扑翼仿生无人机+ AI,让无人机耳聪目明

众所周知，人类诞生之时，其防身武器主要是就地取材使用树枝、石块，后经冷兵器时代的石器、大刀、长矛，再到热兵器时代的火药、步枪、大炮、飞机、导弹、无人机等，都与自然界中各种动物结下不解之缘。

武器的发明源于自然界中生存的各种动物

在动物世界里，很多小生命都有与生俱来的秘密防御武器，如牙齿、利爪、棘刺、分泌毒物的器官等。人类正是从其在自然界中生存法则获得发明灵感，而且还不断被运用人类所独有的思维和设计能力模仿生物，制造各种军事仿生装备。如：从鱼儿在水中能自由活动的本领发明了船和军舰，从鸟儿能在天空中自由飞翔发明了飞行器和飞机，从蝙蝠会释放出一种超声波发明了雷达，从苍蝇嗅觉器官的结构和功能发明了小型气体分析仪，从海豚能在水中发出一种确定讯号探寻食物发明了声纳，从贝壳坚不可摧的外壳硬度发明了坦克，从变色龙身上发明了伪装衣、隐形衣，等等。有的国家军队还喜欢用动物给武器命名，尤其是美军更青睐用猛禽给海空军武器装备命名，如美军“全球鹰”无人侦察机、F-15“鹰”式战斗机、F-16“战隼”战斗机、F-117“夜鹰”轰炸机、UH-60“黑鹰”直升机和“鹰眼”预警机，“游隼”护卫舰、“小鹰”号航母，“猎鹰”核导弹、“猫头鹰”导弹，等等。除美军之外，其他国家军队也模仿美军以猛禽命名的武器也有上百种。由此可见，人类军事武器的发明总是与仿生学存在着千丝万缕的关系，源于自然界中生存的各种动物机理。

仿生学助力纳米微型无人机像鸟

仿生学的研究内容十分丰富、奥妙无穷，因为生物界本身就包含着成千上万的种类，它们具有各种优异的结构和功能供各行业领域去研究、去探索。军事领域也不例外。

外军运用军用仿生学原理，结合参照生物学、医学、物理学、化学、数学等众多学科的知识，把生物界中各种各样动物的特征作为研究对象，模仿生物系统的结构和功能，建造军用仿生技术系统，不断改进现有武器装备技术性能。目前，军事科研人员因受到鸟类和昆虫生物学特性的启发，通过运用仿生学、工程学、化学和生物学等方面知识研制合成材料，创建了一种合成系统，探索发明被用于侦察监视、空中行动及战场态势感知等领域的仿生微型飞行器，实现和昆虫一样的操作特性，能像蜜蜂一样在空中盘旋，像蜘蛛一样爬行，像蛇一样悄悄逼近没有任何防备的目标物，甚至还能像鸽子一样在空中盘旋，毫不引人注意地停落在输电线上，偷偷利用相机监视目标。军事科研人员基于飞蛾生物传感器的器件性能，观察到飞蛾并不会扑向有毒气体，于是科研团队小心翼翼地取下了一只普通鹰蛾的“生物传感器天线”，并将其安装在微型无人机主板上，为其配备能像蛾子等昆虫一样精细的化学传感器，让其变得耳聪目明。

早在2007年，在一次反战示威活动上空盘旋着一群奇怪的飞行物，这招致使游行示威人们对美国政府涉嫌秘密研发昆虫无人机的怀疑。尽管美国官方的否认以及昆虫学家解释是蜻蜓的说法，都未能平息人们的种种猜测。一年后，美空军基于昆虫结构力学可以设计微型飞行器的原理，研制出能在战场上空像昆虫一样大小、空中盘旋的执行侦察任务的间谍“大黄蜂”无人机，并可飞入建筑物中进行拍照、录音，甚至还能袭击抵抗分子和恐怖分子。有报道称，美军研发飞行技能类似于昆虫或小鸟、用于城市作战的遥控无人机，重量很轻，在城市中的最高速度将达到每秒20米，无需与操作员直接联系，也不用GPS导航，就可以在狭小空间内飞行执行侦察任务。RQ-4A“全球鹰”是一种装备了合成孔径雷达的全天候喷气式无人侦察机，能模仿鸟类或昆虫、爬行类动物的外形，栖息到房间内部传回信息。美军的“大鸦”和“美洲狮”无人机被设想成为一种小到可以由士兵放在背包里携带的垂直起降飞行器。其与直升机相似的结构，使士兵可以俯卧在地面情况下发射这种无人机。近日，美空军研究实验室宣布正与一家科技公司合作，研制一款可以像鸟或昆虫一样扇动翅膀，实现“昆虫般的机动性”，用于21世纪战场的微型无人机。

外军也一直在对纳米+仿生微型无人机的设计方案进行研究，制造有虫子的眼睛，蝙蝠的耳朵，鸟的翅膀，甚至还有蜜蜂的绒毛等仿生纳米无人机，以感知生物、化学和核武器。据说，纳米微型飞行器可以分为固定翼、旋翼及扑翼式三种。单人手动即可发射，可以作为一个口袋大小的侦察单位，整个机身加上载荷的重量与一瓶矿泉水相差无几，非常小巧轻便。这不，一款像个人口袋大小的“黑蜂”纳米隐身无人机，让美军士兵能够立刻获得从空中进行观察的强大能力。据说，该机可以放在手掌上，全长仅有16.7厘米，重量约为28.3克，最快飞行速度是每小时22.5千米。用旋翼叶片飞行时，敌方很难发现，即使发现也还以为是小孩玩具或昆虫从头顶飞过，此时该机的热成像和日间图像捕捉器把侦察到信息实时传送给使用者。美军利用智能系统借助输电线路发出的磁场，为纳米微型无人机寻找最理想的充电地点，让无人机从电缆和其他能源上“偷”电，这样其就能持续执行数天甚至是数周任务。2011年，美国航空环境公司推出一款名为“纳米蜂鸟”的扑翼式无人机，外形酷似蜂鸟，翅膀像纸一样纤薄，每秒钟能拍打20至40次。通过改变翅膀的角度和形状对飞行姿态进行调整，它在空中的盘旋时间能超过11分钟。这个小巧的“蜂鸟”身上安装有微型摄像机和遥控装置，可以从窗户或其他小开口飞进飞出，用于室内外侦察。美军还研制出一种“纳米蜻蜓”，翼展仅有5厘米，最高飞行速度为每秒15米，可以连续飞行15分钟。机上安装有电子元件、电池、摄像机、控制器等。

英国开发一种“虫子”微型无人机，并向英陆军交付了首批30架。作为试验的一部分，英陆军已对其进行了测试。“虫子”是一种微型无人机，重196克，相当于一部智能手机的重量，电池续航时间为40分钟，续航里程为2千米。它外形尺寸很小，难以被肉眼发现，甚至能在时速超过80千米的强风中飞行，自动为部队提供视频更新图像。

如何活捉仿生微型无人机

随着5G、战争云、AI（人工智能）技术不断被运用于军事领域，无人机感知认识、分析判断、自主决策能力不断提升，有人与无人机一体化作战并不遥远，无人机将实现由侦察监视照相向人为控制、自主决策、自主打击转变。可以预测，未来仿生微型无人机像鸟一样飞行，不仅可以执行低空侦察监视任务，而且还可以通过简易装置对要害目标投放炸药。也可以像老鹰一样携带小型威力大的杀伤性攻击弹药，对预先人为选定或临时发现目标进行遥控或自主打击。今年6月27日，美国对位于伊拉克和叙利亚边境的建筑物进行了空袭。今年4月以来，伊朗支持的民兵组织对美国和联军部队在伊拉克的设施发动了至少5次无人机袭击，还对美国和联军部队发射了火箭弹。6月27日凌晨，印度查谟空军基地接连发生两起爆炸，造成建筑物轻微损坏。事后调查发现，爆炸是由无人机投下的炸弹所致，“利用无人机对印度国防机构发动攻击尚属首次”。

针对未来无人机如同昆虫大小进行飞行侦察、察打一体的特点，可以采取以下反微型无人机战术手段：

1.“老鹰抓小机”。从古至今，人们利用猎鹰捕猎其他动物。现在，无人机正成为猎鹰进行捕猎的新目标。老鹰也叫鸢，是小型猛禽，雄鸟体长21~54厘米，雌鸟体长64~91厘米，雌鸟比雄鸟大。老鹰性情凶猛，嘴呈黄色，上嘴弯曲，脚强健有力，趾有锐利的爪，翼大善飞。基于此，外军开始玩起“老鹰抓小机”的游戏训练。2015年，荷兰军队开始使用秃鹰拦截无人机后，其他国家军队开始看到这些秃鹰翅膀的独特优势。2017年2月10日，在法国西南部的蒙德马桑空军基地，法军开始训练具有凶猛的捕猎能力的老鹰捕捉非法飞行的无人机。2月24日又有报道说，2015年巴黎发生的恐怖袭击事件后，法空军自2016年以来一直在蒙德马桑空军基地训练4只金雕来拦截和摧毁具有恐怖威胁的无人机。为保护这4支老鹰免受无人机螺旋桨片和可能绑在无人机上的爆炸装置的伤害，法空军设计了用皮革和凯夫拉尔纤维制成的爪套来保护鹰爪。

2.布设空中陷阱。根据微型无人机基地和重要保卫目标的位置，研究微型无人机出动的主要方向、时机，并针对其活动高度、探测能力，在其可能的活动空域上空，设置阻塞气球、伞系钢缆，抛射空中雷弹，堵塞无人机航路或通过飞机布设雷障和火箭抛射地雷、发烟罐、钢球弹等，给微型无人机布设空中陷阱。在被保护目标的上空、敌无人机预先航路上抛射防御气球，遵照无线电遥控的指令，打开备用气瓶，氢气自动进入气球，使气球迅速上升到敌无人机飞行高度。几个气球为一组，彼此间隔适当，便能筑起一道空中的屏障，一旦敌微型无人机进入了这个区域，无疑就像进入了一个预设的陷阱一般。五角大楼的新兴技术研究部门完成了一种反无人机系统的测试工作，这种系统可以将一连串的飘带射向飞行中的微型无人机，从而让其坠落。

3.无人机反无人机。美国国防部高级研究计划局正在寻求通过各军种的采购计划将一项反无人机技术转移到名为“机动部队防护”的项目中，旨在利用小型无人机抵御无人机对军事基地或对车队的入侵。该系统利用X波段雷达进行探测，能够自动检测和识别潜在的威胁，然后发射多种不同的小型无人机，包括多旋翼无人机和固定翼无人机，采取发射飘带拦截方法，从而破坏敌方微型无人机的飞行状态。前不久，美空军成功进行无人机发射小型无人机试验，XQ-58A“女武神”无人机使用弹舱中安装的“通用发射管”将ALTIUS-600小微型无人机发射出去。此外，有报道说XQ-58A“女武神”无人机也可发射AGM-176“狮鹫”空地导弹、GBU-44“蝰蛇打击”小型制导炸弹和GBU-69/B小型滑翔弹药。

4.用简易编织网活捉无人机。俄军研制一种绰号为“飞网”的反无人机装备，由简易编织网和小型无人机组成。在使用时，俄军无人机将编织网悬挂于机体下方，与已被俄军侦测到的敌方无人机相向而行，用编织网在空中截停并“捕捉”敌无人机，从而达到拦截效果。该系统成本低廉，组装难度低，却在拦截小型无人机的行动中可产生奇效。

5.干扰通信链路。通信链路是无人机系统操纵的主要途径，也是无人机的薄弱环节，因此无人机系统对电磁波干扰非常敏感，一旦受到干扰，就会导致产生错误的控制指令，致使其无法执行任务，甚至可能失控坠机。美军RQ-170“哨兵”无人机被伊朗捕获，其可能是在伊军装备的俄制电子战系统干扰下被“迫降”的。俄罗斯曾向伊朗提供的一批新型电子战设备，是由电子压制设备和被动侦察设备构成，主要用于侦察机载雷达和“空对地”武器上制导雷达设备产生的电磁辐射。此外，该系统却有能力侵入对无人机实施控制的无线通信线路，从而干扰对此类装备的远程控制。针对目前无人机还未完全达到自主飞行能力，多数还需要通过地面控制站进行无线电传输、实时遥控和获取战场信息的特点，可利用火箭发射可控定向干扰的空中雷群、金属丝、箔条等，对无人机实施电子干扰；发射红外诱饵弹，并使弹体爆炸后红外诱饵的分布呈现出防护目标的红外辐射特征，欺骗无人机机载的红外成像制导系统，使其侦察监视假目标。