超小型无人机（小型无人机何以改变俄乌战场局面？）

众所周知，俄乌战争期间，民用无人机在战场上起到了积极作用，让没有重装备的乌克兰军队在相当

​​说明：

本文所述的小型无人机指7公斤以下的无人机（民航标准，包含微型和轻型无人机）。

​微型无人机，是指空机重量小于0.25千克，设计性能同时满足飞行真高不超过50米、最大飞行速度不超过40千米/小时、无线电发射设备符合微功率短距离无线电发射设备技术要求的遥控驾驶航空器。轻型无人机，是指同时满足空机重量不超过4千克，最大起飞重量不超过7千克，最大飞行速度不超过100千米/小时，具备符合空域管理要求的空域保持能力和可靠被监视能力的遥控驾驶航空器，但不包括微型无人机。小型无人机，是指空机重量不超过15千克或者最大起飞重量不超过25千克的无人机，但不包括微型、轻型无人机。中型无人机，是指最大起飞重量超过25千克不超过150千克，且空机重量超过15千克的无人机。大型无人机，是指最大起飞重量超过150千克的无人机。

一、为什么小型无人机可以实现战场透明。

​“你们设计再好的无人机还是给我们这些载荷打工的。”这是笔者和航天某院参加“无人争锋”比赛时候被开的玩笑。而小型无人机实现战场透明就离不开其造型、控制、数据链等方面。

​1、无人机设备——简单快速应用

俄乌战场使用小型无人机普遍采用多轴的方式，在2004年左右德国microdrones（关联国内企业在广东佛山）开发出了四旋翼无人机是最早商业化的企业，并且随着苏黎世理工大学的拉菲罗安德烈教授和APM开源社区的贡献，让多旋翼无人机门槛迅速降低“操作门槛”大幅度降低。市面上PX4平台的飞控成本到了普通工薪阶层爱好者也能承担得起的地步。并且类似大疆的企业也逐步商业化增加了市面上的无人机产品。

结论：

低廉的价格，体格极小，高中以上学历基本1小时就可以掌握并操作该设备。让无人机在战场大规模应用有了先天条件。

但仍然需要一定的学历和对智能手机应用的经验才能比较好的掌握无人机应用，因为专业名词涉及到相关航空术语。

例如：控制无人机过程中涉及到P模式、S模式、A模式，对应的是Position（GPS定点模式）、Altitude（定高、高度保持模式）、Stabilize（增稳模式，其实就是纯手动）。在实际操作中各类操作意外情况仍然需要处理。

​​2、载荷与数据链路——战场单向透明

无人机我们通常将他分为六个部分：机身、动力、制导、地面站、载荷、数据链。

最常见的无人机可以看到有一个“相机”挂载，相机的影像数据通过数据链回传到飞手的操作画面上，而目前市面上可以买到工业级成品具备7~15公里的数图一体的传输能力延迟在100毫秒左右。

而载荷就是我们常见的无人机上的相机，在战争中可能就会多增加几枚炸弹。

如果是DIY和允许调参的设备，将数字信号和图像信号分离出来，例：图片中扔炸弹需要在传输的信号中提供一个数字控制信号让去丢下炸弹。

无人机投弹

结论：

远程图像传输让战场后防可以获取对方当前的动态和大致方位，通过无人机自身位置信息回传，也可以将地方针对的精确位置回传给远程部队实施精准打击。

在巷战工程中，无人机替代人眼开启上帝视角，近距离隔着几个围墙就可以实现精准打击，远距离作为火炮的眼睛。

远程数传则可以控制炸弹投放实现“发现即打击”的能力。结合无人机自身的优点，基本实现了战场情况透明。

二、为什么小型无人机可以形成精准打击而不被对手发现

1、目标小——视觉与雷达的盲区

即使是工业无人机的体型仍然很小，通过改变涂装，在天空背景下肉眼仍然难以发现无人机，笔者在日常工作中由于飞机较远（约300米以外）肉眼一旦丢失目标也需要较长的时间才能重新寻找到无人机。

而一旦到晚上，只要无人机将航灯遮挡，近距离完全无法侦查到无人机的存在。而无人机如果采用星光级的镜头或者双光（光学+红外）镜头可以有效的侦测到对方的动态。

​2、低噪音——你可能不知道被谁所杀

笔者从业12年，最早从事的是无人直升机的开发，主要接触型号为AF-25B和雅马哈的R-max和某出口转内销起飞重量120公斤的直升机。

例如下图的小松80cc发动机，如不适用消音排气管，噪音可以在600米开外仍然听见（参考春节放鞭炮，没放过鞭炮的小朋友请自行查询历史视频）。

​

80cc发动机

随着无人机进入电动化时代，良好的工业无人机在15米外就已经无法察觉，而普通消费无人机在20米感知较弱，而35米以外就已经难以察觉。（DIY的大六轴在60米以外基本也无法感知）

在战争环境下，坦克装甲车的轰鸣以及其他背景噪音下电动无人机的噪音是被完全掩盖的。

​3、低空飞行——防空的噩梦

俄乌战场上有大量土耳其的TB2被打下来，但TB2体型巨大仍然能被观瞄设备轻松锁定。（TB2，重量500~600公斤左右，属于大型无人机）

但面对小型化的无人机则要面对这样的一些问题，电动机发热小长期工作温度在40度左右，如果是自带散热的电机的温度基本和背景温度持平，甚至不如地面上一些的物体发热大（白天被击毁的坦克发热都超过无人机），采用红外导引的防空导弹根本无法锁定无人机。

而雷达要发现无人机也要面对无人机的低空飞行的问题，50米左右高度的无人机基本和一些较高的树木持平，这个情况雷达本生角度遮挡就较大。所以问题不在无人机飞得过高，而是无人机飞得过低。（补充说明：上海市区的梧桐树高度在15~20米，俄罗斯和乌克兰的白桦树高度普遍在25米左右，乌克兰地区的樟松、橡树最高在30米，偶尔有松树会高达75米。）

本身体积小，大疆早期的精灵和悟的反射面积估计也就一只鸽子，而工业用的M300反射面积绝对小于一只老鹰。

反无人机枪，新闻中有过类似反无人机的枪，其实简单说明就是破坏无人机的信号环境，无人机的常用逻辑是当自己处于丢失GPS和丢控制的情况下进入失控保护模式自动降落，但此类反无人机枪的覆盖范围仅300米，能否发现确认目标也是巨大的问题。

​三、俄罗斯要造小型无人机的难度

​1、无人机本身

无人机本身难度并不大，但批量生产，保障产品一致性飞控的控制一致性则是对生产有较大的难度。一个飞机和载荷一架一架去调试势必浪费大量时间。俄罗斯在此问题应该没什么太大问题。

2、数图传难度

​我们常说的大疆无人机，其图传是非常重要的功能是比飞控还重要的功能，早期精灵系列采用的是4G网络技术中的OFDM的技术实现的。

图传不只是一个模块，它是一个芯片，是需要芯片设计，需要流片，需要制造的。

目前市面上有上海的KX，北京LMX，深圳LX提供（供应商首字母）【PS：以色列Amimon图传距离较近仅1.5公里内】，基本上都能实现15公里以上的图传，并仍然保持超过1.8MB的带宽可以实现1080P60FPS的图像回传质量。

而西安ZT的图传由于功率控制性能差，又因为其传输设备发射频率与GPS有谐振，会造成GPS信号丢失（4~5颗GPS数据基本没法用的情况），最终不得不用一个巨大的1mm厚铜箔覆盖其发射干扰避免GPS。

要让俄罗斯去处理这类微电子制造难度巨大，并且还要去处理类似H.264或H.265的视频编解码则又是一场灾难。

而且！大疆的图传并非是他自己的，是由其供应商提供的。

3、载荷难度

三轴云台可以很好的帮助无人机视频图像的稳定，目前国内有数十家企业掌握此技术，但由于需要小型的机电工业和嵌入式支持，批量生产仍然具备极大的难度（早期生产之后需要温度校准、做零飘的校准前后要上百小时批量去做。现在使用非接触的电位器解决或者磁环解决。）主要难度集中在前期研发沟通、测试校准、工艺流程、SOP文件等方面。（PS:三轴无刷云台的发明者恰恰是一个俄罗斯人，但他们自己却无法量产则是一个巨大的笑话）

并且如何获取镜头传感器和处理，在国际上一些大型厂商也是有难度的。购买好的镜头需要取得购买许可证，而大多数企业又对俄罗斯有禁售限制。

如果使用其他如安霸、联咏、卓然、凌阳、太欣、SQ之类的监控方案，是可以解燃眉之急，但如何将他集成图传上，则依然是巨大的挑战。

​4、应用水平落后

常见的海鹰10无人机（俄制），使用一个佳能的相机和另外一组光学模组镜头进行了组合（估计是用于光学矫正之用），完全没有云台只能镜头垂直朝下拍摄。这一用法是测绘行业常用的正射影像手法，通过拍摄大量图片进行拼接，形成一个1：6000或者1：8000的地图，但此类方法费时费力，时效性也差。所以也看出俄罗斯无人机应用经验非常缺乏。

​四 、民用小型无人机的缺陷

1、抗干扰差

无人机较多使用民用频段，最大问题在于抗干扰差，一旦用全频道的干扰（大家一起瞎，看谁熬得住），无人机基本丧失战斗力。民用无人机会互相抢频段，一次性使用数量较少，仅有几十架可以同时在方圆十公里内使用，多了信道未必够（民用要符合使用标准）。

2、战斗部小

较大的无人机也就携带2.5公斤左右的战斗部，对坦克这类种重甲杀伤力有限，除非使用专用具有射流的战斗部。而大疆的民用飞机则完全不具备投弹的能力，最多绑上炸弹自杀冲击，此刻弹簧刀无人机的优势就较为明显。

3、巡航较短，增加成本过高

普遍不足一小时的续航对更远的侦查效果有限，如果战场上使用飞翼结构的无人机配合上定向天线可以掌握至少60公里范围的数据。但战场条件并不允许。

而为了增加距离，必然使用到其他限制技术和昂贵的收发装置，成本过高。

4、信息化集难度

无人机需要将画面、数据传回到一个作战群是需要极高的信息化处理能力的，需要几十个程序员加班加点的将画面介入到一个系统，而将画面传递给到后台是目前比较方便使用的，但在战场没有服务器给你使用，如何与附近的占有分享你无人机的信息则成了目前最大的问题，目前看也就美国可实现此类技术。除了软件还需要硬件数据链上的支持。

​五、 总结：

综上所述，轻型无人机的出现解决了军队中斥候的需要冒着生命危险的情况，解决了信息传递速度慢的情况，解决了人员传达信息不准确的情况。可以实施将打击信息回传给火炮，可以迅速的做出矫正。

而自杀无人机一旦投入战争，精准点名就成为敌方的一个重大心理阴影，尤其对指挥官和高级军官都有更多的威胁。而对非重装甲目标则意味着对手极高的命中率，补给线成为最要命的部分。

至于中型和大型无人机的应用，也因为成本（无人机不用考虑乘员的生命保障系统）可以大幅度降低，在携带武器和起降环境上有巨大的便利性。