（2）法国

法国也对该领域进行了开发与研究，他们首先对翼展为20cm的微型飞行器进行概念性研究。法国武器装备部在2000年启动为期5年的联合计划，目的是对微型飞行器及其系统技术和作战使用进行论证。法国研制的微型飞行器计划在2005年前进行首次飞行（不带有效载荷）。最初两年的研究将在几所大学和部门的科研实验室联合进行，并向法国武器装备部提供设计方案。

该联合计划来源于30年远景规划。法国武器装备部对微型飞行器联合计划非常重视，因为武器装备部只启动了几项这类规模的计划。武器装备部负责陆空联防系统的一位官员预计，微型飞行器将用于陆军执行观测任务，即观测复杂战区，如城市和楼群；也可扩大步兵作战视野（视觉屏蔽，如山丘、城墙等）。计划的第一阶段是审查和探索如何满足微型飞行器提出的许多硬指标。据法国武器装备部的微型飞行器专家介绍，现已有设计方案，尤其是在民用领域。

另外，英国、德国、以色列、瑞典和加拿大等国也对微型飞行器产生了极大的兴趣，并进行了有关的研究工作。

4 微型飞行器的应用前景

微型飞行器的崛起反映了人们对未来作战方式的一种新的认识。许多国家的军事分析家认为，冷战结束后，超级大国之间爆发大规模战争的可能性已大大减小，即使像"沙漠风暴"那样规模的冲突也不多见，更多的冲突将是局部性、规模较小的军事行动，快速反应部队的功能将会得到很大提升。在这类作战行动中将以排级、或班组一级的小部队作为主要作战单位，在这些行动中，指挥部的综合信息降到次要地位，而主要将依靠士兵自身来快速收集当地的信息和进行战情分析。因此，如何提高士兵在野外和独立作战中的战情感知能力，对于提高战士的作战效率和生存能力将显得十分重要。

（1） 微型飞行器的军事用途

微型飞行器是适应未来分散作战环境的优选装备之一。由于它尺寸小（手掌大小）、重量轻,十分便于携带，易于使用（几乎不用太多的培训），成本低，功能强，可以大量配备给士兵作为随身携带的侦察装备。

对于在野外、偏远山区作战的小分队或战斗小组，一般高空侦察机很难获得在复杂地形环境下的敌方精确军事资料，如果由士兵进行目视侦察的风险性又很大，微型飞行器就可以自如地翻山越岭，通过昼夜工作的图像传感器源源不断地将各种隐蔽的敌情传给士兵，如果将每个士兵的信息综合给指挥员，就可很快获得当地的作战环境，从而对下一步行动作出正确的决策。

微型飞行器还可用来为士兵前进探险开路，探测前方是否有生物或化学装置，也可用来布撒轻型高爆破力弹药或微型地雷等。载有干扰设备的微型飞行器还能飞抵敌方雷达站实施局部干扰。它们甚至还可以用炮射方式部署到远处，充当地面传感器，也可以随失事飞行员的弹射座椅一起弹射，从而为飞行员提供环境感知信息，并为营救人员提供求救信号。

在未来冲突中将有相当一部分战斗任务要在城市中进行。城市环境以建筑物多、居民集中为特征，战情比野外更为复杂，作战伤亡率也要大得多。这时微型飞行器就显得更加有用，它不仅可以在建筑物群中以缓慢的速度飞行，侦察建筑物群之间和建筑物上方的敌情，还可以穿堂入室查找建筑物内部的敌情，甚至可停留在窗户上窃听办公室内的谈话，获取重要情报。

（2）微型飞行器的民用前景

微型飞行器除了军事应用外，在民用领域也有广泛的应用潜力，如野外作业人员的勘测、通信、灾害监视与支援、环境和污染监测，以及公安保安部门的缉毒、边境巡逻与控制等。

5结束语

微型飞行器并非简单的尺寸缩小，重量减轻，它植根于新概念、新原理、新技术、新结构、新材料基础上，是武器技术领域内的一场变革。它的创新之处在于要把大型无人机系统具有的飞行能力应用于15厘米大小外形的微型飞行器上。因此，它所要解决的技术难点有以下几点：

一是要研制可控制的15厘米大小的机体，并有足够的空间携带有效载荷；二是创造超轻型、超低功率的微设备作为任务有效载荷；三是创造微动力与动力源等问题。

微型飞行器是一种新概念武器，在应用技术上它超出了传统的飞机设计和气动力的研究范畴，同时开创了纳米技术和微机电系统技术在航空领域的应用。在作战实用性上代表了一种新理念，将提高班排一级士兵对战场空间环境的感知能力，以便起到保护地面部队的作用。