无人机

无人机（Unmanned Aircraft）是由控制站管理(包括远程操纵或自主飞行)的航空器。^[1]无人机从英文上还有Unmanned Aerial Vehicle（UAV）、Drone、Unmanned Aircraft Systems（UAS）、Remotely Piloted Aircraft（RPA）等名称，UAV是无人驾驶飞行器的英文简称，Drone是指需要飞行员远程遥控飞行的无人机；而UAV是有一定自主飞行能力的无人机；UAS是指无人机以及与其相关的遥控站(台)、任务载荷和控制链路等组成的系统，RPA则是从无人机飞行员角度，强调无人机是一种被飞行员控制的“远程遥控航空器”。^[2][1]

最早的重于空气的无人飞行器，是美国航空先驱塞缪尔·皮尔庞特·兰利制造的双螺旋桨动力无人实验飞机，于1896年5月6日实现首飞。^[4]1917 年世界上第一架在无线电控制下飞行的动力无人机在英国皇家空军阿帕文空军基地被成功发射。^[3]第二次世界大战结束以后，美苏在无人机研发领域开展了激烈的较量。美国瑞安公司生产的“火蜂” 系列无人机是当时产量最大的无人机。1957 年，苏联图波列夫设计局研发出了一款 “鹞”式超音速无人机。此后，图波列夫设计局又先后研制了“鸢” 式无人攻击机和“雨燕”无人侦察机，都批量装备了苏联空军。^[5]阿富汗战争在无人机空中作战发展过程中具有里程碑意义。美军“捕食者”无人机被用于战略战役战术各个层面。^[6]21世纪10年代以来，无人机开始大规模进入消费类电子产品和专业工具领域，呈现出巨大的应用潜力和商业价值。^[7]2022年2月爆发的俄乌冲突，已经成为人类史上最大规模的无人机战争，双方投放无人机的数量超过4000架。^[8]但是无人机发展也面临军用作战存在伦理困境^[9]，民用飞行监管困难^[10]以及侵犯公民隐私等问题和挑战。^[11]

按使用领域分，无人机可分为军用、 民用和消费三大类；按外观特征或技术分，无人机主要分为固定翼无人机、 无人直升机、 多旋翼无人机和扑翼机。^[12]按质量大小分，无人机可分为微型无人机、轻型无人机、小型无人机以及大型无人机。^[13]无人机未来的技术发展主要在智能自主控制、隐身性、通信、小型化、新结构、提升动力系统等几个方向。^[14]

无人机技术本质上是机器人技术向空中的延伸，而对机器人技术的渴望却是一个历史久远的人类诉求，隐含于人类对生命奥秘的探求。同时军事需求在“空中机器人— 无人机技术”的发展历程中扮演了重要的角色。^[15]现代意义上的无人机，起始于 1917 年英国研制的第一架无人靶机，鉴于当时科技水平限制，未能在军事上产生突破性影响；但 21 世纪以来，随着计算机、控制、通信、动力、材料等科技领域的发展突破加上多次战争应用，无人机对军事的重大影响已经显现。无人机系统经过了长期的发展进步，对现代战争的影响正由小变大，并逐步显现出革命性的作用。^[16]同时在21世纪10年代以来，无人机开始成为重要的消费类电子产品和专业工具，开始和百姓生活、生产制造有了联系，在农业、 测绘、 能源、 安防、 救援、 物流等领域已经初步显现出了 它的实用价值。无人机发展 100 多年来， 首次获得如此巨大的关注， 也是无人机从军用转向民用以来， 首次呈现出巨大的应用潜力和商业价值。^[7]

最早的无人机可以追溯到1849年，当时奥地利使用气球投放携带定时引爆的炸弹来攻击威尼斯。^[17]此外在19世纪60年代的美国内战期间，至少有两个携带炸弹的无人驾驶气球专利出现。其中路德·C·克罗威尔发明了蒸汽机为动力的无人驾驶气球，而查尔斯·佩利发明了自动投放炸弹的热气球装置。^[18]

最早的重于空气的无人飞行器，是美国航空先驱塞缪尔·皮尔庞特·兰利制造的双螺旋桨动力无人实验飞机，于1896年5月6日实现首飞。^[4]

1898 年11月8日，尼古拉·特斯拉获得了无线电控制船舶的专利。特斯拉在1898年一次电气展览会上公开展示了使用无线电控制的船。这艘船配有天线，可以接受特斯拉遥控器发射无线电波，通过船上的无线电相干器装置接收，将无线电波指令转化为船上螺旋桨的机械运动。^[19]

1914年， 在第一次世界大战期间，英国开始研制一种用无线电操纵的可以自行飞到目标上空投放炸弹的小型飞机。该项目由英国科学家阿奇博尔德·洛负责， 最终于1917 年在英国皇家空军阿帕文空军基地被发射成功，成为世界上第一架在无线电控制下飞行的动力无人机。^[3]

1909 年，美国发明家埃尔默·斯佩里发明了“陀螺仪”，该装置通过测量飞机的旋转速度，稳定其飞行方向。1917年美国海军资助的发明家皮特·休伊特和斯佩里发明了能使飞机保持平衡状 态向前飞行的自动陀螺稳定器。随后他们把自动陀螺稳定器和无线电遥控装置安装在N-9型教练机上，制造了人类首架能自动飞行的无人机“休伊特-斯佩里自动飞机”，但不具备回收功能。随后，美国发明家查尔斯·凯特林设计了一种更先进的无人驾驶飞机，被称为“凯特琳虫”。^[3]

20世纪20年代，英国阿奇博尔德·蒙哥马利·洛研制的 “喉” 式单翼无人机成功试飞。这款无人机为无线电控制发射，可在自动驾驶仪的控制下按照预定路线和高度飞行，能携带114千克炸药， 航程超过480公里。 “喉” 式无人机的问世在当时曾引起极大轰动。^[20]

1932年，英国为了用于防空训练需要研制一种逼真的高射炮飞行靶机，这种靶机可以在炮手面前来回飞行，然后在被击中的情况下还能降落回收并重复使用，最终英国研制了德哈维兰 DH-82B 女王蜂型无人靶机。这是世界上第一种全面生产、全尺寸、可重复使用的无人驾驶飞机。1935年美国海军航空局任命德尔马·法尔尼 中校开始研制类似的装备。法尔尼将这种无人机称为“Drone”，Drone的本意是“雄蜂”，意指无人机像雄蜂听从蜂后命令一样，只能忠实执行人类的命令。^[21]

第二次世界大战爆发后， 军事上对无人靶机的需求激增。 由电影明星雷金纳德·丹尼等人创建的无线电飞机公司是当时风头最劲的无人靶机生产商， 制造了数以千计的靶机供美军使用。其中OQ-2A 靶机 984 架、OQ-3 靶机9403 架、OQ-13靶机 3548 架。后两种靶机均安装上了大功率的发动机，飞行速度可达每小时 225 公里，飞行高度达 3000 米。在第二次世界大战中，美国陆军航空队曾大量使用无人靶机，并在太平洋战场上使用过携带重型炸弹的活塞式发动机无人机对日军目标进行轰炸。战争期间，美军还打算将报废的 B-17 和 B-24轰炸机改装成携带炸弹的遥控轰炸机。驾驶员先驾驶这种遥控轰炸机至海边，然后跳伞脱身，遥控轰炸机则在无线电的遥控下继续飞行，直至对目标进行攻击。可惜由于所需经费巨大，操纵技术过于复杂而被放弃。^[22]

第二次世界大战结束以后，美苏在无人机研发领域开展了激烈的较量。美国瑞安公司生产的“火蜂” 系列无人机是当时产量最大的无人机，在数十年中派生出各种改型，包括无人靶机、无人侦察机、无人电子对抗机、无人攻击机、多用途无人机等。“火蜂”无人机既可以从地面起飞，也可以从空中载机上发射，甚至可从航母上起飞。在朝鲜战争和越南战争中，美 国军方曾频繁出动“火蜂”无人机， 对敌方目标进行空中侦察。越南战争中美国出动的无人机多达 3500 余架次，用于空中侦察、信 号转发、无线电电子战、施放假目 标等，战损率仅为 4%。1957 年，苏联图波列夫设计局研发出了一款 “鹞”式超音速无人机。此后，图波列夫设计局又先后研制了“鸢” 式无人攻击机和“雨燕”无人侦察机，都批量装备了苏联空军。^[5]

冷战期间以色列也是无人机快速发展的国家。1973 年“赎罪日”战争后，以军开始了无人机技术的发展，技术不断进步。在1982 年 6 月的贝卡谷地战役中， 以色列军队各型无人机参与了战斗，包含吸引火力的电子诱饵无人机，截获无线电信号的电子侦察无人机以及战场评估侦察的照相。^[23]

随着电子技术、材料技术及空气动力学等技术的发展，从20世纪90年代起，无人机逐渐向小型化、信息化和轻量化发展，用途也越来越广泛。^[5]

海湾战争中，美军的先锋无人机被美陆军、海军 、海军陆战队广泛运用。美军共6个“先锋”无人机中队，累计执行522架次飞行任务，总飞行时长1683小时，为美军夺取战场信息优势发挥了重要作用。科索沃战争中无人机被广泛用于执行空中侦察、战场监视、电子对抗、战果评估、目标定位、营救行动和心理战等多种任务。美军捕食者无人机利用其多频谱目标指示系统，为地狱火导弹和其它激光制导弹药提供包括目标捕获、跟踪、测距和指示等，为无人机察打一体、多无人机协同积累了初步经验。^[6]

阿富汗战争更在无人机空中作战发展过程中具有里程碑意义。美军“捕食者”无人机被用于战略战役战术各个层面，执行预警、侦察、打击、通信、评估等多种任务，由其实施的“定点清除”更成为“网络中心战”的典型样式。^[6]

2015年左右，由于无人机各种传感器成本大幅度降低，民用消费级无人机开始大规模进入市场，网络上甚至可以买到两百元还带摄像头的“玩具级”无人机，充电两小时只能飞五分钟。同时相比消费级无人机，针对行业应用的民用工业级无人机也开始稳定增长。民用工业级无人机在续航时间、对抗恶劣气候环境、工作稳定性、载荷的专业性上都要强于消费级无人机。^[24]

随着反无人机技术的不断发展，无人机在战场应用中面临更多威胁和风险，相对于昂贵的中大型察打一体无人机，更廉价、性价比更高的中小型察打一体无人机成为更多国家的选择。^[25]在2020年的纳卡冲突中，阿塞拜疆装备的土耳其制造的TB-2 察打一体无人机表现突出。在此次冲突中，阿塞拜疆对亚美尼亚的攻击有75%以上是由无人机完成。^[26]

2022年2月爆发的俄乌冲突，已经成为人类史上最大规模的无人机战争，双方投放无人机的数量超过4000架。乌克兰的TB-2察打一体无人机在危机初期成为主角，但后期经常被俄军击落。但俄军也没有数量足够的察打一体平台。而在战线相对稳固后，民用消费级无人机“民转军”，成为双方侦察、校射的主力，甚至能投掷简易弹药。此外自杀式无人机/巡飞弹在乌克兰战场的规模性使用超出以往任何一次冲突。美国与欧洲国家已向乌提供超过1500架自杀式无人机。俄罗斯使用的主要是“柳叶刀”和从伊朗引进的“见证者”自杀无人机。^[8]

截至截至2023年底，中国已有超126万架无人机，同比增长约32%。2023年，中国的民用无人机累计飞行超2300万小时。中国民航局已批准建立民用无人驾驶航空试验区17个、试验基地3个，覆盖城市、海岛、支线物流、综合应用拓展等场景。^[27]

按使用领域来划分：无人机可分为军用、民用和消费级三大类。军用无人机对于灵敏度、飞行高度速度、智能化等有着更高的要求，是技术水平最高的无人机。^[28]

民用无人机一般对于速度、升限和航程等要求都较低，但对于人员操作培训、综合成本有较高的要求，因此需要形成成熟的产业链提供尽可能低廉的零部件和支持服务，目前来看民用无人机最大的市场在于政府公共服务的提供，如警用、消防、气象等，占到总需求的约70%，新增市场需求可能出现在农业植保、货物速度、空中无线网络、数据获取等领域。^[28]

消费级无人机一般采用成本较低的多旋翼平台，用于航拍、游戏等休闲用途。^[28]

按技术角度划分：无人机可分为分为固定翼无人机、无人直升机、多旋翼无人机、无人伞翼机、扑翼式微型无人机。固定翼无人机靠流过机翼的风提供升力，起飞的时候需要助跑，降落的时候要滑行，特点是续航时间长、飞行效率高、载荷大。^[29]

无人直升机靠一个或者两个主旋翼提供升力。优点是可以垂直起降，续航时间和载荷能力中等，结构比较复杂，操控难度较大。^[29]

多旋翼无人机由多组动力系统组成的飞行平台，常见的有四旋翼、六旋翼、八旋翼甚至更多旋翼。多旋翼机械结构非常简单，动力系统只需要电机直接连桨就行。优点是机械简单，能垂直起降，缺点是续航时间最短，载荷小。^[29]

无人伞翼机是一种用柔性伞翼代替刚性机翼的飞机，伞翼可收叠存放，张开后利用迎面气流产生升力而升空，起飞和着陆滑跑距离短。^[29]

扑翼式微型无人机从鸟类或者昆虫启发而来的，具有可变形的小型翼翅。它利用肌肉一样的驱动器代替电动机。^[29]

按质量大小分类：无人机可分为微型无人机、轻型无人机、小型无人机以及大型无人机。微型无人机是指空机质量小于等于7公斤，轻型无人机质量大于7公斤，但小于等于116公斤，空速小于100公里/小时，升限小于3000米。小型无人机，是指空机质量小于等于5.7吨的无人机。大型无人机是空机质量大于5.7吨的无人机。^[13]

大型无人机：常规动力长航时无人机气动布局主要有：V尾布局(如“全球鹰”无人机)、双尾撑布局(如“苍鹭” 无人机)、可变后掠翼布局、边条翼布局和联接翼布局等。由于长航时飞行要求机内储油量大，因此需要高升力、高升阻比、低雷诺数翼型优化设计。^[30]

中型无人机：中型固定翼无人机大多采用双尾撑布局，不但便于拆装和机动运 输，还便于加装各种任务载荷，尤其是挂装电子战载荷各种频段的天线，能够满足无人机多任务载荷集成作 战的使用需求。 另外，发动机和螺旋桨一般在飞机重心之后并接近重心，提高了无人机俯仰和偏航控制响应的敏捷性。中型固定翼无人机气动布局形式还涵盖鸭式布局、V 尾隐身布局等多种非常规布局形式。在机翼翼型和安装位置方面，中型无人机为了获得更大的航时，多采用高升阻比、低翼载荷的机翼设计和上单翼安装布局，确保无人具有良好的滑翔性能。 上单翼安装布局对机身产生的干扰阻力均小于中单翼和下单翼产生的干扰阻力，并且上单翼布局机翼下更容易挂载任务载荷。^[31]

小型无人机：供单兵使用的小型固定翼无人机主要为连、排一级的作战单位，提供方圆十几公里以内的侦察服务，主要基本功能是实现直线平飞、按航路点飞行等，因此其纵向平面的性能十分重要，对小型无人机在纵向平面提供稳定性和操纵性的主要部件是水平尾翼。小型固定翼无人机水平尾翼设计上需要重视的问题，就是要平衡平尾面积和平尾距机翼的距离，既能有较高的控制效率，还能减少阻力。^[32]另外小型固定翼无人机的设计是在给定巡航速度的前提下尽可能实现最大的航程或航时，而且小型无人机携带动力能源，因此要提高机翼的升阻比，设计合理的机翼剖面气动外形使小型无人机获得最优良的气动性能。在较低雷诺数下有较高的升阻比，具有低速飞行的良好性能。^[33]

无人直升机构型多样化发展,有单旋翼带尾桨式、共轴式、涵道/螺旋桨式、复合机翼/旋翼式、倾转旋翼式等,重量从几十千克到几千千克，任务载荷和续航能力不断提升。^[34]无人直升机可分为前机身、中机身、后机身三段。前机身用于主用用于安置任务设备、机载电源、机载飞控设备、电台等。由于前机身主要承载自身结构与机载设备的重力与惯性力，以及较小的气动力，受力相对较小，较为简单，采用桁架式结构。机身中段有发动机、旋翼传动装置及操纵系统、主起落架、燃油箱等，主要采用半硬壳式结构。后机身有尾桨的传动装置及操纵系统，一般采用夹层结构。^[35]

与大型固定翼无人机不同，多旋翼无人机适合低雷诺数范围内飞行。一方面，空气粘性增加，阻力系数增大，容易出现分离流动; 另一方面，各旋翼之间的流场相互耦合，气动性能显著改变。再加上非定向来流的影响，旋翼系统的控制性能会出现更大程度的偏差。^[36]四旋翼飞行器，它的四个旋翼呈十字形结构或者 X 型交叉分布，相邻的两个旋翼的旋转方向相反，通过正反桨结构可以抵消反扭力矩从而达到平衡，四旋翼飞行器主要是通过改变 4 个电机的转速来调节旋翼转速，从而旋翼升力产生变化实现对飞行器的控制。六旋翼飞行器可配置的气动方案主要是单层布局六旋翼飞行器。它与四旋翼飞行器相比，多了两个旋翼，稳定和抗风等性能均要优于同等配置的四轴飞行器。八旋翼飞行器具有多种构型，有的是有4个旋翼轴，每个轴上上下两个旋翼旋转方向相反，与四旋翼无人机相比具有更强的稳定性和更大的载重量。主要缺点是上下旋翼之间存在较强的气动干扰，影响了多旋翼飞行器的气动效率。而八轴八旋翼无人机，优点是具有更大的载重量和抗干扰能力，缺点是飞行器外形面积大，前飞效率低。^[37]

垂直起降方式：固定翼垂直起降无人机兼具固定翼无人机和旋翼无人机优势，既能像固定翼无人机一样水平高速飞行，又能像无人直升机一样垂直起飞、悬停、降落。这类无人机一般包括带机翼倾转涵道风扇动力装置、倾转旋翼动力装置、复合式动力装置、停转旋翼动力装置。机翼倾转涵道风扇动力装置优点是结构更加紧凑，且防撞性能好、 噪声低、缺点是速度慢无法携带大量载荷。倾转旋翼动力装置缺点是结构复杂、风速较大的场景下起降操控难度大。复合式动力装置优点是构型简单，实现难度小，缺点是“死重”问题最严重、效率低下。停转旋翼动力装置优点是没有死重，但缺点是研制难度极大。^[38]

常规跑道滑行方式：一般使用吸气式发动机，包括两冲程活塞发动机、四冲程活塞发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡喷发动机和涡扇发动机。^[39]

最大起飞质量1吨以上的无人直升机，一般采用涡轴发动机作为动力装置；而1吨以下的无人直升机，动力装置则包括涡轴发动机、汽油活塞式发动机和转子活塞式发动机。在起飞重量低于700公斤以下的无人直升机，活塞式发动机效率高于涡轴发动机。未来1吨以下的无人直升机动力装置还将应用重油活塞式发动机和纯电 / 混合电推进动力系统。^[40]

多旋翼无人机动力装置主要包括电动机或者内燃机。电动机或者内燃机，负责将电能或者化学能转化为机械能。螺旋桨是直接产生推力的部件。内燃机动力系统由活塞式航空发动机、燃油供给系统、电喷系统等组成。内燃机动力优点是续航时间长，但长期工作稳定性差，维护成本高。电动机动力系统由电机、电子调速器、电池等部分构成。电动机动力系统优点是换电效率高、体积小重量轻，但是缺点是续航时间短。^[41]多旋翼无人机动力装置未来还包括燃料电池锂电池混合动力系统和油电混合动力系统。燃料电池混合动力是一种直接将燃料的化学能转化为电能的动力形式。而油电混合动力系统是由一台油机驱动主螺旋桨并通过带传动驱动发电机转动发电，通过稳压和整流为电池充电，电池驱动机载设备和控制电机转动实现飞行器飞行。^[41][42]

军用侦察类无人机光电载荷多采用可见光、红外、激光等多传感器形式，可以实现多数据/多种功能融合的目标。可见光传感器可以给使用者提供直观的目标物体表面景像，工业监控摄像头就完全可以达到军用的标准。微小型载荷基本采用非致冷型长波红外探测器，而中大型载荷则采用斯特林致冷的中波红外平面传感器。中波红外可以有效表现物体热特征而广泛应用于夜间侦察。随着精确打击的需要，激光测距和目标指示也成为光电载荷的重要功能之一。无人机搭载光电载荷的是稳定平台，稳定平台是精密角速率陀螺感知外部干扰振动，采用多个高精度高速电动机联合驱动若干组框架，实现框架自控平稳，从而使框架中的传感器及照射器稳定。先进的光电载荷稳定平台均采用光纤陀螺。在框架类型方面，主要分两框架、四框架、五框架等几类，一般框架越多，质量越大，稳定精度越高。^[43]

此外大型的军用无人机还搭载有合成孔径雷达（SAR）用于遥测侦察。无人机搭载合成孔径雷达的优势包括：能全天时、全天候工作；远距离、高分辨成像能力，比一般光电载荷探测距离更远；快速机动的响应能力，无人机载 SAR 遥测系统升空时间短， 能在短时间内获得遥测结果；自动目标识别能力；成本低廉。^[44]

攻击类无人机可同时装载监视侦察类和武器类任务载荷，武器类任务载荷主要包括小型机载精确制导武器、反辐射超小型制导武器、自动纠风偏撒布器，未来可能会搭载大功率定向微波、固态高能激光武器等能量型武器。^[45]

民用无人机传感器载荷主要包括：光学相机、多/高光谱成像仪、激光雷达扫描仪、热红外成像仪和合成孔径雷达。光学相机仍是目前获取数据的主要手段，适用于航空摄影和大比例尺测绘工程。多光谱/高光谱传感器多用于农业和林业调查。各种轻小型激光雷达传感器产品开始商业化并被用于无人机上，主要用于电力巡线、林业调查等行业应用。无人机上使用合成孔径雷达系统还相对较少，主要是低于5公斤的微小型无人机载SAR系统较少。民用无人机传感器的设计正在向集成化、多任务、标准化、模块化、开放式架构发展。光学相机、成像光谱仪、激光雷达等多类型遥感载荷集成、协同工作是未来发展方向。^[46]

除了传感器之外，民用无人机在农业消防等领域也有载荷投放技术。例如在无人机航空植保上，就涉及到精准施药喷雾的问题，一般要使用专业的施药喷嘴直径、施药角度、施药系统压力。^[47]另外在消防领域，无人机还能够携带水炮或者投放灭火剂来进行辅助灭火。^[48]

战场通信是军用无人机作战的关键，也是无人作战平台走向智能化的基础。目前，无人作战平台通信方式主要有三种：一是地面通信中继，二是空中通信中继，三是卫星通信中继，这三种通信方式都能有效完成通信任务，但无法满足未来基于蜂群或分布式作战任务的无人作战模式。未来无人作战平台应该具备根据战场环境自主协同作战的能力，这意味着无人机具备智能自主通信能力，能够根据战场态势，自主优化组合智能决策。^[49]

无人机是通过通信用的无线信号来进行控制、指挥的。民用无人机一般使用遥控器控制固定翼无人机、 无人直升机与多旋翼无人机飞行。 不同类型的无人机，对应的遥控器功能也有所不同。 初期的遥控器需要架设天线， 通过无线电控制系统对无人机进行简单的控制， 现在可通过数字比例无线电控制系统进行控制。遥控器是通过无人机上的接收机来控制无人机的， 遥控器与接收机之间 进行信号传递， 并通过通信使其建立稳定的链接。无人机探测的数据、图像传输是通过通信系统来实现的，需要控制器与无人机之间有上行下行的数据链路。^[50]

军用无人机自主导航和飞行控制系统包括高性能运算与控制能力、高带宽互联互操作能力和高容错与环境适应能力。高性能运算与控制能力包括自主飞行航迹规划技术、智能辅助驾驶技术、空战决策技术、机体变化控制技术、高超声速气动弹性抑制技术；高带宽互联互操作能力包括舰载机自主着舰导引与控制技术、自主空中加 / 受油引导与控制技术、有人 / 无人协同引导与控制技术、多无人机自主任务规划技术、集群控制；高容错与环境适应能力包括健康管理与故障预测技术、碰撞检测与规避技术等。^[51]

民用无人机飞控系统通常由飞控板、飞控软件、传感器、舵机、数传电台、遥控器和地面站组成，其功能是控制无人机按预定航线飞行或是地面遥控进行飞行以完成预定任务。目前民用无人机主要使用高度集成空速传感器、三轴加速度计和角速度陀螺、数字气压高度计、磁力计传感器、GPS等传感器的飞控板，搭配商业或者开源的飞控软件，来控制无人机的舵机、通讯等系统，实现高度保持、空速保持以及 GPS导航飞行等基本自驾特性。民用无人机飞控系统未来发展方向是高可靠、 易操作、微型化、可定制和低成本。^[52]

起飞包括：跑道滑行起飞、外部装置垂直起飞、机翼增升装置或者发动机矢量推动的短距起飞、弹射起飞、车载起飞、空投释放、火箭助推起飞、手抛起飞、炮射起飞。^[53]

降落回收包括：起落架滑行降落、滑撬滑行降落、垂直降落、降落伞回收、撞网回收、气囊回收。^[53]

广域测绘与监测，能为军事决策者提供 关于敌人位置、资源和人员的实时信息。目标跟踪，可以全天候盘旋跟踪( 感兴趣的) 目标。化学、生物、放射、核和爆炸物探测，减少人员伤亡和永 久性健康损害的风险。近地侦察。在地形复杂的区域进行作战任务时，常采用无人机实施近地短程监视，以便观察建筑遮蔽、地形遮蔽、山丘拐角等处，为部队提供地区的情况和威胁的实时信息。^[54]

察打一体无人机可以及时向其所探测到的时间敏感目标发动攻击，不需要其他武器平台的支援，极大地提高了侦察信息的时效性和攻击的准确性。^[55]无人作战飞机能够实施对敌防空力量的压制作战，沿途清障，打通安全通道，为后续部队的进攻清除威胁性目标，同时对飞行途中出现的目标实施攻击，确保执行主要攻击任务的部队顺利实施攻击计划。无人作战飞机还能对弹道导弹基地、指挥控制中心等纵深战略目标实施精确攻击任务。^[56]

无人驾驶战斗机参与和主导夺取制空权作战是未来无人机作战研究一个重点任务。无人驾驶战斗机的优势是不考虑人身体承受过载，其飞行动作更加灵活，在进行空中格斗时优势明显。其次，无人战斗机体积相对较小，再加上隐身技术的运用，更难发现。但是无人驾驶战斗机只有使用比较完善的人工智能控制系统，才具备实用化的条件。^[56]

无人机空中加油技术的发展不仅能够有效提高无人机的作战效能，还能大幅改进有人机空中加油对接效率，是未来无人机发展的主要方向。美军空军实验室为其空中无人加油机设计了“三步走”的发展战略，第一步是“有人驾驶加油机—无人机加油平台”的空中加油试飞；第二步是“有人驾驶飞机—变稳定性飞行模拟器”的空中加油试飞；第三步是“无人机—无人机”空中加油试飞。^[57]2021年6月4日，美军进行了首次无人机空中加油测试。1架MQ-25为F/A-18F 超级大黄蜂试试空中加油。此次任务持续了约 4.5 小时，两架飞机进行了超过 10 分钟的多次加油对接，总共传输了147公斤燃油。^[58]

军用无人机在电子战中可以承担电子侦察、反辐射攻击、电磁诱饵等作用。无人机在电子战中的优势是续航时间长、隐身能力强。^[59]

无人机在军事物流配送可广泛用于平时、战时和非战争军事行动的物资保障任务，包括向偏远地区执勤部队和哨所提供末端保障物资运送、向担负作战任务的部队紧急投送大批量装备物资、在战场前沿地幅内使用无人机空投补给弹药油料、药品给养等紧缺物资、隐蔽支援特种部队敌后作战和紧急输送战损装备维修部件等。^[60]

近年来，随着无人机功能多样化和数量规模化， 蜂群概念应用而生，目标瞄准对陆对海和对空作战。无人机蜂群的优势是作战成本低、环境适应性强、去中心化等，但存在飞行速度慢、高空作战能力弱、续航能力弱、自卫能力差等弱点。^[61]

与地面摄影相比，无人机航拍具有超视距、远程遥控、便利灵活、机动性强等特点。一幅好的摄影作品除了好的主题和摄影记者过硬的技术功底外，还需要具备较好的拍摄条件——镜头的视角。无人机航拍打破了视角局限，能够自由灵活地进行前后、左右、上升和下降去选择最佳的拍摄角度，以达到作者想要表达的独特视角和有冲击力的画面。与传统航拍动用的直升机、动力三角翼、热气球相比，无人机航拍成本低到几乎可以忽略不计。另一方面，摄影无人机不仅起降的机动性超强，体积也远小于直升机，可进入以前直升机无法进入的地方。^[62]

无人机航拍在各种影视作品尤其是纪录片中也被广泛应用，特别适合获取公路、铁路、河流、水库、海岸线等带状地区航拍影像，在空中就可以实现全方位、立体化、多层次的拍摄，能展现大自然和历史人文的壮美。但目前无人机航拍也存在盲目追求角度，弱化人物情感的缺陷。^[63]

和卫星测绘的方式相比，无人机遥感测量具有更高的测绘精度，同时期还可以给用户带来更准确地测量信息， 测绘所需的成本不高。无人机测绘，主要工作的内容就是野外像控点布设及测量、获取测区影像数据、数字测图等等。在进行测量时，无人机可以高效地得到具有较高精度的低空影像，提高了小面积低空摄影测量的精确性。此外，无人机有较高的适应性，可以在许多人力不能够到达的区域开展工作，对于飞行条件和起降地形页没有特殊要求。无人机利用所装设的彩色数码摄影机及数码相机等的设备，可以高效收集到地表影像，同时在此基 础上生成三维可视化数据，从而确保工作人员在开展地形图测绘工作的过 程中能够有充分的数据支持。除此之外，无人机测绘还可以实现和卫星遥感技术、航空测绘技术以及地面监测技术等不同领域的协同作业。^[64]

随着行业的发展，国内外无人机物流已从测试阶段进入试运行阶段。国内外主流的小型配送无人机航程在25公里以内，在来回均负载的情况下，配送无人机的单程航程只能控制在 12公里左右，载重不超过 15公斤，主要针对终端物流。无人机主要采用锂聚合物电池作为主要的动力，为了减轻起飞重量无法携带大容量电池。无人机的续航时间和载重限制了物流无人机的应用范围。无人机进行物流配送时所配送的货物的体积、重量、目的地都有特定的要求。无人机进行物流配送容易受天气影响。^[65]

无人机在应急救援中的应用包括：城市消防救援、森林防火灭火、野外走失救援、自然灾害救援等。在城市消防救援方面，无人机可快速构建立体监控体系，第一时间深 入火场中心区域获取信息，协助消防员准确识别起火点和高温区域，同时可根据需要还可使用无人机精准投掷灭火弹，实现灭火救援。森林防火灭火方面，无人机可利用空中视角快速感 知火场全局态势，获取火线位置分布情况，使用热成像相机快速识别并定位火情，在发生风向突变、林火爆燃等危急情况时及时撤离。在野外走失救援方面，无人机搭载高清多倍变焦镜头可实现短时间搜索大面积区域。在夜间、浓雾，或密林区域，无人机搭载热成像仪能突破光线限制，实现全天候作业，为拯救生命争取宝贵时间。在自然灾害救援方面，无人机不受复杂地形、恶劣天气影响，为搜救工作快速提供现场信息，协助地面指挥快速部署救援工作，最大程度确保最佳救援时机。针对灾区“三断”情况，通过融合空中组网、高点中继等技术，实现图像、语音、数据上下贯通横向互联。无人机可携带应急通信基站， 稳定悬停于灾区上空，为灾区提供良好的信号覆盖。^[66]

无人机遥感技术应用涵盖陆地的土地覆盖及植被变化、土壤侵蚀和地面水污染负荷产生量估算、生物栖息地评价及保护 、工程选址和防护林保护规划及建设、海洋及海岸带生态环境变迁分析 、海上溢油污染等的发现和监测、林业的现状调查与变化监测、城市的规划与环评分析、大气环境中的大气污染范围识别与定量评价、重大自然灾害的评估与侦察等，几乎覆盖了整个地球生态系统 。^[67]

无人机在农业中的具体应用包括空中植保、评估农作物产量、 监测农业环境、 监测土壤湿度、科学灌溉。空中植保技术是指在无人机上搭载相应农药，对大范围作物进行喷洒，实现了喷药、喷粉机的超微化操作，工作效率高，使用成本低。利用无人机技术，将遥感影像技术和神经网络预测模型相结合，在农作物产量预测方面得到了广泛的运用。监测农业环境，是指利用无人机技术获取农田生态环境的图像，收集农田生长信息。无人机可以利用感测器扫描大面积土地，以获取土壤湿度的数据，收集数据后即时传输到监管站点或移动平台上，使管理员能够快速分析数据并及时做出农作物管理决策。将无人机技术引入到灌溉中，可以使农业生产中的排水和灌溉实现自动化，既能提高农业生产和灌溉的效果，又能有效地节省农业用水，从而推进节水型农业的发展。^[68]

无人机竞技其实有很多种形式，但目前最常见的当属 FPV 竞速无人机 (也被叫作 “穿越 机”)。 比赛中飞手们利用 FPV （第一人称视角）眼镜来操控， 让无人机在高速飞行的过程中， 通过指定拱门， 高速侧身转弯， 前后左右空翻， 360 度全方位按指令行事。 赛制是一组人同时进行比赛， 绕圈飞行后第一个到达终点的无人机获胜， 比赛既考验的无人机的性能， 也考验飞手们的反应能力。但是无人机竞技推广的难题是观赏性差。无论是直接用肉眼观看，还是通过现场大屏幕观看，亦或通过FPV 眼镜观看，观感都不理想，甚至会引发观众头晕恶心。^[69]

民用：民用反无人机技术是为了保护重要人物、重要区域、重要空域，从而对非法入侵的无人机进行控制的技术，可以分为捕获技术、摧毁技术、信号干扰技术、信号欺骗技术四类。捕获手段包括驯服动物捕获无人机、发射捕网弹丸、无人机挂载捕网。摧毁技术包括特制无人机、常规火力、激光武器、微波武器、声波武器。信号干扰技术包括对无人机控制信号和对定位信号的干扰。信号欺骗技术包含控制信号欺骗与定位信号欺骗。^[70]

军用：军用反无人机系统，主要方式包括以干扰阻断为主的电子战、火炮和导弹硬杀伤、高能激光、高功率微波以及用无人机反无人机。其中电子战是应对微小无人机的主要手段，火炮和防空导弹硬杀伤是应对小型以上无人机的可靠手段。高能激光武器是前景可期的反无人机的最佳方式。高功率微波武器是应对蜂群无人机的最有效方式。^[71]

无人机作战的伦理困境主要包含三个方面：虚拟作战环境下的区分困境、不对称作战方式下的控制困境和智能化作战前景下的主体责任困境。虚拟作战环境下的区分困境是指无人机机操控者的行为逐渐与其所产生的后果割裂开来，约束力也会随之减弱，致使他们更加轻易地做出攻击的举动。不对称作战方式下的控制困境，是指无人机的出现，进一步强化军事大国的不对称打击优势。军事大国会通过宣传无人机的“零伤亡”特点，更加频繁地对弱小国家发动战争。智能化作战前景下的主体责任困境，是指无人机的智能化已经能够实现某种自主的攻击决策行为，这意味着它与人类一样成为战争责任的承担者，这将给战争责任分配带来一系列新的问题，还可能会削弱定义军人职责的道德根基。^[9]2021年曝光的1份联合国报告认为，在2020年的利比亚可能已经出现了无人机自主杀死人类的事件。1架土耳其制造的具备自主引导和攻击能力的Kargu-2无人机，攻击了哈夫塔尔的部队并造成了伤亡，但报告没有明确无人机是否处在自主攻击状态。^[72]

目前世界各国对于无人机的监管都是处于探索阶段， 还谈不上成熟。美国的空域管理条例对空域的使用更加宽容，这和美国发展通用航空有关。但在2016年，美国FAA出台了针对25公斤以下小型无人机的新规， 对无人机的飞行高度、 执照、视线内飞行等提出了系列要求。而中国的空域管理并未把低空空域作为单独分类。这涉及到空域管理的精细化的问题。但是在无人机飞速发展的背景下，中国无人机的“黑飞”现象已经成为监管刻不容缓的话题。^[10]2017 年 5 月 16 日， 中国民用航空局航空器适航审定司下发的 《 民用无人 驾驶航空器实名制登记管理规定》 提出， 2017 年 6 月 1 日起， 最大起飞重量为 250 克以上 (含 250 克) 的民用无人机要进行实名登记。^[73]2016年9月中国民用航空局空管行业管理办公室发布的 《民用无人驾驶航 空器系统空中交通管理办法》 提出：民用无人驾驶航空器仅允许在隔离空域内飞行。^[74]2016 年7月， 中国民用航空局飞行标准司下发了 《 民用无人机驾驶员管理规定》， 对无人机驾驶员实施了分类管理，规定有些情况下必须持有驾驶执照。 ^[75]2024年1月1日，《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》将正式施行，新规要求实名制且应依法投保责任保险；操控微型、轻型民用无人驾驶航空器飞行的人员，无需取得操控员执照；《条例》中还明确规定了国家根据需要划设无人驾驶航空器管制空域（以下简称管制空域）。真高120米以上空域，空中禁区、空中限制区以及周边空域，军用航空超低空飞行空域等情形属于管制空域。^[76]

民用无人机对公民隐私的侵犯，是无人机突出的法律问题。民用无人机具有空中长时间飞行和续航能力，能够长时间进行跟拍和数据搜集，其所搜集的数据信息能够同步到互联网上。这表明民用无人机所搜集的数据信息在侵害不特定个体隐私权的极大风险。民用无人机可以轻松获取公民的住宅位置、出行偏好、财产状况、身体情况等各类隐私信息，可以悬停在公民住宅附近观察住宅内情况，跟踪公民出行、工作和去往各个地方，可以对特定个体的所有隐私信息方便轻松地进行搜集。^[11]无人机时代对任何国家都是一种全新的法律挑战，均面临专门立法滞后的现状。鉴于此，世界各国均在探索传统法框架下解决无人机隐私侵权问题的有效路径。相较而言，美国和欧洲的相关专门立法早已起步，但是仍然存在法律落后于科技发展速度的情况。^[77]

无人机未来的技术发展主要在隐身性、通信、小型化、新结构、提升动力系统等几个方向。隐身性就是降低雷达反射面积。通信是指无人机地面站通信性能更稳定更远，包括使用卫星通信来执行更远距离的任务。小型化是制造更小的无人机包括扑翼无人机以及数厘米翼展的无人机。新结构是指无人机翼身可变形，更好地适应不同气动飞行剖面。提升动力系统是使用太阳能、燃料电池等技术让无人机具备超长的航时。^[78]

无人机控制系统的自动化已经解决了飞行自动控制的问题，但是还没有解决智能自主控制的问题。因此，无人机下一步能否实现产业化、全域化发展应用，提升自主控制能力是关键。目前无人机已经具备全自动控制能力，能执行预编程飞行，后期能够进行航线重规划，而未来发展的目标，是无人机具备和人类类似的智能活动行为。这种类似的智能行为也有3个层次，就是单机飞行智能化、多机协同智能化和任务自主智能化。^[14]

2024年1月1日，施行《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》新规要求实名制且应依法投保责任保险，违者最高处以2万元以下的罚款。^[79]