2.2 任务载荷：扩展了无人机的应用价值

无人机的任务载荷是为无人机完成特定任务所安装的某种或几种设备组合，无人机可携带的任务载荷的种类和功能很大程度上决定了无人机的应用价值。察打一体无人机的任务载荷主要包括成像侦察类载荷、电子战类载荷和武器弹药类载荷。成像侦察类载荷主要指光电/雷达侦察设备，用于完成光电探测与对抗、辅助导航、情报收集、侦察与监视以及搜索跟踪瞄准等作战任务。成像侦察类载荷主要有可见光传感（EO）、红外传感器（IR）、合成孔径雷达（SAR）、激光雷达和激光测距机/激光目标指示器等。可见光传感器主要在昼间使用，红外传感器可以获得夜间图像，二者相结合可以实现全天时工作，是光电侦察平台的基本配置，若再配上激光雷达和激光测距机/激光目标指示器又可以实现对目标的测量及成像跟踪，光电侦察设备最大作用距离一般在10-15km，适合于察打一体无人机在最后攻击阶段的探测和攻击任务。与可见光/红外传感器相比，合成孔径雷达不受雨雪云雾等恶劣气象条件限制具有全天候和远距离使用的优点，适合于察打一体无人机在战场的早期大范围搜索，也是目前常选配的侦察监视类载荷，近年来合成孔径雷达一般都具有动目标指示能力（GMTI）,非常适合察打一体无人机对地面运动目标的搜索、发现和跟踪。

随着遥感、微电子等科学技术的进步以及任务需求的发展，光电任务载荷不断多样化、小型化、轻型化和模块化，光电侦察平台从最初的单一载荷向多载荷集成发展。无人机载光电载荷通常采用球形稳定转塔结构形式，光电传感器安装在球形转塔内，光电传感器会根据载机任务的不同需求有不同搭配，目前主流的基础配置是中长波红外热像仪、彩色高清可见光摄像机和激光测距机，有些产品还会集成惯性测量单元、全球定位系统、低照度照相机、激光照明装置等。

电子战类载荷是无人机执行电子自卫和电子对抗任务的设备。一方面，无人作战飞机面临敌方以雷达为导引的武器攻击，需要进行及时的威胁告警、态势感知和电磁对抗；另一方面，无人机也可以对敌方的雷达和通信设备发起电子攻击，干扰和摧毁敌方的雷达和通信设备。电子战划分为电子支援、电子对抗（或电子攻击）和电子防护三大部分。电子支援通过对敌方辐射源（包括通信和雷达信号源）的截获、识别、分析和定位，为电子攻击、电子防护、武器规避、目标瞄准或其他兵力战术部署的快速决策提供依据；电子对抗指主动使用电磁频谱或定向能削弱或破坏敌方战斗力；电子防护指主动使用多种措施削弱或完全抵消电子攻击效果的行动。除了专门的信号情报侦察载荷执行电子支援任务外，电子支援和电子对抗通常是紧密结合为一体，成为一个完整的电子战设备。随着现代战争从单一武器和平台对抗向系统级、体系级对抗转变，采用一体化和通用模块化架构设计，将多种电子战功能融为一体的一体化综合电子战系统已成为现代电子战装备发展的主流方向。

2.3 通信数据链：决定了无人机的控制距离

无人机通信数据链是无人机系统的“神经”，通过采用标准化的消息格式、传输协议和无线传输信道，在传感器、指控系统和武器单元之间实时传输作战信息。无人机通信数据链分为地空数据链和空空数据链（机间链）。地空数据链是无人机的关键子系统，为无人机系统和地面控制站提供双向通信能力，实现遥控遥测基本功能，即实现将地面控制站的飞控指令、任务载荷控制指令、链路控制指令等遥控指令实时上行传输至飞行平台，同时将飞行平台的飞行状态信息、飞行参数、任务载荷工作状态参数、侦察信息（或视频信息）以及链路工作状态等遥测信息实时下行传输至地面控制站。空空数据链（机间链）为无人机系统和指通机之间提供双向通信能力，实现有人机对无人机的控制以及无人机之间的信息传输。

无人机与地面控制站之间的信息传输属于视距通信，当无人机飞行距离超过地面控制站的作用范围时，数据链必须采用中继的通信方式。由于中继设备所处位置的不同可分为地面中继、空中中继和卫星中继三种典型中继方式，其中卫星中继覆盖范围大，不易受敌方干扰，可实现高带宽大数据量传输，是目前无人机中继通信的主要模式，美国的捕食者和全球鹰等主流长航时无人机均采用卫星中继的方式。

无人机的通信系统一般由机载、地面和中继三个部分组成。机载部分包括机载数据终端（ADT，AirborneData Terminal）和天线。前者包含 RF（Radio Frequency）接收机、发射机和调制解调器几个部分，有些机载数据终端受到链路带宽限制，集成了数据压缩处理器。地面部分也称为地面数据终端（GDT，GroundDataTerminal），由天线、RF 接收机、发射机和调制解调器组成。如果数据在机载部分经过了压缩，那么对应地面部分还需配备数据重建处理器，以便将数据还原。中继部分对于需要延伸链路作用距离的中、长航时无人机才需要配备，它一般由中继平台和转发设备构成。

视距通信链路分为宽带链路和窄带链路，其中宽带链路一般工作在 C 或L 波段，主要用于遥控遥测和宽带任务数据传输，窄带链路一般工作在 UHF 或 L 波段，仅用于遥控遥测数据传输。超视距卫通中继链路通常工作在 Ku 或 Ka 波段，主要用于遥控遥测和宽带任务数据传输。小型战术无人机一般只安装视距通信链路，甚至只安装视距宽带链路，中高空、长航时无人机会配备视距和超视距等多条通信链路。随着无人机任务载荷能力的不断提高，机上任务传感器的数据量将越来越大，高性能的宽带数据链将成为无人机测控数据链的主流。

3. 忠诚僚机：有人机/无人机协同作战

美国国防部在近年发布的《无人机系统路线图》中明确了无人机的发展过程为有人机与无人机协同作战（有人机主导）、无人机与有人机协同作战（对等条件）、无人机自主作战。对于中高烈度战争，由于强对抗作战环境的高度动态化、不确定性以及飞行任务的复杂性，具备完全自主作战能力的无人机才是无人机发展的终极目标，但是由于当前无人机技术尚未达到全自主作战的水平，在未来相当长的一段时间内，利用当前现有装备进行有人-无人编队协同作战是一种可行的作战方式，若用于实战这种作战方式仍然存在着一些技术困难需要攻克。

2015 年，美国空军提出了基于“有人机 / 无人机编组技术”的“忠诚僚机”概念，将第五代战斗机与无人驾驶的第四代战斗机组合搭配成一个编队，借助五代机的作战网络节点角色，充分发挥四代机高机动性和火力充足的优势，从而大大提高整体作战效能。这种作战理念中，有人机/无人机协同作战，具备远距离探测能力的高端有人机是长机，巡弋在敌防空火力打击范围之外，避免暴露自身，配备制导武器类、电子战类和侦察监视类载荷的无人机作为攻击性僚机，在机间通信数据链信息的支持下，执行长机的命令，进入敌防空火力打击圈，充当远程传感器、武器库、“射手”或者诱饵，完成目标搜索、跟踪、打击等任务，形成 1+1>2 的作战效益。

为了满足有人机/无人机协同作战需求，忠诚僚机需要具备以下特点：一是自主性，能在不同的作战行动中，自主组合实现作战目标；二是开放性，采用模块化设计，易于第三方快速集成新的功能和能力，具有可扩展性；三是弹性，具有可靠的通信和导航，以及自主能力，即使与外部的联系受到干扰或欺骗时，这些能力仍能发挥作用；四是可消耗性，需要低成本，以达到军事目的所需的损失率容忍度，需要设计成具有较高的寿命和较低的单程飞行故障概率，且被设计成可重复使用。

自主技术是支撑忠诚僚机用于实战的关键。美国 2019 年 5 月启动的空战演变（ACE）项目，旨在发展空中近距离格斗的自主能力，提高作战人员对自主化作战的信任，2018 年 10 月启动的空中博格（Skyborg）项目旨在将人工智能等算法集成于多型无人平台，提供强对抗战场环境下具备高度自主水平的无人作战装备。无人机自主控制问题的解决需要人工智能技术支撑，这些人工智能技术的开发难度不亚于无人机本身。

目前，美国、英国、澳大利亚、俄罗斯和日本等均在发展“忠诚僚机”相关项目或技术。2020年12月9 日，XQ⁃ 58A“女武神”和美国空军 F⁃ 22、F⁃ 35A 战斗机进行编队飞行测试，这是XQ⁃ 58A“女武神”无人机首次实现与有人战机的半自主编队飞行。2020 年 9 月，在“军队-2020”论坛上，俄罗斯喀琅施塔得集团公司展示了“雷霆”无人机示意图，作为“忠诚僚机”，有人机可以引导3~4 架“雷霆”无人机。2019年 2 月 27 日，波音公司在澳大利亚举行的阿瓦隆航展上首次公开展出了 ATS（MQ-28A）全尺寸模型，原型机于 2021 年 2 月 27 日首次试飞。

4. 无人机载弹药：低成本精确打击是无人机载弹药发展的主题

无人机载弹药正成为大量使用和消耗的武器产品。近年来，在以中东和东南亚等地区为代表的局部地区冲突和反恐战争中，参与空袭的无人机数量和空袭次数明显增多，2016 年空袭次数就达到12896次，相比 2010 年的 117 次出现激增，随着无人机在现代战争中从支援性装备逐渐成长为主力装备，无人机载弹药的需求将快速增长。

目前无人机载弹药主要以空面导弹和制导炸弹为主。无人机载弹药按照弹药种类，分为导弹（空面导弹和空空导弹）、制导炸弹（含制导布撒器）、火箭弹（制导型，少量非制导型）、制导迫击炮弹、灵巧子弹药、小型战术制导弹药（重 10kg 以内的制导弹药）等类型，其中空面导弹又包含了反坦克导弹、多用途导弹及巡航导弹三类。空面导弹具有机动性强、射程远、命中精度高等优点，是无人机实施对地打击的主要武器。与空面导弹和普通炸弹相比，制导炸弹具备结构简单、技术成熟、价格低廉、命中率高以及使用方便等特点，也是无人机理想的机载武器。

低成本精确打击是无人机载弹药发展的主题。早期无人机载弹药多数采用激光半主动制导方式，这种制导方式具有结构简单、成本低、抗干扰性好和命中精度高的特点，但易受恶劣天气影响。为了能在夜间、不良气象条件及各种主、被动干扰等复杂的战场环境下提高打击精度和任务可靠性，融合了红外成像制导、毫米波雷达制导、惯性制导及 GPS 制导等多种制导方式的多模制导弹药成为无人机载弹药的发展方向。