机载弹药轻型化发展。经过多年发展,无人机载弹药已初步形成 500kg 以上级、250kg 级、100kg级、50kg 级、25kg 级、15kg 级、10kg 级以及 5kg 以下级等重量级别体系。50kg 以上级以现有反坦克导弹、制导炸弹等弹种改造为主,适应大、中型无人机,50kg 以下级以改进和新研相结合,主要适合于中小型无人机挂载。无人机载重比有人机小很多,难以携带大型弹药,同时为了满足对多目标的高效能打击需求,需要提高无人机载弹量,另外为了满足未来无人战斗机武器内埋以及减小附带毁伤的需求,轻型化成为未来无人机载弹药发展的必然趋势。
模块化、多用途战斗部是多目标毁伤的重要手段。无人机的作战对象既包括坦克、装甲车等重装甲目标,又包括建筑工事、掩体、地面车辆和武装人员等目标,所以无人机载弹药需要根据作战任务和目标类型,配装不同类型或者多用途战斗部以便对软、硬目标实现高效毁伤。
远程化、网络化发展。在保证命中精度的前提下,无人机载弹药正在向更远程打击的方向发展,射程提高也就是提高无人机的生存率,同时通过加装数据链,使其与各军兵种的指挥、控制、情报系统紧密链接在一起,并在发射后可根据战场态势改变飞行中弹药的作战任务指令,可最大程度发挥无人机系统机载武器的作战效能。20 世纪 70 年代的“海尔法”系列导弹射程均为 9km,2008 年启动的三模JAGM项目中导弹的射程指标达到 28km,阿联酋 Adcom 公司 2011 年披露的 Namrod 轻型防区外制导弹药,配置了双向数据链,既可以将视频上传载机,又可以接收操作员指令,最大射程可达 60km,美国SDB II 制导炸弹加装了双向数据链,可以连接到美军武器数据链,具备发射后更改目标并完成命中评估的能力。

5. 无人机机体材料:轻量化和隐身性是无人机核心需求
复合材料的应用对无人机结构轻质化、小型化和高性能化至关重要。由于无人机通常要求具备低成本、轻结构、长航时和高存储寿命等特点,对于“忠诚僚机”还有高隐身性、高机动性和大过载需求,以上特点和要求给无人机的机体结构设计带来严峻挑战,而与传统的金属材料相比,复合材料凭借其比强度大、比模量大、成型工艺性好及材料的可设计性等优势,很好地解决了以上挑战。
复合材料的用量已经成为衡量一款无人机先进程度的重要指标之一。从开始承力小的部件,到次承力结构,以及到主承力结构,目前世界各国都在无人机上大幅度使用以碳纤维复合材料为主的先进复合材料,基本覆盖了包括机身、机翼、平尾、垂尾、尾撑、舵面和起落架在内的大部分结构,占到了结构总质量的60%-80%,使机体质量减少了 25%以上,目前已有无人机达到全复合材料结构。当前碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、蜂窝夹层复合材料等已成为无人机的主要结构材料,且多数以碳纤维复合材料为主,出于降低成本目的会混杂玻璃纤维和芳纶纤维等复合材料。
为了适应高强度对抗作战环境,提高生存率,无人机未来将向高隐身性发展,而隐身材料是实现隐身性能的关键。隐身材料存在多种分类标准。针对探测技术而言,隐身材料分为为雷达隐身材料、红外隐身材料、可见光隐身材料、激光隐身材料以及多频谱隐身材料等。按照材料用途隐身材料可以分为隐身涂层材料和隐身结构材料,隐身涂层材料是将隐身材料涂覆在武器装备部件表面,以降低其雷达和红外目标特性,隐身结构材料是将吸收剂分散在特种纤维(如玻璃纤维、石英纤维)增强的结构材料中,形成结构复合材料,可替代部分现有武器装备金属材料制造的结构件,实现结构和隐身功能的一体化。目前隐身飞机除了进行飞机隐身结构设计外,主要的隐身方式是采用隐身涂层材料和隐身结构材料相结合。

6. 无人靶机:战机升级促研发新一代高速、大机动性和高隐身性靶机
无人靶机是指利用无人机模拟空中目标(如作战飞机和导弹),需要模拟目标的各种特性,比如可见光、红外辐射和雷达散射以及目标运动等特性。目前利用无人机模拟目标主要用于检验空空/地空武器装备的战术、技术性能及作战部队的训练与演习。靶机包括实体靶机、巡航靶机和旋翼靶机三类,其中巡航靶机按照飞行速度又分为低速靶机、亚音速靶机和超音速靶机三类。实体靶机是用实体飞机改装成全尺寸靶机;低速靶机飞行速度在100m/s 以下,采用活塞发动机,一般在 6000m 以下飞行;亚音速靶机常作为导弹测试和评估的空中机动目标,一般采用涡喷发动机作为推进动力,是需求量最大的一种靶机;超音速靶机大多采用火箭或冲压发动机为动力;旋翼靶机一般用于对武装直升机专门研制的对空战术导弹的测试靶机。
无人机及其携带的靶标类任务载荷一起构成完整的目标模拟靶机。由于靶机与其模拟的目标在气动外形、尺寸大小、发动机以及飞行参数等方面有明显差异,仅靠无人机本身的红外特性和雷达散射特性是无法逼真模拟目标特性的,无人机还需要携带红外和雷达靶标载荷来模拟目标的红外特性和雷达散射特性。另外,为了模拟对抗性环境,靶机一般还需要携带电子对抗、光电对抗等对抗性模拟设备。
7. 国际市场格局:中东国家是主要买家,中国稳坐中东头号供应商
就全球的军事预算而言,各国无人机系统方面的预算将持续增长,中东地区国家是主要买家。随着越来越多的国家从伊拉克、阿富汗、叙利亚、利比亚和乌克兰等国家身上吸取无人机参与作战的经验教训,无人机在全球范围内开始大规模扩散,根据《The Drone Databook》数据,全世界拥有军用无人机的国家从2010 年的 60 个激增至 2020 年的 102 个,尤其是作为全球“安全洼地”的中东和北非的阿拉伯国家,由于饱受恐怖主义和分离主义影响,内战和代理人战争此起彼伏,国家间敌对和地缘政治竞争愈演愈烈,近年来已成为国际军用无人机市场上的主要买家,同属中东地区的以色列、土耳其和伊朗等国也在积极自行研发和装备军用无人机。根据蒂尔集团(Teal Group)数据,世界军用无人机市场规模将从2023 年的132亿美元增长至 2032 年的 187 亿美元,复合年增长率为 3.9%。

全球无人机系统军贸领域的主要出口国家是以色列、美国及中国,澳大利亚、土耳其、瑞典、意大利、伊朗等国也有部分无人机出口,但是在中东地区中国是第一大供应商。根据斯德哥尔摩国际和平研究所(SIPRI)统计,2010 年至 2020 年无人机军贸市场,以色列占比最大达到 30%,美国占比28%,中国占比17%,但是在中东地区 2011 年至 2021 年期间中国占比达到 51%,坐稳中东地区无人机第一大供应商。以色列和美国占比较低主要有两方面原因,一方面以色列由于政治原因不会向中东敌对国家提供无人机,美国由于受制于导弹及其技术控制制度(MCTR)以及担忧无人机流入中东会挑战以色列在该地区的主导地位,严格限制了无人机系统向中东地区国家的出售,另一方面中国无人机的物美价廉也获得了中东国家的青睐,性能对标 MQ-9 的 CH-5 只有 MQ-9 价格的一半左右,CH-4 和翼龙 II 更是比MQ-9 低了大约75%,中国出口主力机型翼龙系列和彩虹系列无人机,已累计完成数万架次的起落及十余万小时的飞行,其性能和成熟度已经历了高强度实战检验。
中国出口军用无人机主要以高端中大型察打一体无人机为主,面对同样具备价格优势的土耳其和伊朗的竞争,中国无人机具有性能更高和供应链自主可控的优势。2011 年至 2021 年,中国出口军用无人机主力机型是翼龙系列和彩虹系列,分别占到 54.1%和 38.1%,其中基本都是中空长航时察打一体无人机,在全球察打一体无人机细分领域,翼龙系列和彩虹系列也排名前列。比较同样具备价格优势的土耳其和伊朗的察打一体无人机,首先我国无人机在性能上水平更高,比如翼龙 II 和 CH-4 在最大升限、有效载荷、飞行速度和续航时间上明显优于 TB-2,可以在 TB-2 飞行高度之上对 TB-2 进行监视和跟踪,并在TB-2 需要返航时跟踪发现地面指挥控制站位置并打击摧毁,这是已经发生在叙利亚和利比亚战场上的作战案例,其次中国无人机已经能够实现全产业链的自主可控,而土耳其和伊朗无人机在发动机、侦察载荷等关键部件上仍需要从加拿大、德国、乌克兰等国进口,2020 年由于在亚美尼亚和阿塞拜疆冲突中使用TB-2 不符合加拿大的外交政策和装备最终用途保证,加拿大停止了向土耳其出口 TB-2 配备的 CMX-15D 光电/红外成像系统。
土耳其在全球低端中小型察打一体无人机领域占有重要地位。2011 年至2021 年,土耳其出口军用无人机 185 架,其中 70%是 Bayraktar TB-2 察打一体无人机。Bayraktar TB-2 是土耳其自主研制的首款中小型察打一体无人机,虽然作战能力相比美国 MQ-9 等大型察打一体无人机尚有差距,但由于土耳其对该机大规模的装备和实战应用,该机在实战效果和累计飞行时间上处于世界第一梯队,并在近几年的纳卡战争和俄乌冲突中频繁曝光,从总体性能而言,TB-2 在 500kg 级别无人机中表现突出,能以更低的作战成本为军方提供有力支持。2019 年 Baykar 继 TB-2、ANKA 之后推出了 AKINCI 系列大型高空长航时双发无人机,AKINCI A 配备两台乌克兰 450 马力的涡桨发动机 AI-450S,AKINCI B 配备了两台加拿大750 马力的涡桨发动机 PT6,该系列无人机具备更强的载油和武器挂载能力,后续值得持续关注。

土耳其无人机许多关键部件需要外购,供应链自主可控水平低,容易被“卡脖子”。TB-2 的发动机采用了奥地利 Rotax 公司的 912 型涡轮增压汽油发动机,光电吊舱采用了 L3 公司的CMX-15D光电转塔,2020年这些核心部件被相继限制出口,土耳其宣布采用国产 TEI PD170 发动机和CATS 光电转塔进行替代,并于2020 年 11 月开始集成测试,但是 TB-2 的大多数客户排斥购买 CATS 光电转塔,主要原因是土耳其产光电转塔重量从 45kg 增加至 61kg,并且性能表现一般,与已有无人机系统兼容性一般。