随着技术与作战需求的不断演进，全球各国已经陆续推出三代广泛应用的察打一体无人机。应用能力的发展将带来作战方式的改变，由此可以产生出目前无法预测的作战能力增长。

1）典型的第一代察打一体无人机的对比

MQ-1“捕食者”、“翼龙”-1、“彩虹”-3、“彩虹”-4 均属于第一代察打一 体无人机，这些无人机大多装备涡轮增压发动机或活塞式发动机，主要满足重负 荷、短距离起飞、高机动性的要求，适用于监视、侦查、信息传输、电子对抗及 对地攻击等场景，至今已经广泛参与作战。

2）典型的第二代察打一体无人机的对比

MQ-9“死神”、 Bayraktar TB2、 “翼龙”-2、“彩虹”-5、“云影”均属于 第二代察打一体无人机。既有涡喷发动机功率大、体积小的优点，又兼具活塞式 发动机经济性好的特点，而且可以使无人机升限更高、巡航速度更快的涡桨发动 机开始取代涡轮发动机，使得第二代察打一体无人机展现出动力强、载重大、航时长、航程远、快速轻盈等优势，可靠性、安全性均较第一代察打一体无人机大幅提升。

对比来看，“彩虹”-5、“翼龙”-2 和 MQ-9“死神”无人机的尺寸基本一致， “彩虹”-5 和 MQ-9“死神”的气动外形也很相似。在最大起飞重量方面，MQ-9 “死神”优于“彩虹”-5 无人机；在飞行速度方面，“彩虹”-5 最快飞行速度不及 MQ-9“死神”无人机，并且“彩虹”-5 采用“金鹰”重油发动机，具有优良的油耗率，将“彩虹”-5 的航程由原先的 6500 公里提升到 10000 公里，续航时间提升到 120 小时，可连续飞行时间远超 MQ-9“死神”无人机。另外，我国察打一体无人机具有攻击高度优势。MQ-9“死神”须从 6000-8000 米降低到 2000-3000 米才能发射“海尔法”导弹，而在此高度，23 毫米和 57 毫米高炮、单兵便携式防空导弹均可对无人机造成威胁。相比之下，“云影”无人机的招牌能力是高空高速，同时隐形能力是一大亮点。但是发动机落后，飞机巡航时间太短，亟需升级先进的涡扇发动机以提高航程和巡航时间。

3）典型的第三代察打一体无人机的对比

“复仇者”、“翼龙”-3、“彩虹”-10 均属于第三代察打一体无人机。高空高 速、隐身化、智能化是第三代察打一体无人机的典型特征。

新一代察打一体无人机主要沿着应用能力和平台能力的增长两个方向发展。依托大系统的支持，发展各种直接链接无人机与前线作战单元的应用终端将是提升察打一体无人机应用能力的有效手段。同时，提高隐身能力和链路可靠性成为提升无人机平台生存能力的重要路径。

 2、典型无人机系统组成与价值量拆分 

无人机是不携载操作人员，由动力驱动、可重复使用、利用空气动力承载飞行、可携带有效载荷、在远程控制或自主规划的情况下完成指定任务的航空器。根据航空工业出版社的《无人机系统关键技术》，典型的无人机系统由飞行器平台分系统、信息传输分系统、地面测控分系统、任务载荷分系统、地面保障设备五部分组成。无人机高技术壁垒的核心在于动力技术，光电、雷达等传感器技术，通信数据链以及人工智能等技术，这些领域的发展将带来显著的价值拉动效果。根据美国《2005-2030 年无人机发展路线图》，目前无人机系统中平台和载荷分系统的主要技术能力已经较为完备，通信系统中的实时中继电子情报和实时中继 1000 波段超光谱图像能力以及信息处理系统中的类人处理器预计将在 2025-2030 年得到充分发展。

2.1、 飞行器平台分系统：无人机的基本构成主体

飞行器平台分系统是无人机最基本的组成部分，是无人机的主体。飞行平台将飞行器机体、动力装置、控制与导航以及其他部件组合成一个整体，以实现无人机在空中的飞行。

2.1.1、飞行器机体与气动布局：无人机的“骨骼”架构

飞行器机体是指飞行器骨架及其机械结构部分，一般包括除推进系统之外的机 身、起落架、尾翼和机翼。气动布局是指无人机的主翼、尾翼等各翼面是如何放置的。无人机机体布局取决于其使命任务，而气动布局又决定了其机动性。

固定翼无人机常见的气动布局包括正常式布局、鸭式气动布局和无尾气动布局 等。1）大展弦比、小后掠角平直机翼的正常式布局适用于追求长航时而对速度 要求不高的无人机，美国 MQ-1B“捕食者”、“全球鹰”无人机，以及我国“翼龙”-1 和“翼龙”-2 无人机均采用此类气动布局。2）鸭式气动布局能够有效提升飞机在大迎角飞行状态下的升阻比，节省发动机推力，但需要先进的飞行控制系统提供支持。我国“彩虹”-3 无人机即采用鸭式气动布局。3）无尾布局最适合高速飞行，但其低速性能和稳定性较差，影响飞机的低速机动性能和起降能力。我国“无侦”-8 和“攻击 11”无人机均采用无尾式布局。无人机总体厂商通常进行无人机总体设计以及气动布局设计，以军工集团下属的 科研院所为代表，中航系、航天系等具备了深厚的技术积累。近几年我国无人机总体厂商在气动布局方面进行了众多创新，具备引领潮流的能力。1）我国“彩虹”-4 无人机主翼采用大展弦比梯形机翼，翼展达到 20 米，机身设计在隐身结构前提下最大限度满足了长航时气动性的要求；2）我军 TB-001“双尾蝎”无人机拥有独特的“双垂尾”气动布局，机翼长达 10 米，集载荷大、航程远、稳定性强等优点于一身，最大航程可达 6000 公里，最长滞空时间达 36 小时。3）我国无侦-7 无人机在世界范围内首次采用“Φ”型连接翼气动布局，该布局相较大展弦比机翼具有明显优势，能够大幅提升机体结构强度与稳定性，同时降低整体重量和飞行阻力。

2.1.2、动力系统与能源：无人机的“心脏”

动力系统是无人机的“心脏”，决定无人装备的载荷能力、升限、续航、飞行速度、机动性等总体性能，涡桨发动机在无人机成本占比约为 16%。无人机广泛 采用的动力装置类型各异，主要包括往复式活塞式发动机和旋转活塞式发动机、传统小型涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺桨发动机和涡轮轴发动机等燃气涡轮发动机，以及在微型无人机中普遍使用的由电池驱动的电动机等。

具体对比各类发动机的特性：1）涡桨发动机和涡扇发动机能够支撑无人机中高空长航时飞行。按照发动机支持的高度、速度及起飞重量由小到大进行粗略排序，微型电动机适用于微型无人机，部分飞机的起飞重量可少于 100g；活塞式发动机适用于低中低空速的侦察、监视无人机及长航时无人机，起飞重量一般为几百千克；涡轴发动机适用于中低空、低速短距、垂直起降无人机、旋翼无人机，飞机起飞重量可达 1000kg；涡喷发动机适用于飞行时间较短的中高空、高速侦察机及靶机、无人攻击机，起飞重量可达 2500kg；涡桨发动机适用于中高空长航时无人机，飞机起飞重量可达 3000kg；涡扇发动机适用于高空长航时无人机和无人战斗机，能够支撑很大的起飞重量，如“全球鹰”无人机的起飞重量达 11.6t。

2）从高度与最大速度两个维度来看，未来无人机高空高速的发展或将加大对涡喷发动机和涡轮冲压发动机的需求。随着高度与最大速度的同时提升，适用的发动机依次为：活塞式发动机（最大高度约 20000ft，最大速度约 500km/h） < 涡桨发动机（最大高度约 36000ft，最大速度约 800km/h） < 涡扇发动机（最大 高度约 60000ft，最大速度约 1500km/h） < 涡扇发动机（带加力燃烧室）< 涡喷发动机（最大高度约 90000ft，最大速度约 2700km/h） < 涡喷发动机（带加力燃烧室）< 涡轮冲压发动机（最大高度超过 100000ft，最大速度约 4000km/h） < 冲压发动机（最大高度超过 100000ft，最大速度约 5000km/h） < 火箭发动机。此外，太阳能发动机适用于低速高空特殊场景。

3）综合考虑耗油率与推进效率，涡扇发动机和涡桨发动机各占一席之地。高速区间（0.6-1.2 马赫）涡扇发动机最优；低速区间（0-0.4 马赫）涡桨发动机和活塞式发动机推进效率最高且耗油率最低，为最优选择。当速度达到 0.4-0.6 马赫区间时，涡桨发动机和活塞式发动机推进效率递减且耗油率急剧上升，若有进一步提速需求，可考虑以涡扇发动机进行替代。涡喷发动机推进效率最低且耗油率最高。

2.1.3、飞行控制与惯性导航：无人机的“大脑”与“小脑”

飞行控制系统是无人机的“大脑”。自主控制技术是无人机系统区别于有人机， 实现无人操控和执行各种任务的关键。自动驾驶仪是无人机飞行控制功能的硬件平台，能够对无人机的三个通道进行控制以达到良好的飞行性能。随着无人机系统智能化、信息化水平的提高，人机智能融合的交互控制逐渐处于主导地位。人机智能融合的交互控制对通信系统的能力要求较高，在面临复杂的战场环境时，由于存在通信中断、链路带宽和距离受限以及人员操控能力等因素的限制，人机智能融合的交互控制仍存在很大的缺陷。美国国防部《2009-2034 财年无人系统综合路线图》指出，无人机系统自主能力和稳健性的提高，能够改进对战场的感知，提高目标定位的速度和精度，增强生命力，扩大任务的灵活性，美国计划到 2034 年实现在线态势感知，使得无人机具备完全自主能力。

惯性导航系统（INS）是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统，是无人机的“小脑”。正如人类小脑控制着人类的运动感知系统，惯性导航通过陀螺仪、惯性传感器等装置来感知无人机所处的位置、姿态、加速度等重要信息。其工作原理是以陀螺仪和加速度计为敏感器件的导航参数解算系统，该系统根据陀螺的输出建立导航坐标系，根据加速度计输出解算出运载体在导航坐标系中的速度和位置。惯导系统的优势在于：1）隐蔽性好，不受外界电磁干扰的影响；2）可全天候、全时间地工作于空中、地球表面乃至水下；3） 能提供位置、速度、航向和姿态角数据，产生的导航信息连续性好且噪声低；4） 数据更新率高、短期精度和稳定性好。

我国 GNSS 芯片已初步实现规模化应用，迈入国际领先水平。截至 2021 年底，国产 GNSS 芯片占据全球 GNSS 芯片市场总份额的 27.65%。自 2015 年和芯星通发布全球首款高精度多模多频卫星导航系统级 SoC 芯 片 NebulasIIUC4C0 后，我国 GNSS 芯片迈入国际领先水平。国外主要 GNSS 板卡厂商为 Trimble 导航公司，国内主要 GNSS 板卡厂商为北京合众思壮科技股份有限公司。