无人机与无人机系统。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。按照气动布局分类，无人机主要分为固定翼无人机、多旋翼无人机、无人直升机、垂直起降固定翼无人机。其中，垂直起降固定翼无人机兼具固定翼和多旋翼的特点，对起降场地要求低、可空中悬停，适用于大面积、长航时作业，可携带载荷作远距离探测，具有应用优势。
表 1：无人机分类（按气动布局分）
无人机逐步从军事专用拓展到民用领域，形成了军民两用格局。早期主要应用于军事领域，先后被用于靶机、侦查、情报探测、携弹打击等。20 世纪 80 年代以来，美国、日本、中国纷纷探索无人机在民用领域的应用。2008 至 2014 年，受益于信息化、任务载荷、卫星导航等技术的发展，无人机在军事领域及工业领域应用日益广泛。2014 年至今，随着无人机产业链趋于成熟，飞控与导航技术的快速发展，无人机具备了小型化、智能化、低成本的条件，消费级无人机快速发展，工业无人机在巡检、安防监控、农林植保、测绘与地理信息等领域同时得以快速发展。无人机的使用需要无人机系统的支持。无人机系统是指挥控制站、一架或多架无人机、机载任务载荷、数据链以及相关保障设施共同组成的功能系统。
动力系统、任务载荷设备能力、感知与自主控制导肮系统以及起降技术是无人机系统的四大关键核心技术。无人机系统按大小、用途、性能特点可分为大型、中型、微小型无人机系统：
1) 大型无人机系统主要应用于军事高端需求领域，是整个产业体系的“塔尖”。制空作战、高空高速、长航时等任务功能的大型无人机系统，其开发复杂程度和技术挑战甚至超过了大部分有人作战飞机。世界上只有美国、英国、法国、以色列、中国等少数国家具有大型无人机系统独立发展能力，全球仅有十余家领先防务企业具备大型无人机系统研制生产能力。
2) 中型无人机系统的性能可满足大多数常规战术场景和行业应用领域，一些科技工业基础不高的国家通过技术合作、引进生产线等方式也进入这一领域，全球约 40 个国家和地区、数百家制造商拥有中型无人机系统研制生产能力，其中既包括传统防务及航空制造企业，也包括不少新兴高科技企业参与。
3) 微小型无人机系统借助成熟的软硬件技术和产品配套体系，正在特种作战场景和大众及消费领域不断开发应用，涉及技术、专业、资金门槛相对较低，从业企业数以千计，中国的大疆创新等企业已占有较大市场份额，形成产业规模效应。
表 2：无人机系统分类表
从价值量看，无人机配套系统约是无人机平台的 38.5%。无人机平台包括机体、发动机、系统成品和任务设备；而无人机配套系统是指综合保障系统和地面通用站。根据美国空军《AircraftProcurement, Air Force 2018》披露，截至 2017 年美国空军已经完成了 55 套“全球鹰”无人机系统的采购工作，采购费总投入为 43.54 亿美元。其中，飞机平台 45 架，采购费为 31.43 亿美元；通用地面站 10 套，采购费为 2.18 亿美元；综合保障系统采购费为 9.93 亿美元。
表 3：RQ-4“全球鹰”无人机项目采购费投入情况
从技术发展趋势看，无人机系统正向多样化、智能化、通用化发展。
1) 多样化：随着产品谱系和应用场景不断丰富，技术进步不断推动无人机系统向高空化、远程化、高速化、长航时方向发展，并不断创新运用范围和使用方式；
2) 智能化：自主性水平是无人机系统发展程度的重要标准，智能化将成为未来战争和社会发展的最突出趋势之一。无人机系统与其他无人系统、有人系统实现集群、编组等方式协同，可完成更为复杂的任务；
3) 通用化：采用通用化的无人机系统“站”和“链”等软硬件，同一个“站”能够指挥控制多型、多架次无人机系统，并实现数据互联互通。此外，开放式系统架构和通用传感器/武器接口，将使得不同任务载荷在不同平台间“即插即用”。
图 3：无人机系统产业发展趋势
军用方面，无人机系统将成为先进空中作战力量的主战装备和体系化、智能化作战的关键组成部分。高空、高速、隐身、长航时等先进无人机系统将在未来高危险区域、高强度对抗作战环境中显示出突出的战略突防能力和持久作战能力；有人无人协同、分布式空中作战、集群作战等将成为未来空中作战的重要形态，高性能无人机系统将成为未来智慧化空中力量建设的重中之重。信息化、网络化背景下装备体系对抗是未来高技术战争的主要作战样式，武器装备发展将由“以平台为中心”向“以任务能力为中心”的体系化、网络化转变，无人机系统通过对现有作战方式和装备体系的跨域“赋能”，有效推动信息组网和联合作战水平，充分发挥装备体系在信息化战争条件下全维、精确、敏捷的作战效能。
军用无人机：2020 垂直起降加速军事化运用。在战争运用方面，无人机能大幅提升作战费效比。无人机代替有人机作战，能大幅降低单机、作战装备体系和实战成本，同时也能减少人这一宝贵作战资源的损失。
1) 单架无人机的采购成本远低于同功能、同级别的有人机。美军“黑鸟”战略侦察机采购成本约为15~20 亿美元/架，而“全球鹰”战略侦察无人机只需 1 亿元美元/架，仅占有人机单价采购成本的 1/15。改造退役有人机成无人机，也能带来巨大的成本优势。2017 年，波音公司接受军方一份合同，将 18 架 F-16s 战斗机通过加装人工智能系统改造为 QF-16 无人机，作为有人机的“忠诚僚机”使用。每架无人机成本仅 138 万美元，与动辄上亿美元的隐形战斗机相比，其成本几乎可以忽略不计。
2) 无人机可使美航母编队总成本大幅下降 81%。根据《无人机与未来作战刍议》，从出动率、燃油消耗、维修成本等多个方面综合分析，未来航母编队可采购 144 架无人机取代原来的 361架有人机，将成本由约 900 亿美元降至 170 亿美元。采用无人机后，在每艘航母作战能力不变的情况下，3 艘航母的总成本只相当于当前 2 艘航母的总成本。
3) 大幅降低飞行员训练成本，延长作战时间。有人机飞行员培养时间长、费用大，以美军 F-15战斗机飞行员为例，培训时间长达 2.5 年，整个费用超 1000 万美元。相比之下，无人机操作员的培训时间通常只需要 120 小时，训练费用要低得多。从作战时间上看，无人机仅需少量时间保养和训练，大部分时间都可用于执行作战任务。而有人机通常只有 1/3 时间处于实战部署状态，2/3 时间用于训练和维护保养。除此之外，无人机是军用装备的“全新物种”：升级迭代速度快，逐步向察打一体发展；且战损比例高，具备消耗品属性。我国军用无人机逐步从纯侦察升级至察打一体。目前军用无人机有长空一号、长虹一号、ASN 系列、WZ-2000、BZK-005、翼龙系列、翔龙、利剑、彩虹系列以及云影等型号。
其中，翼龙系列、彩虹系列、利剑和云影等都是察打一体型无人机，均为 2000 年以后新亮相；而纯侦察无人机则主要包括翔龙和 BZK-005 侦察无人机。据统计，美国捕食者 A 自 2001 年投入实战以来，已累计生产 550 架，到目前已损失 300 架以上，战损比高达 54.4%。反观美国 F15 系列战机，已累计生产 894 架，到目前已损失 109 架以上，战损比仅 12.2%。因此与有人机相比，无人机属于消耗性武器。
表 4：我国军用无人机升级迭代速度快，逐步向察打一体型发展
无人机深刻改变了战争面貌，同时军用也促进无人机系统的强烈需求，引领前沿技术发展。军用无人机系统更强调在复杂的作战场景和极端的使用环境下，满足先进的技战术性能、高可靠性、保密安全性等要求，因此，军用无人机系统发展要求更先进更复杂的专业化科技工业体系支撑，同时不断创新应用高性能材料、新能源动力、人工智能、电子信息等领域的前沿科技，并牵引技术发展的新方向。
表 5：需要重点加强的无人机系统技术
无人机集群化作战是未来空中作战的重要形态，中国电科展示无人机蜂群发射车。有人无人协同、分布式空中作战、集群作战等被列为未来空中作战的重要形态，高性能无人机系统是未来智慧化空中力量建设的重中之重。无人机蜂群技术具体是指无人机大规模自组网和自编队技术。2019 年 1月 17 日，在参观天津中关村协同创新展示中心时，观看了无人机集群智能控制系统的产品展示，体现了蜂群技术在未来无人机自主创新发展过程中的重要性。中国电科作为从事国家重要军民用大型电子信息系统的单位，在 2020 年 10 月 展示了最新的无人机蜂群发射车。该系统可采取地面发射和空中发射两种方式，用于地面发射的发射车可以一次储存和发射 48 架无人机。空中发射则是借助直升机投掷，无人机到空中后自主展开。
图 5：军用智能无人系统的三个发展方向
图 6：中国无人机蜂群发射车
现状：我国军用无人机技术深厚，名扬国际市场。我国军用无人机关键部件已基本实现国产化。首先是机体材料，近些年随着我国材料行业迅速发展，国内优质碳纤维制造商不断涌现，彩虹机体材料已可实现全国产化；第二，电子核心器件，无人机没有大型运算和高精度图像处理，不使用高端芯片所以不受西方制裁和封锁；第三，发动机方面，例如彩虹使用的很多发动机现都已实现国产化，并完成相关国产化试验工作，可实现国产发动机替代方案。
表 6：无人机发动机应用情况
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