RQ-11“乌鸦”

美军对无人机的成功应用也在商用和民用领域引起注意。美国边防巡逻已经开始使用无人机,海上反毒、反恐巡逻也已经使用无人机,但美国国内的警方也迫切希望开放无人机的使用。无人机尺寸较小,续航时间超长,不受地形视野限制,不易引起被监视对象的注意,携带的监控设备可以长时间提供稳定、高分辨率的实时视频,对反恐、反毒、反有组织犯罪、刑事调查、人群监控、大面积搜索等方面特别有用。2011 年 12 月 10 日《洛杉矶时报》报道,北达科他州纳尔逊县的一个警官在搜寻 6 个走散的牛的时候,在一个农场上受到 3 个持枪人的威胁。警方立刻调动州警、特警和其他力量增援,同时呼叫海关用于边境巡逻的“捕食者 B”无人机在空中监视现场,防止遭到伏击。“捕食者 B”在 3,200 米的空中徘徊,通过传回的实时视频确认 3 个嫌疑人此时没有武装的时候,警方乘机突入,一举逮捕了他们,避免了可能的恶性交火。这是美国历史上第一次有记载的无人机用于警察行动。不难想象,在未来,对于特别危险的暴力犯罪嫌疑分子,动用无人机进行空中定点杀伤也是可能的。

美国海关及边防总局的“捕食者 B”无人机

除了警用,无人机在城市交通监控、消防指挥、市政测绘、道路停车管理、灾难营救、野外搜救、农业收成调查、地质水文调查等方面也大有用武之地,在新闻、娱乐、广告、影视业的应用前景也十分可观。从航空和相关工业角度来说,这也是一个巨大的商机。民用无人机的开放将拉动无人机的研发和制造、高度智能的自主飞控系统、监视系统、数据链、地面站、控制员训练等很多产业,新闻、娱乐、影视、市政等使用民用无人机的产业也将衍生更多的商机。说不定哪一天私人侦探也会用上无人机。

但民用无人机的使用迟迟没有展开,上述美国警方调用的无人机都是美国海关及边防总局的,准军事的美国海关及边防总局是目前美国除了美国军方和中央情报局外唯一可以合法拥有无人机的机构。这是 2005 年才由美国国会特别批准的,用于监视边界,制止偷渡、走私、贩毒活动。这些准军事用途的无人机受军用航空条例管辖,而真正民用(包括警用)无人机的管理无疑需要得到联邦航空署(简称 FAA)的批准。美国《航空周刊》在预测 2012 年世界航空 10 大看点的时候,预测 FAA 将颁布民用空域无人机飞行规则。《航空周刊》当然把美国的大事看成世界航空的大事,但作为世界航空第一大国来说,《航空周刊》这么看也不能算错,FAA 颁布的民用空域无人机飞行规则将对世界各国都产生重大影响。

在“捕食者 B”无人机之前,美国海关及边防总局使用的是 Hermes 450 无人机

FAA 即将出台的民用空域无人机飞行规则的内容不得而知,但这个规则可谓姗姗来迟。FAA 迟迟没有颁布,既不是 FAA 看不到无人机在民用领域的巨大价值,也不是官僚主义,而是无人机对民用空域飞行安全的巨大挑战。对于 FAA 来说,在民用空域使用的无人机必须能够:

但这三条都不容易做到,而 FAA 最大的挑战是不能为无人机推出全新的空管规则,而是要将无人机整合进现存的空管规则,确保有人机和无人机混合使用的民用空域的飞行安全。

无人机顾名思义是没有飞行员的飞机。说起来,自动起飞、自动降落、自动编队、自动巡航这些功能在技术上都已经实现了,自动空中加油、自动对地攻击也在试验中,对地形地貌自动避让的自动掠地飞行更是在 年代就已实现。但问题出在无人机的这些自动模式都是“个人主义”的,最多和同时出动的友机之间有所协调,但极少考虑非合作情况下和空中其他飞机的协调问题。

美军今年夏天将使用两架 RQ-4“全球鹰”无人机进行自主空中加油试验。若美国此次试验取得成功,“全球鹰”续航时间可从目前的 41 小时延长至 160 小时以上,其作战半径和监控能力都将得到极大拓展

一般来说,飞机起飞前要申报飞行计划,空管将各飞机申报的飞机计划对比,确定满足飞行安全的垂直、纵向、侧向和时间间隔后,批准飞行计划。即使在战争年代,除了紧急出动的防空拦截,作战飞机的出动也要报批飞行计划,包括陆航直升机的飞行计划。美国空军的“空中任务指令”(air task order)甚至包括协调远程炮兵的射击计划,因为远程火炮和火箭炮的弹道可以上升到飞机的巡航高度。放飞后,空管可以根据飞行员在飞行过程报告的位置、速度、航向、高度来确定安全间隔继续得到保证,并发出必要的修正指令。这是程序管制,具有不受雷达失效影响的优点,但受到飞机上导航精度的影响,调度效率也较低。雷达管制则通过空管雷达实时监测空域中的飞机,监测精度大大提高,但收到雷达覆盖和天气的限制。程序管制的最小水平间隔要求为 10 分钟,对于典型的高亚音速飞机来说,这相当于约 150 公里的距离;雷达监控条件下的程序管制可以下降到 75 公里的距离,而直接雷达管制可以下降到 20 公里。缩小最小间隔要求有利于大大提高空域的密度和容量。比如说,在极端情况下,水平间隔从 150 公里下降到 20 公里,可以使同一高度里容纳 20 倍以上的飞机通过量。当然,在实际情况下,这个增加的幅度要打折扣。但即使在机场起飞、降落航线的一直线上,间隔从 150 公里下降到 20 公里也可以增加 7.5 倍的通过量,对缓解机场空域瓶颈问题有莫大的帮助。

然而,无人机的通信指挥问题比较复杂。从理论上说,无人机也可以实现程序管制和雷达管制,如果是有人遥控的话,通信的对象在地面而不是飞机上而已。操纵无人机和打电子游戏没有原则性的差别,正因为这个道理,美国陆军的无人机控制员直接从不具备飞行资格的士官中挑选培训。飞行员训练在投资和时间上都耗费巨大,这对于商用和民用无人机的用户来说也是最有吸引力的做法,但使得混合使用空域的飞行安全大大复杂化。

RQ-7“影子”无人机

从不具备飞行资格的人员中挑选无人机控制员无疑是多快好省的做法,美国陆军的 RQ-11“乌鸦”控制员只需要 80 小时的培训,远远低于飞行员所需的训练。较大的 RQ-7“影子”甚至 RQ-1“捕食者”需要的时间更长,可达 400 小时,这是包括飞行和系统操作的全部时间,依然大大低于作战飞机飞行员所需的训练时间。但他们对于飞行安全、飞行规则的认识和经验与飞行员不能相比。这对美国陆军来说不是太大的问题。美国陆军无人机的使用空域通常都是前沿野战地域的低空和超低空,或者在简易的平地上就可以起飞、回收,或者在专用的无人机机场起飞降落,机场空域空管的问题不大。像 RQ-11“乌鸦”那样小的无人机,原则上在超低空和视距内使用,如果也使用具有飞行资格的控制员确实是小题大做了。另外,美国陆军的无人机在空中都是分散的单兵使用,空中避撞的问题不严重。美国陆军的无人机控制员年平均“飞行时间”可以高达 1,200 小时,远远高于陆航直升机飞行员的 450 小时,更高于空军飞行员的 200 小时左右。但是农场里的老资格拖拉机驾驶员尽管驾驶时数搞,在交通规则和避让方面依然不能和大城市的出租汽车司机相比。对于无人机控制员来说,这也是一样的道理。