无人机
无人机发展历程、孙仕祺 杰
摘 要 ,,无人机已逐渐发展为世
无人化也已日益成为未来战争发展的方向之一,同时无人20无人机发展进入了一个新时代并先后形成三次发展浪潮。目前,世界,但无不积极研制开发无人机,在进一步发展军事用途的同时又扩展到民用领域,。但是,无人机的发展尚面临一系列技术和法律层面的问题。
关键词 无人机 技术进步 战争需求 稳定性标准 法律障碍 2004年3月28日,美国媒体的一则消息引起国际航空界尤其是军方的高度关注,当日凌晨一架翼展1.5m、机长3.6m的X243A试验型飞行器在从B252
自身的优越性能,可以在超低空和超高空长时间盘旋,较之有人机其活动空间和范围更为广阔。有鉴于此,研制和发展无人机成为各国军方尤其是发达国家军方的重要选择。近年来,无人机的研制和发展在许多国家受到极为广泛的重视,为进一步促进和推动无人机的研制和发展进程,本文拟就世界各国无人机研制和发展作一系统介绍和分析,以期在无人机研制和发展方面提供可资借鉴的思路。
1 无人机发展的缘起与近期发
引导到目标区,用以攻击德军空中和地面目标。该产品被命名为A・T即“空中靶标”。不久,世
界上第一种一次使用的轻型航空发动机问世,取代了笨重的转子发动机。索普威斯公司于1916年采用此发动机很快研制出一架方形机身、带四轮起落架的双翼无人机。不幸的是,该机以及其后英国研制的各种无人机均因技术尚未成熟而试航失败。
与此同时,美国人也在研制无人机,美国的第一架无人机是寇蒂斯公司按海军合同研制的。这架无人机于1917年11月10日在纽约长滩的试飞场试飞成功,可以说是无人机程控飞行的首次成功实践。但由于这种无人机只是“自动飞行的炸弹”,从现代无人机定义来看,无人机指的是可回收、能遥控操作和自主飞
战略轰炸机上分离后,依靠火箭助推到30500m高空,以Ma=7的速度搏击长空。消息一出,使得本来就炙手可热的无人机问题再次升温。
无人机所以会受到如此重视,其原因是自身所拥有的独特优势,现代科技的发展使得防空武器的性能日益提升,这无疑大大增加了有人机在空战中的风险程度,而无人机则适应了现代战争对减少乃至避免人员伤亡的要求。再则,从研制、使用和维护成本看,相当于有人机而言,无人机的研制、使用和维护成本要低廉得多。更何况,无人机因其
展的三次浪潮
武器的先进性能是随着技术发展而提升的,无人机也不例外。1914年以后不久,英国皇家空军利用无线电技术手段,装备一架小型飞机,装上炸药后将其
本文2004207207收到,作者分别系南京航空航天大学国际战略与安全研究中心硕士生及教授。
・14・飞航导弹 2005年第1期
行的无人驾驶飞机,因而真正意义上的第一架无人机应该是20世纪30年代英国的蜂后无人机。德・哈维兰公司生产的这种蜂后无人机是无线电遥控全尺寸靶机,1934—1943年间共批量生产了420架,在英国海军和陆军服役。
美国无人机还曾运用于朝鲜战场和越南战场执行侦察任务。由于越南战争的结束,20世纪70年代美国国防部终止了无人机的发展计划。的性能、、控,且在战争中没有发挥明显作用,受军方冷落。
然而,随着控制科学和人工智能的发展,高技术为无人机注入新生,无人机在实战中不断展示其自身价值。从最初60年代在越南战争中作为改装的遥控目标诱饵,到1982年6月以色列在贝卡谷地开创了无人机与有人机密切协同作战的先例,使无人机大出风头。另外,90年代的海湾战争和科索沃战争中,无人机卓有成效地执行了多种军事任务,包括:照相侦察、撒传单、信号情报搜集、布撒雷达干扰箔条、防空火力诱饵、防空阵地位置标识、直升机航路侦察,为武器系统提供目标定位、目标指示、目标动态监视和目标毁伤评估的实时报告。至今,无人机已先后经历了无人靶机、预编程序控制无人侦察机、指令遥控无人侦察机和复合控制的多用途无人机的发展过程。
飞航导弹 2005年第1期
无人机以突出的战绩使各国高层军事首脑对它刮目相看,对无人机作为军队战斗力倍增器的作用与地位及其潜在的军事价值取得了共识,从而为无人机迅速发展提供了强大动力。进入90年代冷战结束后各国军费削减、军队裁员,迫使军方努力寻找既能完成特定任务,途径,供了机遇;,,具有成本低、侦察地域控制灵活、地面目标分辨率高的特点;与有人侦察机相比,具有可昼夜持续侦察的能力;再加上20世纪电子技术和航空航天技术的飞速发展,为无人机在技术上提供了可能。以上因素促使无人机进入一个新的时代并在20世纪末形成了三次发展浪潮。
第一次浪潮是发展师级战术无人机系统。
在海湾战争之后,性能各异、技术先进、用途广泛的战术无人机新机种不断涌现,全世界共有30多个国家装备了师级战术无人机系统,在陆、海、空三军组建了无人机队。代表型有:以色列的侦察兵(Scout)、先锋(Pioneer)、搜索者(Searcher);美国的猎人(Hunter)、先驱者(Outrider);法国的玛尔特(Mart);德国的布雷维尔(Brev2el);加拿大的CL2289;英国的不死鸟(Phoenix);意大利的米拉奇26(Mirach);南非的探索者(Seeker)、秃鹫(Vulture);俄罗
)等等。斯的熊蜂2(Шмель
第二个浪潮是发展中高空长
航时无人机系统。
1993年美国启动了蒂尔(Tier)无人机发展计划,自从美国的捕食者(Predator)中空长航时无人机在波黑和科索沃战场试用获得成功之后,开始形成了第此次浪潮的规模多,仅有,候、大纵深侦察监视能力很有吸引力,有许多国家对此系统表示了极大兴趣。代表机型有:美国的捕食者(Predator)、全球鹰(GlobalHawk)、暗星(DarkStar);以色列的苍鹭(Heron)、赫尔姆斯(Hermes);法国的鹰(Eagle)、萨若海尔(Sarohale)等。
第三个浪潮是发展旅/团级战术无人机系统。
20世纪末出现的第三个较大的无人机发展浪潮是旅/团级固定翼和旋翼战术无人机系统。此类无人机与大型战术无人机相比,体积小、机动性好、价格低廉、使用简便且容易与其他军事设备配套。该类无人机装备陆军、海军陆战队旅/团级部队和海军舰队,可执行多种军事任务,用途极为广泛,非常适合大量发展中国家的需要,预计采购量将大大超过前两个高潮。代表性机型有:美国的影子200(Shadow)、火力侦察兵(FireScout);奥地利的坎姆考普特(Camcopter)等。
从目前情况来看,未来无人机的发展将出现如下特点:一是从低空、短航时向高空、长航时发展。美国国防部正在研究无人
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机的空中加油能力。该能力将极大拓展无人机的航程,这样美军可以在无需前沿机场保障的情况下保持战区内的军事存在。二是从支援作战功能向攻击作战功能方向发展。2002年美国第一架X245A无人作战飞机的验证飞行之后,2004年该项目转入多架无人作战飞机联合行动的试验;三是向隐形化方向发展。
显然,无人机的发展是沿着技术进步和战争需求变化这样两条路径行进的。尽管早在第一次世界大战以后,原因直至20并未受到青睐,当时美国军方甚至还终止了无人机研发计划。然而,始于20世纪70年代初的新技术革命,却为无人机的发展注入了新的活力,新技术革命下的高科技及其产业化所创造的发展进程是连锁累进式的,并由此带来科学技术整体上的变化。正是在这样一个背景下,带来了80年代以后无人机研制的质的变化。或许可以说,没有以高科技为核心的新技术革命,便没有今天的无人机的发展。
从战争发展规律看,战争对武器装备的需求是永恒的,从飞机问世以来,人们就千方百计开拓它的对地攻击能力,其后又逐渐发展其运输、侦察等性能,最初的无人机从严格的意义上看,只能称之为“自动飞行的炸弹”,仅具有对地的攻击能力,而20世纪60年代以后因应苏美争霸和越南战争的需求,无人机开始用于战场侦察和目标监视,1982年以叙战争无人机又被赋予佯攻・16・
和诱攻的功能。发展到20世纪90年代以后,立体战成为主要战争样式,无人机又成为三维战中无人化作战平台的主要武器装备之一,无人机以其自身优势能够适应高风险地区作战需要,因而大幅度提高了部队的作战效能。
2 求,研制微型无人机具有特殊深
远意义。20世纪90年代初,美军先进概念验证显示了微型无人机技术上的可行性。1997年12月,美国防部高级研究计划局选定了6种微型无人机研制方案,投资1200研制。1月,美国防部高1997年12月,2003年装备美军。其中包括:微星无人机、克里卜里无人直升机、黑寡妇无人机、微船无人机、昆虫无人机、美钞无人机。
1999年科索沃战争中,美军发现现役的先锋猎人和捕食者无人侦察机存在相当问题:1)隐形性能差,巡航速度慢,生存能力不足;2)全天候侦察能力不足,对移动、隐蔽目标侦察能力不足。因此,美国防部高级研究计划局决定研制新型无人侦察系统,如新型“传感器飞机”系统、新型隐形无人侦察机系统。
20世纪90年代末以来,美国政府、国会和军方对无人作战飞机寄予厚望。美国空军研究实验认为,无人作战飞机的出现将是战术性空中力量的一场革命,可用于执行高风险或高回报的各种任务。1998年3月,美国防部批准无人作战飞机计划进入技术可行性研究阶段。2001年3月,美总统布什公开表示,无人作战飞机的研制已经成为美国当务之急,未来几年,美国将拨款100亿美元专项资金研制开发。2001年6月,美参议院军事委员会主席约翰W・华纳曾许诺2001年为无人作战飞机研制项目追加
飞航导弹 2005年第1期
现状2. 20,美国高新技术迅猛发展,为无人机研发提供了坚实的技术支持。美军无人机研发渐入佳境,并逐步形成无人机研制5原则,即:1)以作战理论和作战需求为牵引,从“有什么无人机打什么仗”向“打什么仗就生产什么无人机”阶段前进;2)以实战使用战场检验为标准,从“试验检验定型”向“实战检验改进定型”阶段前进;3)以“先进概念技术验证”为先导,重视技术预研,从“仓促立项技术研制”向“技术预研成熟立项”阶段前进;4)以节约成本提高性能为根本,从“单纯追求技术性能”向“技战性能与成本兼顾”阶段前进;5)以国防部高级研究计划局为核心,统一领导,加强管理,提高项目研制效率效能。在这5原则指导下,美军21世纪初无人机研制高潮迭起。
1991年海湾战争以来,世界微型武器发展出现高潮。美军意识到微型无人机体积小、质量轻、造价低和隐形好,更加符合21世纪美军作战理论和作战需
1.46亿美元的经费,并认为到2010年时,美空军大约1/3的作
战飞机应该替换成无人作战飞机。
据美国国防部网站2003年3月18日报道,美国防部长办公室对无人机作战的预测认为,美国防部在未来10年,将花费100亿美元以上大量购买无人机,这将是上世纪90年代美国在无人机上花费总额的3倍多。在1990—1999年间,美国防部在无人机的研制、花费约为3071亿美元。,在未来10年里,美国防部将研制使用F216飞机大小的无人机,这种无人机将能执行各种战斗任务,包括压制敌军防空力量、实施电子攻击和纵深攻击遮断等。到那时,旋翼无人机将具有非常长的续航时间(18h～24h)。在未来的25年中,无人机可能具有“生物变体机体”,这种机体对于不同任务和飞行条件的无人机可以优化其布局。无人机的地面控制站可能从目前的几吨重的拖车进化为一种单兵系统,仅通过一个头盔就可操纵无人机。
总之,美军无人机将沿着“侦察2打击”一体化方向发展。特别是美军研究SOV和FSV技术,反映了美军准备打造从美国本土攻击全球任何地点的能力,而且部分反映了美空军正准备从单纯的空军转变为航空航天军。如果美空军能实现从美国本土向世界任何地点发动攻击,无疑将提高美军攻击的保密性、灵活性飞航导弹 2005年第1期
和冒险性,最终实现美军战场
“无人化”作战。2.2 俄罗斯据俄罗斯Interfax新闻署最近报道,俄罗斯2003年国防采购订单中没有编队2П无人机系统,该无人机是目前处于生产中的唯一一种无人机,供俄罗斯武装部队使用。,目前,老的一款是2系统、第二种重要的无
情报侦察综合任务。同时,S262
还拥有ECM系统。据信,一种中航时的无人机可能正由杜波列夫设计局设计,但这项计划属于高度保密的计划。一些媒体还报道说,俄罗斯在从事隐身无人机(UCAV)的研制。,,甚。2.3 欧洲
2002年11月8日,法国正式公布了开发下一代无人机的两项发展计划。在未来6年中,这两项将耗资15亿美元的计划将包括为法国空军研制的中空战略无人机和为法国陆军研制的多任务战术无人机。按照要求,新的无人机将在2008年后开始服役。
英国防部正打算投入9亿美元实施守望者多任务无人机计划,以增强和取代不死鸟无人机。作为英国国防部21世纪机载情报、监视、目标获取与侦察系统计划的核心,守望者预计在2005或2006年部署。
德国同美国加快了联合研制德国版全球鹰的步伐。这只“混血”的欧洲鹰于2003年春在德国进行了一系列飞行试验。
瑞典萨伯航天公司于2002年7月公布了新型无人机“瑞典
(SHARC)的最新尖端研究构型”
进展。瑞典计划于2020年前将
其革命性的网络———中心联合指
2
令控制(C)系统投入服役,而该无人机正是构成新系统的基础。
透过欧洲诸强急促的脚步,新世纪欧洲军用无人机发展的总体趋势也渐露端倪。
・17・
人机是蜜蜂21T无人机构成的编队2П系统。此外,还决定研制三种新型的无人机系统:战术编队2П系统,由蜜蜂无人机构成;编队2А系统,由啄木鸟(Dyatel)无人机构成;编队2ф系统,由鹰(Korshun)无人机构成。
目前,所有的俄罗斯无人机作战单元都减少了编制,每个作战单元都只保留了“基本框架式”的构成,但只要需要,它们能够很快地动员和部署起来。无人机被集中在一个主要的无人机基地,以降低维护费用,这样做和俄罗斯不再新购无人机这种做法的目的都是为了集中所有可能的资源用于研究和研制俄罗斯的下一代无人机,新无人机将在俄罗斯武装部队中发挥更为重要的作用。
俄罗斯在研的新型无人机中有苏霍伊的S262战略长航时无人机,这款无人机与美国的全球鹰无人机有些类似,该系统的研制工作处于比较先进的状态。S262将拥有模块化的侦察设备,
可完成图像收集和SIGINT信号
1)无人机担负的任务将趋
于扩大化。战术无人机将被赋予多种任务。新世纪,欧洲各国正把多任务、多传感器作为战术无人机发展的主要方向;无人侦察机已由战术侦察向战略侦察范围扩展。
2)无人机机体将趋于隐形化。
3)无人机的测控、传输系
执行对地攻击任务的先例后,欧
洲各国都纷纷加大了对无人战斗机的研发力度。欧洲各国已经达成了这样的共识:无人战斗机将成为未来空战中最具破坏力的威胁之一,是争夺制空权的一个重量级筹码。2.4 以色列20世纪60—70进,,地。目前,以色列在这一领域已取得了非常骄人的成绩,并一跃使其成为无人机世界强国。以色列无人机迄今已经发展了三代,第一代为侦察兵无人机,第二代为先锋无人机,第三代主要是探索无人机、猎人无人机,以及中空长航时、多用途苍鹭无人机。现正在研制具有攻防能力的第四代无人机,如通过在其哈比(Harpy)反辐射无人机上加装先进传感器,使其成为多用途无人攻击机。2.5 澳大利亚澳大利亚在无人机的研制方面起步很早。1948年,澳大利亚航天科技局就开始使用金迪维克(Jindivik)M.4A无人靶机。到20世纪80年代为止,该无人机已经售出500多架。独立的金迪维克无人机已经积累了大量的作战经验,充分说明了其作为军用设备的成本利用的有效性。澳大利亚其它三种无人机还有:1)布伦比(Brumby),用途:飞行研究;2)航空探测(Aerosonde)(LAIMA),用途:环境、气象/气
候、化学和生物监测;3)航空探
测(Aerosonde)Mk2,用途:环境、气象/气候、化学和生物监测、监视。
另外,澳在利亚预计将在2004年至2005财年花费2.5亿澳元(1.3)来购买全球鹰侦察机,澳政府如果它们将被广泛,因为澳大利亚海多。最近公布的澳大利亚陆军未来部队规划书(支持从2011年到2030年的研究规划)建议:采购高机动陆基防空武器;部署UCAV和无人驾驶飞机诱饵以探知敌人防空力量;使用微型UCAV提供连级情报;以战斗单位级别部署较大型的战术UCAV;加强联合部队空间监视设施与地面部队监视和情报系统的联合;部署联合机载电子战系统以扰乱敌人的指挥与控制。2.6 印度
80年代初,印度国家航空发展部(ADE)为了实时搜集战
统将趋于通用化。通用化的测控、传输系统可以控制不同型号的无人机,飞行轨迹,。机的作战效能。
4)降低成本的方式将多元化。尽管欧洲各种无人机研发计划如雨后春笋,但各国始终把降低成本置于优先考虑的位置。德国军方在新一代无人机计划中曾明确表示;德国对于无人机的设计标准是价格;英国对于是否研制无人战斗机始终犹豫不决,成本因素首当其冲。各国目前的解决途径主要包括:一是加大合作力度,共同分担费用;二是将无人机与有人机研究计划纳入同一个体系结构,充分利用通用性资源,同时实现无人机与有人机之间的信息共享;三是开发柔性化的平台和模块化的任务设备;四是提高不同种类无人机设备的通用性。由于制造成本占有相当大的比例,许多国家把研制具有通用性的设备作为解决无人机成本问题的一条重要途径。
5)无人战斗机将成为新的发展热点。自美国的捕食者在“持久自由”行动中开创无人机・18・
术情报,首次研制了一种试验型
袖珍无人机。这种无人机飞行速度达150km/h,升限为3000m,遥控使用范围为30km。最大续航时间为90min。其有效载荷包括作实时记录的昼夜电视摄影机。由ADE开发、布哈拉特动力公司制造的麻雀则是一种操纵范围超过50km的低成本侦察无人机。在过去的几年中,印度一直致力研制曙光无人机和靶机“目标”。这项计划正在班加罗尔的ADE———国防研究与发展组织的下属机构实施。
印度陆军为了完成战场监视
飞航导弹 2005年第1期
任务,90年代中期已经采购了36架马特拉公司制造的搜索者Mk2无人机和6个地面控制站。印度还向马特拉以色列子公司采购了约40架哈比反雷达无人驾驶飞机。2.7 日本
富士重工(FHI)在国家防卫厅技术研究本部(TRDI)的管理下已经成功研制出一种新型小靶机。这种由战斗机发射,用于空对空射击练习的损耗性靶机早在1987年就已经投入了生产一系统———,由FHI与I队参谋部研制工作由FHI负责,包括目标测距/定位系统、红外传感器和日立生产的地形参照装置,影像处理系统则由NEC公司负责研制。这种无人机首先将在野战炮兵部队服役,用来侦察视野外的敌方目标。FHI还将研制一种在防空区外侦察敌方海军舰队的亚声速无人机。
日本仍承揽着最雄心勃勃的无人机研制计划,目前正在三菱重工实施。此前该公司曾成功地将一架洛克希德F2104J星座式战斗机改装成了无人驾驶飞机。从最初的两架来看,飞行员可以在设计得像驾驶舱的地面控制台上,用操纵杆和摩托罗拉提供的电视监视器来控制FQ2104J的飞行。2.8 韩国
韩国介入无人机领域是“姗姗来迟”,由大宇重工(DHI)航空航天部门负责开始研制。俄罗斯卡莫夫设计局参与研制了一个型号。此外,韩国还从马特拉公飞航导弹 2005年第1期
司买入了40架哈比反雷达无人驾驶飞机。2.9 新加坡整个亚洲只有新加坡让投资自由进入UAV领域。新加坡迄今为止已经拥有一批未透露数量的马特拉公司制造的搜索者Mk2无人机、微型遥控侦察飞行器(MRPV),满足其监视和目标1989年初,前景乐,在2,天候成像,并能够通过数字化数据联接实现这些信息的实时收发。这种MRPV能够靠一个便携式单人遥控器控制飞行。3 无人机未来发展所面临的技
机市场仍将由军方拉动。除了军
事用途,无人机还有许多其他民用和商业用途,例如,为NASA进行地球科学项目搜集数据;大地测量、气象观测、城市环境检测、地球资源勘探和森林防火;、短航程的无人,、搜索和救援。根据具体任务,装备雷达和红外传感器的无人机最有可能用于商业和民用领域。
用于民用和商业用途前,无人机必须能达到很高的稳定性标准。因为一旦进入民用领域,就关系到日常生活的点点滴滴,必须保证不出差错。今年早些时候,由美国国防部组织的一次对三个无人机系统的可靠性测试结果表明;目前无人机的事故率比有人飞机高出许多。例如,目前美国无人机系统中最好的捕食者无人机仍比有人机的稳定性差。即使是无人机的制造商也不得不承认这一事实。
同时,无人机在法律上还存在巨大障碍,现有的航空航天管理条例不允许普通的无人机在民用空域中飞行。这一约束限制了无人机的广泛运用。美国国内和国际安全飞行机构(例如FAA)要求无人机制造商至少能证明这样一个必要条件:即他们所设计的产品不能比有人飞机更危险。以色列的民航由于受到严格空中管制而飞行范围较小,这就为无人机的飞行留下了较大空间。所以,以色列国防部对无人机的控制有较大的自由,(下转第39页)
・19・
术挑战和法律挑战
在2003年两场主要的全球空间和防御展(6月巴黎航空展和9月伦敦DSEi)以及2004年2月新加坡的亚洲航空展上,人们都对全球无人机的发展给予了特别关注,因为无人机拥有当前全球最关心的现代武器必须具备的性能。在以美国为首的对恐怖主义的战争中,无人机在对阿富汗、伊拉克、也门以及其他国家的行动中,体现了它们巨大的价值。
目前美国主导世界无人机市场(占世界市场的73%),在可预见的将来,这一形式仍不会改变。世界其它地区,尤其是欧亚正在加入无人机市场的竞赛。有学者预计,目前占据世界市场11%份额的欧洲将在未来10年将其份额翻一翻。
现在及今后一段时间,无人
pzc=p(u0=1|Y1)=p(Σpi=1u1=2|Y1)+p(Σpi=1u1=1
Σpi=1ci>0|Y1)
总的虚警概率为:
pzs=p(u0=1|Y0)=p(Σpi=1
ui=2|Y0)+p(Σpi=1ui=1Σpi=1ci>0|Y0)
要、可行性和具体实现方法等方面进行了相应研究,紧密结合我军立足现有装备打赢未来战争的需要,以期在今后的装备改进中能够更好发挥现有装备的作战潜力。
参考文献
1 闵容宝..西安电子研究
因为考虑到每部雷达的信息可信度就可以在融合数据时给每部雷达的信息加权,从而充分发挥每
部雷达的性能。3 结束语
所
2 S.C.VD.K..timalonfusioninlesensorsystem.IEEEononicSystems,23(5):19873.火控雷达技术.
6:6～10
(上接第19页)
这可是美国人的梦想。目前美国的一种做法是拉高无人机的飞行高度,以避开商用航空范围的限制。
此外,人们目前还遇到一个难题:是专门制定针对无人机操作平台的新法律,还是沿用已有的航空条款将其用于无人机。通过各种论证,大多数人赞同的是:考虑到起草专门针对无人机的新条款需要好几年的时间不断修订,所以还是沿用现有法律条款来规范无人机市场更具可行性。
无人机已由充满探索的童年走向今日的成熟,无论在性能上
还是在操纵性、可靠性诸方面都有了长足进步。这种类型的飞行器在军、民用领域均得到越来越广泛的应用。
没有人会否认无人机正处于一个较好的发展环境中,无论是军方或民间都很重视无人机的研发。然而每种无人机各自的命运,就像天气一样,处于不断发展变化中,要做出预言实在很困难。或许我们可以引用马克吐温形容英国春天天气的一句话,来形容无人机未来的发展:“春天比其他任何季节都活跃。在春天,一天24小时内就会遇上136种不同的天气状况。”
参考文献
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DEFENSE
INTERNA2REVIEW,solo?[J].
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无人化也已日益成为未来战争发展的方向之一,同时无人20无人机发展进入了一个新时代并先后形成三次发展浪潮。目前,世界,但无不积极研制开发无人机,在进一步发展军事用途的同时又扩展到民用领域,。但是,无人机的发展尚面临一系列技术和法律层面的问题。
关键词 无人机 技术进步 战争需求 稳定性标准 法律障碍 2004年3月28日,美国媒体的一则消息引起国际航空界尤其是军方的高度关注,当日凌晨一架翼展1.5m、机长3.6m的X243A试验型飞行器在从B252
自身的优越性能,可以在超低空和超高空长时间盘旋,较之有人机其活动空间和范围更为广阔。有鉴于此,研制和发展无人机成为各国军方尤其是发达国家军方的重要选择。近年来,无人机的研制和发展在许多国家受到极为广泛的重视,为进一步促进和推动无人机的研制和发展进程,本文拟就世界各国无人机研制和发展作一系统介绍和分析,以期在无人机研制和发展方面提供可资借鉴的思路。
1 无人机发展的缘起与近期发
引导到目标区,用以攻击德军空中和地面目标。该产品被命名为A・T即“空中靶标”。不久,世
界上第一种一次使用的轻型航空发动机问世,取代了笨重的转子发动机。索普威斯公司于1916年采用此发动机很快研制出一架方形机身、带四轮起落架的双翼无人机。不幸的是,该机以及其后英国研制的各种无人机均因技术尚未成熟而试航失败。
与此同时,美国人也在研制无人机,美国的第一架无人机是寇蒂斯公司按海军合同研制的。这架无人机于1917年11月10日在纽约长滩的试飞场试飞成功,可以说是无人机程控飞行的首次成功实践。但由于这种无人机只是“自动飞行的炸弹”,从现代无人机定义来看,无人机指的是可回收、能遥控操作和自主飞
战略轰炸机上分离后,依靠火箭助推到30500m高空,以Ma=7的速度搏击长空。消息一出,使得本来就炙手可热的无人机问题再次升温。
无人机所以会受到如此重视,其原因是自身所拥有的独特优势,现代科技的发展使得防空武器的性能日益提升,这无疑大大增加了有人机在空战中的风险程度,而无人机则适应了现代战争对减少乃至避免人员伤亡的要求。再则,从研制、使用和维护成本看,相当于有人机而言,无人机的研制、使用和维护成本要低廉得多。更何况,无人机因其
展的三次浪潮
武器的先进性能是随着技术发展而提升的,无人机也不例外。1914年以后不久,英国皇家空军利用无线电技术手段,装备一架小型飞机,装上炸药后将其
本文2004207207收到,作者分别系南京航空航天大学国际战略与安全研究中心硕士生及教授。
・14・飞航导弹 2005年第1期
行的无人驾驶飞机,因而真正意义上的第一架无人机应该是20世纪30年代英国的蜂后无人机。德・哈维兰公司生产的这种蜂后无人机是无线电遥控全尺寸靶机,1934—1943年间共批量生产了420架,在英国海军和陆军服役。
美国无人机还曾运用于朝鲜战场和越南战场执行侦察任务。由于越南战争的结束,20世纪70年代美国国防部终止了无人机的发展计划。的性能、、控,且在战争中没有发挥明显作用,受军方冷落。
然而,随着控制科学和人工智能的发展,高技术为无人机注入新生,无人机在实战中不断展示其自身价值。从最初60年代在越南战争中作为改装的遥控目标诱饵,到1982年6月以色列在贝卡谷地开创了无人机与有人机密切协同作战的先例,使无人机大出风头。另外,90年代的海湾战争和科索沃战争中,无人机卓有成效地执行了多种军事任务,包括:照相侦察、撒传单、信号情报搜集、布撒雷达干扰箔条、防空火力诱饵、防空阵地位置标识、直升机航路侦察,为武器系统提供目标定位、目标指示、目标动态监视和目标毁伤评估的实时报告。至今,无人机已先后经历了无人靶机、预编程序控制无人侦察机、指令遥控无人侦察机和复合控制的多用途无人机的发展过程。
飞航导弹 2005年第1期
无人机以突出的战绩使各国高层军事首脑对它刮目相看,对无人机作为军队战斗力倍增器的作用与地位及其潜在的军事价值取得了共识,从而为无人机迅速发展提供了强大动力。进入90年代冷战结束后各国军费削减、军队裁员,迫使军方努力寻找既能完成特定任务,途径,供了机遇;,,具有成本低、侦察地域控制灵活、地面目标分辨率高的特点;与有人侦察机相比,具有可昼夜持续侦察的能力;再加上20世纪电子技术和航空航天技术的飞速发展,为无人机在技术上提供了可能。以上因素促使无人机进入一个新的时代并在20世纪末形成了三次发展浪潮。
第一次浪潮是发展师级战术无人机系统。
在海湾战争之后,性能各异、技术先进、用途广泛的战术无人机新机种不断涌现,全世界共有30多个国家装备了师级战术无人机系统,在陆、海、空三军组建了无人机队。代表型有:以色列的侦察兵(Scout)、先锋(Pioneer)、搜索者(Searcher);美国的猎人(Hunter)、先驱者(Outrider);法国的玛尔特(Mart);德国的布雷维尔(Brev2el);加拿大的CL2289;英国的不死鸟(Phoenix);意大利的米拉奇26(Mirach);南非的探索者(Seeker)、秃鹫(Vulture);俄罗
)等等。斯的熊蜂2(Шмель
第二个浪潮是发展中高空长
航时无人机系统。
1993年美国启动了蒂尔(Tier)无人机发展计划,自从美国的捕食者(Predator)中空长航时无人机在波黑和科索沃战场试用获得成功之后,开始形成了第此次浪潮的规模多,仅有,候、大纵深侦察监视能力很有吸引力,有许多国家对此系统表示了极大兴趣。代表机型有:美国的捕食者(Predator)、全球鹰(GlobalHawk)、暗星(DarkStar);以色列的苍鹭(Heron)、赫尔姆斯(Hermes);法国的鹰(Eagle)、萨若海尔(Sarohale)等。
第三个浪潮是发展旅/团级战术无人机系统。
20世纪末出现的第三个较大的无人机发展浪潮是旅/团级固定翼和旋翼战术无人机系统。此类无人机与大型战术无人机相比,体积小、机动性好、价格低廉、使用简便且容易与其他军事设备配套。该类无人机装备陆军、海军陆战队旅/团级部队和海军舰队,可执行多种军事任务,用途极为广泛,非常适合大量发展中国家的需要,预计采购量将大大超过前两个高潮。代表性机型有:美国的影子200(Shadow)、火力侦察兵(FireScout);奥地利的坎姆考普特(Camcopter)等。
从目前情况来看,未来无人机的发展将出现如下特点:一是从低空、短航时向高空、长航时发展。美国国防部正在研究无人
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机的空中加油能力。该能力将极大拓展无人机的航程,这样美军可以在无需前沿机场保障的情况下保持战区内的军事存在。二是从支援作战功能向攻击作战功能方向发展。2002年美国第一架X245A无人作战飞机的验证飞行之后,2004年该项目转入多架无人作战飞机联合行动的试验;三是向隐形化方向发展。
显然,无人机的发展是沿着技术进步和战争需求变化这样两条路径行进的。尽管早在第一次世界大战以后,原因直至20并未受到青睐,当时美国军方甚至还终止了无人机研发计划。然而,始于20世纪70年代初的新技术革命,却为无人机的发展注入了新的活力,新技术革命下的高科技及其产业化所创造的发展进程是连锁累进式的,并由此带来科学技术整体上的变化。正是在这样一个背景下,带来了80年代以后无人机研制的质的变化。或许可以说,没有以高科技为核心的新技术革命,便没有今天的无人机的发展。
从战争发展规律看,战争对武器装备的需求是永恒的,从飞机问世以来,人们就千方百计开拓它的对地攻击能力,其后又逐渐发展其运输、侦察等性能,最初的无人机从严格的意义上看,只能称之为“自动飞行的炸弹”,仅具有对地的攻击能力,而20世纪60年代以后因应苏美争霸和越南战争的需求,无人机开始用于战场侦察和目标监视,1982年以叙战争无人机又被赋予佯攻・16・
和诱攻的功能。发展到20世纪90年代以后,立体战成为主要战争样式,无人机又成为三维战中无人化作战平台的主要武器装备之一,无人机以其自身优势能够适应高风险地区作战需要,因而大幅度提高了部队的作战效能。
2 求,研制微型无人机具有特殊深
远意义。20世纪90年代初,美军先进概念验证显示了微型无人机技术上的可行性。1997年12月,美国防部高级研究计划局选定了6种微型无人机研制方案,投资1200研制。1月,美国防部高1997年12月,2003年装备美军。其中包括:微星无人机、克里卜里无人直升机、黑寡妇无人机、微船无人机、昆虫无人机、美钞无人机。
1999年科索沃战争中,美军发现现役的先锋猎人和捕食者无人侦察机存在相当问题:1)隐形性能差,巡航速度慢,生存能力不足;2)全天候侦察能力不足,对移动、隐蔽目标侦察能力不足。因此,美国防部高级研究计划局决定研制新型无人侦察系统,如新型“传感器飞机”系统、新型隐形无人侦察机系统。
20世纪90年代末以来,美国政府、国会和军方对无人作战飞机寄予厚望。美国空军研究实验认为,无人作战飞机的出现将是战术性空中力量的一场革命,可用于执行高风险或高回报的各种任务。1998年3月,美国防部批准无人作战飞机计划进入技术可行性研究阶段。2001年3月,美总统布什公开表示,无人作战飞机的研制已经成为美国当务之急,未来几年,美国将拨款100亿美元专项资金研制开发。2001年6月,美参议院军事委员会主席约翰W・华纳曾许诺2001年为无人作战飞机研制项目追加
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现状2. 20,美国高新技术迅猛发展,为无人机研发提供了坚实的技术支持。美军无人机研发渐入佳境,并逐步形成无人机研制5原则,即:1)以作战理论和作战需求为牵引,从“有什么无人机打什么仗”向“打什么仗就生产什么无人机”阶段前进;2)以实战使用战场检验为标准,从“试验检验定型”向“实战检验改进定型”阶段前进;3)以“先进概念技术验证”为先导,重视技术预研,从“仓促立项技术研制”向“技术预研成熟立项”阶段前进;4)以节约成本提高性能为根本,从“单纯追求技术性能”向“技战性能与成本兼顾”阶段前进;5)以国防部高级研究计划局为核心,统一领导,加强管理,提高项目研制效率效能。在这5原则指导下,美军21世纪初无人机研制高潮迭起。
1991年海湾战争以来,世界微型武器发展出现高潮。美军意识到微型无人机体积小、质量轻、造价低和隐形好,更加符合21世纪美军作战理论和作战需
1.46亿美元的经费,并认为到2010年时,美空军大约1/3的作
战飞机应该替换成无人作战飞机。
据美国国防部网站2003年3月18日报道,美国防部长办公室对无人机作战的预测认为,美国防部在未来10年,将花费100亿美元以上大量购买无人机,这将是上世纪90年代美国在无人机上花费总额的3倍多。在1990—1999年间,美国防部在无人机的研制、花费约为3071亿美元。,在未来10年里,美国防部将研制使用F216飞机大小的无人机,这种无人机将能执行各种战斗任务,包括压制敌军防空力量、实施电子攻击和纵深攻击遮断等。到那时,旋翼无人机将具有非常长的续航时间(18h～24h)。在未来的25年中,无人机可能具有“生物变体机体”,这种机体对于不同任务和飞行条件的无人机可以优化其布局。无人机的地面控制站可能从目前的几吨重的拖车进化为一种单兵系统,仅通过一个头盔就可操纵无人机。
总之,美军无人机将沿着“侦察2打击”一体化方向发展。特别是美军研究SOV和FSV技术,反映了美军准备打造从美国本土攻击全球任何地点的能力,而且部分反映了美空军正准备从单纯的空军转变为航空航天军。如果美空军能实现从美国本土向世界任何地点发动攻击,无疑将提高美军攻击的保密性、灵活性飞航导弹 2005年第1期
和冒险性,最终实现美军战场
“无人化”作战。2.2 俄罗斯据俄罗斯Interfax新闻署最近报道,俄罗斯2003年国防采购订单中没有编队2П无人机系统,该无人机是目前处于生产中的唯一一种无人机,供俄罗斯武装部队使用。,目前,老的一款是2系统、第二种重要的无
情报侦察综合任务。同时,S262
还拥有ECM系统。据信,一种中航时的无人机可能正由杜波列夫设计局设计,但这项计划属于高度保密的计划。一些媒体还报道说,俄罗斯在从事隐身无人机(UCAV)的研制。,,甚。2.3 欧洲
2002年11月8日,法国正式公布了开发下一代无人机的两项发展计划。在未来6年中,这两项将耗资15亿美元的计划将包括为法国空军研制的中空战略无人机和为法国陆军研制的多任务战术无人机。按照要求,新的无人机将在2008年后开始服役。
英国防部正打算投入9亿美元实施守望者多任务无人机计划,以增强和取代不死鸟无人机。作为英国国防部21世纪机载情报、监视、目标获取与侦察系统计划的核心,守望者预计在2005或2006年部署。
德国同美国加快了联合研制德国版全球鹰的步伐。这只“混血”的欧洲鹰于2003年春在德国进行了一系列飞行试验。
瑞典萨伯航天公司于2002年7月公布了新型无人机“瑞典
(SHARC)的最新尖端研究构型”
进展。瑞典计划于2020年前将
其革命性的网络———中心联合指
2
令控制(C)系统投入服役,而该无人机正是构成新系统的基础。
透过欧洲诸强急促的脚步,新世纪欧洲军用无人机发展的总体趋势也渐露端倪。
・17・
人机是蜜蜂21T无人机构成的编队2П系统。此外,还决定研制三种新型的无人机系统:战术编队2П系统,由蜜蜂无人机构成;编队2А系统,由啄木鸟(Dyatel)无人机构成;编队2ф系统,由鹰(Korshun)无人机构成。
目前,所有的俄罗斯无人机作战单元都减少了编制,每个作战单元都只保留了“基本框架式”的构成,但只要需要,它们能够很快地动员和部署起来。无人机被集中在一个主要的无人机基地,以降低维护费用,这样做和俄罗斯不再新购无人机这种做法的目的都是为了集中所有可能的资源用于研究和研制俄罗斯的下一代无人机,新无人机将在俄罗斯武装部队中发挥更为重要的作用。
俄罗斯在研的新型无人机中有苏霍伊的S262战略长航时无人机,这款无人机与美国的全球鹰无人机有些类似,该系统的研制工作处于比较先进的状态。S262将拥有模块化的侦察设备,
可完成图像收集和SIGINT信号
1)无人机担负的任务将趋
于扩大化。战术无人机将被赋予多种任务。新世纪,欧洲各国正把多任务、多传感器作为战术无人机发展的主要方向;无人侦察机已由战术侦察向战略侦察范围扩展。
2)无人机机体将趋于隐形化。
3)无人机的测控、传输系
执行对地攻击任务的先例后,欧
洲各国都纷纷加大了对无人战斗机的研发力度。欧洲各国已经达成了这样的共识:无人战斗机将成为未来空战中最具破坏力的威胁之一,是争夺制空权的一个重量级筹码。2.4 以色列20世纪60—70进,,地。目前,以色列在这一领域已取得了非常骄人的成绩,并一跃使其成为无人机世界强国。以色列无人机迄今已经发展了三代,第一代为侦察兵无人机,第二代为先锋无人机,第三代主要是探索无人机、猎人无人机,以及中空长航时、多用途苍鹭无人机。现正在研制具有攻防能力的第四代无人机,如通过在其哈比(Harpy)反辐射无人机上加装先进传感器,使其成为多用途无人攻击机。2.5 澳大利亚澳大利亚在无人机的研制方面起步很早。1948年,澳大利亚航天科技局就开始使用金迪维克(Jindivik)M.4A无人靶机。到20世纪80年代为止,该无人机已经售出500多架。独立的金迪维克无人机已经积累了大量的作战经验,充分说明了其作为军用设备的成本利用的有效性。澳大利亚其它三种无人机还有:1)布伦比(Brumby),用途:飞行研究;2)航空探测(Aerosonde)(LAIMA),用途:环境、气象/气
候、化学和生物监测;3)航空探
测(Aerosonde)Mk2,用途:环境、气象/气候、化学和生物监测、监视。
另外,澳在利亚预计将在2004年至2005财年花费2.5亿澳元(1.3)来购买全球鹰侦察机,澳政府如果它们将被广泛,因为澳大利亚海多。最近公布的澳大利亚陆军未来部队规划书(支持从2011年到2030年的研究规划)建议:采购高机动陆基防空武器;部署UCAV和无人驾驶飞机诱饵以探知敌人防空力量;使用微型UCAV提供连级情报;以战斗单位级别部署较大型的战术UCAV;加强联合部队空间监视设施与地面部队监视和情报系统的联合;部署联合机载电子战系统以扰乱敌人的指挥与控制。2.6 印度
80年代初,印度国家航空发展部(ADE)为了实时搜集战
统将趋于通用化。通用化的测控、传输系统可以控制不同型号的无人机,飞行轨迹,。机的作战效能。
4)降低成本的方式将多元化。尽管欧洲各种无人机研发计划如雨后春笋,但各国始终把降低成本置于优先考虑的位置。德国军方在新一代无人机计划中曾明确表示;德国对于无人机的设计标准是价格;英国对于是否研制无人战斗机始终犹豫不决,成本因素首当其冲。各国目前的解决途径主要包括:一是加大合作力度,共同分担费用;二是将无人机与有人机研究计划纳入同一个体系结构,充分利用通用性资源,同时实现无人机与有人机之间的信息共享;三是开发柔性化的平台和模块化的任务设备;四是提高不同种类无人机设备的通用性。由于制造成本占有相当大的比例,许多国家把研制具有通用性的设备作为解决无人机成本问题的一条重要途径。
5)无人战斗机将成为新的发展热点。自美国的捕食者在“持久自由”行动中开创无人机・18・
术情报,首次研制了一种试验型
袖珍无人机。这种无人机飞行速度达150km/h,升限为3000m,遥控使用范围为30km。最大续航时间为90min。其有效载荷包括作实时记录的昼夜电视摄影机。由ADE开发、布哈拉特动力公司制造的麻雀则是一种操纵范围超过50km的低成本侦察无人机。在过去的几年中,印度一直致力研制曙光无人机和靶机“目标”。这项计划正在班加罗尔的ADE———国防研究与发展组织的下属机构实施。
印度陆军为了完成战场监视
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任务,90年代中期已经采购了36架马特拉公司制造的搜索者Mk2无人机和6个地面控制站。印度还向马特拉以色列子公司采购了约40架哈比反雷达无人驾驶飞机。2.7 日本
富士重工(FHI)在国家防卫厅技术研究本部(TRDI)的管理下已经成功研制出一种新型小靶机。这种由战斗机发射,用于空对空射击练习的损耗性靶机早在1987年就已经投入了生产一系统———,由FHI与I队参谋部研制工作由FHI负责,包括目标测距/定位系统、红外传感器和日立生产的地形参照装置,影像处理系统则由NEC公司负责研制。这种无人机首先将在野战炮兵部队服役,用来侦察视野外的敌方目标。FHI还将研制一种在防空区外侦察敌方海军舰队的亚声速无人机。
日本仍承揽着最雄心勃勃的无人机研制计划,目前正在三菱重工实施。此前该公司曾成功地将一架洛克希德F2104J星座式战斗机改装成了无人驾驶飞机。从最初的两架来看,飞行员可以在设计得像驾驶舱的地面控制台上,用操纵杆和摩托罗拉提供的电视监视器来控制FQ2104J的飞行。2.8 韩国
韩国介入无人机领域是“姗姗来迟”,由大宇重工(DHI)航空航天部门负责开始研制。俄罗斯卡莫夫设计局参与研制了一个型号。此外,韩国还从马特拉公飞航导弹 2005年第1期
司买入了40架哈比反雷达无人驾驶飞机。2.9 新加坡整个亚洲只有新加坡让投资自由进入UAV领域。新加坡迄今为止已经拥有一批未透露数量的马特拉公司制造的搜索者Mk2无人机、微型遥控侦察飞行器(MRPV),满足其监视和目标1989年初,前景乐,在2,天候成像,并能够通过数字化数据联接实现这些信息的实时收发。这种MRPV能够靠一个便携式单人遥控器控制飞行。3 无人机未来发展所面临的技
机市场仍将由军方拉动。除了军
事用途,无人机还有许多其他民用和商业用途,例如,为NASA进行地球科学项目搜集数据;大地测量、气象观测、城市环境检测、地球资源勘探和森林防火;、短航程的无人,、搜索和救援。根据具体任务,装备雷达和红外传感器的无人机最有可能用于商业和民用领域。
用于民用和商业用途前,无人机必须能达到很高的稳定性标准。因为一旦进入民用领域,就关系到日常生活的点点滴滴,必须保证不出差错。今年早些时候,由美国国防部组织的一次对三个无人机系统的可靠性测试结果表明;目前无人机的事故率比有人飞机高出许多。例如,目前美国无人机系统中最好的捕食者无人机仍比有人机的稳定性差。即使是无人机的制造商也不得不承认这一事实。
同时,无人机在法律上还存在巨大障碍,现有的航空航天管理条例不允许普通的无人机在民用空域中飞行。这一约束限制了无人机的广泛运用。美国国内和国际安全飞行机构(例如FAA)要求无人机制造商至少能证明这样一个必要条件:即他们所设计的产品不能比有人飞机更危险。以色列的民航由于受到严格空中管制而飞行范围较小,这就为无人机的飞行留下了较大空间。所以,以色列国防部对无人机的控制有较大的自由,(下转第39页)
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术挑战和法律挑战
在2003年两场主要的全球空间和防御展(6月巴黎航空展和9月伦敦DSEi)以及2004年2月新加坡的亚洲航空展上,人们都对全球无人机的发展给予了特别关注,因为无人机拥有当前全球最关心的现代武器必须具备的性能。在以美国为首的对恐怖主义的战争中,无人机在对阿富汗、伊拉克、也门以及其他国家的行动中,体现了它们巨大的价值。
目前美国主导世界无人机市场(占世界市场的73%),在可预见的将来,这一形式仍不会改变。世界其它地区,尤其是欧亚正在加入无人机市场的竞赛。有学者预计,目前占据世界市场11%份额的欧洲将在未来10年将其份额翻一翻。
现在及今后一段时间,无人
pzc=p(u0=1|Y1)=p(Σpi=1u1=2|Y1)+p(Σpi=1u1=1
Σpi=1ci>0|Y1)
总的虚警概率为:
pzs=p(u0=1|Y0)=p(Σpi=1
ui=2|Y0)+p(Σpi=1ui=1Σpi=1ci>0|Y0)
要、可行性和具体实现方法等方面进行了相应研究,紧密结合我军立足现有装备打赢未来战争的需要,以期在今后的装备改进中能够更好发挥现有装备的作战潜力。
参考文献
1 闵容宝..西安电子研究
因为考虑到每部雷达的信息可信度就可以在融合数据时给每部雷达的信息加权,从而充分发挥每
部雷达的性能。3 结束语
所
2 S.C.VD.K..timalonfusioninlesensorsystem.IEEEononicSystems,23(5):19873.火控雷达技术.
6:6～10
(上接第19页)
这可是美国人的梦想。目前美国的一种做法是拉高无人机的飞行高度,以避开商用航空范围的限制。
此外,人们目前还遇到一个难题:是专门制定针对无人机操作平台的新法律,还是沿用已有的航空条款将其用于无人机。通过各种论证,大多数人赞同的是:考虑到起草专门针对无人机的新条款需要好几年的时间不断修订,所以还是沿用现有法律条款来规范无人机市场更具可行性。
无人机已由充满探索的童年走向今日的成熟,无论在性能上
还是在操纵性、可靠性诸方面都有了长足进步。这种类型的飞行器在军、民用领域均得到越来越广泛的应用。
没有人会否认无人机正处于一个较好的发展环境中,无论是军方或民间都很重视无人机的研发。然而每种无人机各自的命运,就像天气一样,处于不断发展变化中,要做出预言实在很困难。或许我们可以引用马克吐温形容英国春天天气的一句话,来形容无人机未来的发展:“春天比其他任何季节都活跃。在春天,一天24小时内就会遇上136种不同的天气状况。”
参考文献
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DEFENSE
INTERNA2REVIEW,solo?[J].
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