在1991年的波斯灣戰爭中,有一幕畫面讓我們印象深刻,那就是有幾名伊拉克士兵高舉白旗,向在空中盤旋飛行的無人偵察機投降。另一幕則是2000年10月在911事件後的電視畫面上,美軍無人偵察機在阿富汗領空低空飛行,以偵查恐怖組織的動態。在波斯灣戰爭後,歐美國家開始大量運用無人偵察機進行戰場情資蒐集,這是繼特種部隊運用及生化武器威脅性的攻擊之後,無人偵察機的廣泛運用,也是受這場戰役的深遠影響。

無人飛行載具不同於一般載人飛行器,通常是指沒有飛行員於機上操控,藉由如搖控或自動控制的方式飛行,而執行特定任務的飛行器。小自一般模型專賣店所販賣的搖控飛機,大至已離開太陽系的航海家一號及二號(Voyager 1&2)探測太空船都在廣義的無人飛行載具範疇內。

一般我們會將遙控飛行載具(PRV, Remotely Piloted Vehicle)與自主飛行載具(UAV, Unmanned Aerial Vehicle)、靶機(Target Drone)混為一談,其實所謂的自主飛行載具(以下稱UAV)是指由載具內的控制系統自主控制其飛行與任務執行。而遙控飛行載具(以下稱PRV)還是得由控制人員於地面或海上發出持續或間斷的指令,以搖控載具進行任務;此外靶機(以下稱TD)之類的飛行載具,在發射載具前預先編寫及輸入飛行程序,飛行時就不受操控人員以指令干預,通常用於靶勤任務居多。

UAV在執行任務時,並不會只採用上述各式載具的控制方式,而是將不同方式運用在不同的飛行過程之中。如在起飛或發射階段空中載具操作員(Air Vehicle Operators)以搖控方式(RP, Remotely Piloted)執行,在抵達任務執行空域前依輸入的飛行程序依所設計的航線、飛行高度完成,再以載具內的控制系統依各式偵測器(Sensor)傳回資料判別,或依所設計的閉迴路等方式完成大氣取樣、欺敵、海岸緝私等民生或軍事用途,所以完整的UAV功能,其實已將上述PRV及TD的技術包含在內,故以UAV所涵蓋的操作範圍最廣。

美國在操作與研究UAV的時間很長,最早可追溯至1917年斯佩瑞(Sperry)與寇蒂斯(Curtiss)合作研製的N9無人飛機,爾後於越戰時大量使用了由畢琪(Beech)BQM-34火蜂式(Fire Bee)靶機改裝的UAV,於越戰時期共執行了3,435次飛行任務。

完整的UAV系統包含飛行載具(Air Vehicle)、地面控制系統(GCS, Ground Control System)及發射/回收設備等三大項。由於系統中的重要設備飛行載具不需考慮到飛行員的安全,通常在設計上結構較為簡單,並可省略部份組件,如專為飛行員設計的抬頭顯示器(HUD, Head-Up Display)、儀錶(Instruments)等不必要航電系統,並省下不少研發經費。此外UAV在設計上朝模組化發展,以供民間或軍事上有大量需求時,在維修與性能提昇的方便性;由於可大面積並大量使用玻璃纖維(fiber glass)、碳纖複合材料(Carbon fiber composite material)或雷達波吸收材料(Radar-absorbent Material, RAM),在雷達反射截面積值(Radar Cross-Section, RCS)極小的優勢下,很容易達到將飛行載具匿蹤(Stealth)的需求。

飛行載具中的重要組件包括自動駕駛儀(Autopilots)、順序/程序控制裝置、導航及特定任務所需的裝備。在軍事用途上,通常一套UAV系統擁有不只一架飛行載具,而是以五至八架飛行載具配合一至二座地面控制系統及空軍其他戰管系統(或預警機)聯合作戰。以美軍操作多年的掠奪者(Predator)無人飛行載具系統為例,每一套系統包含一座地面控制系統,4架無人飛行載具及一套衛星通信裝備。此外,由於受到地形限制,UAV發射方式也有所不同,如以助飛火箭升空是用於艦艇上的方式;而地面上若因地形影響(如跑道長度不夠或受損),則以起飛發射臺的方式來發射升空。

以目前全球的UAV使用現況統計,約66.9%的UAV重量皆在200公斤以下,而超過2,000公斤的UAV則佔10%;另外就是UAV尺寸較小,有50%的UAV翼展在5公尺以下,而長續航時間用UAV,翼展也在10公尺左右;再者UAV的造價低廉,一般UAV整套系統造價約在1萬至100萬美元不等,約有65%的UAV造價在40萬美元以下,且其燃料消耗及人員訓練的成本又較低於一般軍用飛機。以洛馬公司(Lockheed Martin)的F-16C/D型戰機為例,在1992年時其單價已達2,397萬美元以上,所以這也是UAV不同於一般飛機,而較占優勢之處。也因為操作與維修成本比戰機還低廉,故美軍在近年有無人戰機(UCAV, Unmanned Combat Aerial Vehicle)的構想產生。

UAV的用途可分為軍事及民生、科技兩大項,用途極為廣泛。在軍事方面可用於偵察、監視、通訊中繼、電子干擾、預警、反潛、攻擊目標、欺敵;在民生、科技上,可用於航空測量、氣象觀測、環保監測、海岸緝私巡邏、追緝重大要犯、資源探勘、飛行器氣動力/結構/控制等實驗驗證。
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    liu08222000 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()