结构简单、操控方便、可靠性高的民用多旋翼无人机除广为人知的航拍用途之外，还能在工农业、应急救援和军事领域发挥独特的作用，成为相关工作人员的得力助手。在军事领域，它更被称为“战场幽灵”。如何让它为作战己方提供有利帮助，同时侦测、干扰、反制敌方无人机的进攻，已成为现代战场急需解决的一个难题。
从丑小鸭到白天鹅
虽然多旋翼无人机是近年来才崭露头角的新秀，但事实上，多旋翼结构的飞行器早在1907年就被法国的宝玑兄弟和里切特教授制造出来了。该飞行器被命名为“旋翼机一号”，其最大离地高度仅为1.5米。随后，法、美等国的工程师又陆续制造了一批早期多旋翼飞行器，虽然它们的滞空时间和离地高度有所延长和提高，但依旧停留在技术验证阶段。20世纪50年代后期，美国陆军提出了“飞行吉普”项目，旨在制造一种小型垂直起降飞行器。为此，柯蒂斯·莱特公司设计了一款名为VZ-7的四旋翼载人飞行器。VZ-7采用一台涡轮轴发动机作为动力，利用机械变速装置连接螺旋桨，能够相对稳定地悬停和向前飞行，且操控相对便利。不过，VZ-7的最高飞行时速仅为51千米，最大飞行高度仅为60米，性能完全无法满足当时美国陆军的要求，因此最终并未量产和装备。
“旋翼机一号”飞行器的模型
上述早期多旋翼飞行器普遍缺乏先进的自动飞控系统和推重比高，缺乏快速响应的动力系统，导致大多操控困难、性能低下、实用价值低，因而这种构型的飞行器逐渐被人们淡忘了。
1995—2010年，随着微机电系统、微处理器、动力锂电池、无刷电机、碳纤维机身等关键硬件的实用化、小型化和低成本化发展，安装有飞行姿态自动控制器的电动多旋翼飞行器逐渐在航模爱好者中流行起来，并开始进入商业航拍领域。这一时期，典型的商用多旋翼无人机包括德国Microdrones公司发布的MD4-200等，不过这一阶段的多旋翼无人机普遍具有控制距离短、价格高昂等缺点，且不具备相机三轴稳定系统，对操作人员有较高的技术要求，因此受众狭窄。
2010年，法国Parrot公司发明了AR.Drone多旋翼无人机，该机可以在移动设备上利用无线网络控制并接收图像，还可以借助带陀螺仪的飞控和超声波测高传感器实现自动定高悬停。该无人机一经发布便被各国消费者大量购买，这标志着消费级无人机时代拉开了序幕。
2012年，中国深圳市大疆创新科技有限公司发布了经典的精灵Phantom无人机，该机拥有1.2千克的最大起飞重量、控制距离1000米的遥控系统和集成GPS、陀螺仪与气压高度计于一体的飞控系统，具有室外定点悬停和失控返航功能。该机大幅提升了消费级多旋翼无人机的实用性，使之进化为航拍工具。
精靈Phantom无人机（图源Meh.com）
此后，大疆、零度、道通智能等企业凭借不断提高的机电模块集成度、逐步提高的电池能量密度、反复优化的气动设计和不断迭代的人工智能算法，让消费级多旋翼无人机在越来越轻便小巧的同时飞得更快、更远，并逐渐实现了主动避障、视觉跟随、自动拍摄等智能飞行功能，使无人机真正“飞入寻常百姓家”。
随着多旋翼无人机在消费级航拍市场的兴起，无人机制造商开始进一步拓展这种结构简单、易于维护、操控便捷、扩展性强的飞行器在行业级市场中的应用。各种集成了三轴增稳云台的光电探测设备陆续问世，例如，用于高精度测绘的激光雷达和全画幅相机、用于农作物状态监测的多光谱相机、用于长距离观察的高倍率光学变焦相机和激光测距仪等。为了更好发挥载荷性能，厂商又根据各个行业的需求开发了一系列拥有长续航时间、高可靠性和一定便携性的行业无人机。功能繁多的载荷和性能优异的飞行平台，辅以无人值守机场和配套专业软件，逐渐让多旋翼无人机在各领域得到广泛应用。
多行业应用中的能工巧匠
农业方面，农技人员可以首先使用搭载多光谱相机和光照传感器的小型多旋翼无人机，对农作物长势和太阳辐照度进行评估；再用装有喷洒器和播撒装置的农业植保多旋翼无人机精准而快速地施放药物或肥料。相比传统的人力施肥打药，这套操作流程不仅节约了人工成本，还避免了药物和肥料的滥用，可谓“多快好省”。
系留多旋翼无人机系统。通过系留综合缆绳将地面发电机等设备与多旋翼无人机进行组合，可有效解决无人机持续供电问题（图源：深圳市科卫泰实业发展有限公司）
应急救援方面，多旋翼无人机可以搭配系留套件，借助地面发电机实现定点连续照明，为救援队员在灾区夜以继日抢救被困人员提供照明保障。2023年2月土耳其发生连续强震后，奔赴灾区的大陆蓝天救援队就携带了多套系留照明无人机系统，成为灾区“夜空中最亮的星”。对于森林灭火或野外搜救场景，搭载热成像仪的无人机则可以提供直观的地面热源分布图，从而大幅提升救援效率。
科学研究方面，多旋翼无人机不仅可以代替人类深入火山、冰川等危险场合，而且因体积小、机动性强而更适于飞入文物古迹等狭小空间内部进行细致考察。相比固定翼无人机，多旋翼无人机可以稳定地悬停或以很低的速度巡航，这样不易错过每一个观察细节。国外的研究团队还曾尝试使用多旋翼无人机观察鲸鱼，并操纵装有采集装置的无人机穿越鲸鱼喷射的水柱以采集研究样本。
现有的民用多旋翼无人机依靠多样化的负载和简便的操作维护，正渗透进越来越多的领域，为许多传统行业插上了翅膀。但我们也必须看到，多旋翼无人机的广泛使用也带来了航空安全、信息安全等方面的新问题。例如在2021年8月，由于双方疏忽，加拿大约克地区警方操作的一架多旋翼无人机和一架载人的小型飞机相撞，所幸机上人员并无大碍。为解决这些问题，无人机制造商、使用者和航空监管部门等都必须采取人防、物防和技防相结合的手段，尽可能避免意外事故的发生。
“战场幽灵”
和固定翼飞机在军事领域的应用历程类似，多旋翼无人机最早也被用来侦察敌情，随后又陆续出现了自杀式爆炸无人机和凌空投掷爆炸物的无人机。
2014年，“伊斯兰国”武装分子开始使用民用多旋翼无人机对战场情况进行侦察。2016年10月，伊拉克北部地区，“伊斯兰国”武装分子故意坠毁了一架多旋翼无人机，该机的电池内装有简易爆炸装置；当两名库尔德战士捡起這架无人机时，爆炸发生，两人当场死亡。本次事件很可能是最早的多旋翼无人机作为武器直接攻击敌方的案例。
随后的几个月中，“伊斯兰国”武装分子和伊拉克警察部门在库尔德地区先后使用了多旋翼无人机向对方投掷简易炸弹。前者所用的投弹无人机结构较为简单—在无人机底部安装一个下漏塑料筒，操纵者通过粘贴在机身侧面的组件释放筒中爆炸物；后者使用的投弹无人机结构更为完善—机身下方安装有两个遥控投掷器，可以各自悬挂一枚装有羽毛球“尾翼”的榴弹。这种“羽毛球炸弹”由于下落轨迹更稳定，攻击精度更高，一经问世就不断被世界各地的军事组织借鉴，随后还产生了3D打印塑料尾翼的“升级版”。
2018年8月，委内瑞拉总统马杜罗在阅兵式上发表演讲时，一架大型六旋翼无人机在主席台附近爆炸，造成多人受伤，所幸马杜罗本人并无大碍。这是近年来最为著名的一起使用多旋翼无人机刺杀政治人物的案件。
2022年初俄乌爆发冲突后，俄乌双方时常在社交媒体上发布各种由民用无人机拍摄的作战视频：这些无人机时而引导火炮射击，时而投放炸弹，时而使用专用探测器搜索地雷，甚至还通过撞击来击落敌方无人机。借助复合材料制成的小巧机身、低空低速的飞行特性和灵活的操控性能，民用多旋翼无人机得以在枪林弹雨中穿梭自如。敌方虽然可以通过耳听眼看的方式发现并击落它们，但往往困难重重。
侦测、反制皆困难重重
对无人机进行处置的前提是侦测到其存在。但对来去无踪的多旋翼无人机而言，要做到这一点并不容易。
在各式各样的无人机侦测手段中，最简单的方法就是在阵地的各个方向设立无人机观察哨。该方法虽然简单粗暴，面对噪声大、高度低、速度慢的小型民用多旋翼无人机却有着不错的效果，所以在战场上也应用得最广。
FOWLER截击无人机（Oleksandr Butkaliuk/摄）
多旋翼无人机飞行时，其电子元器件的温度较高，和温度较低的天空背景会形成明显的热辐射反差。据此原理，部分安防监控厂商制造了红外热成像式监测设备。此类设备在工作时，首先借助安装在电动云台上的热成像相机对空旋转扫描，再利用后端计算机自动分析图像并生成目标轨迹。不过，这类设备多用于要地安保，对飞行高度较高的目标有很好的识别能力，却容易漏报贴着树梢、岩石或建筑物顶部飞行的无人机。还有一些企业开发了便携式反无人机雷达。这种雷达采用有源相控阵架构，形似一块平板，可单人背负操作，最远可以侦测到数千米外的无人机。不过，这类设备同样存在低空识别能力较弱的问题，而且因为便携式反无人机雷达会主动发射电磁辐射，所以反而有可能被敌方无线电监测手段发现，导致己方阵地暴露。
虽然战场上的作战双方都使用了无人机控制信号侦测器、单兵干扰枪、无人机干扰车等反制装备，但民用多旋翼无人机依然可以神出鬼没。究其原因，一方面是上述反制装备的普及率有限，不太可能让己方每个作战单元都拥有无人机搜索和压制能力；另一方面是此类无人机价格低廉，即使被击落，敌方损失也不大。
此外，绝大多数无人机干扰设备通过强电磁来干扰、阻断敌方无人机的卫星定位和遥控信号，但市售的民用无人机往往缺乏可靠的惯性导航系统，在丢失全部无线电信号后会变成“无头苍蝇”。这就意味着，如果无人机携带有爆炸物，而干扰信号作用距离又不够长时，反而容易使无人机在己方阵地附近坠毁，同样造成损失。此外，大功率电磁干扰还有可能造成误伤己方无人机、干扰己方通信等附带问题。
为了克服无人机干扰设备的种种缺点，乌克兰科研团队研发了一款名为FOWLER的多旋—固定翼混合构型截击无人机。FOWLER采用多旋翼构型垂直起飞，并可在空中转换为固定翼模式高速平飞。被放飞后，它首先通过低成本的红外和可见光双波段摄像头搜索目标，随后在接近目标时释放一个网状充气捕捉器，最后降落在指定区域进行充电和重复使用。当然，也可以将FOWLER设置为直接撞击模式，与目标同归于尽。
无人机侦测和反制系统
此外，各国军工企业还研发了各式各样的激光反无人机设备。这类设备首先由大功率激光发射器产生激光，再借助安装在万向支架上的光学镜头实现跟踪照射。相比于实体弹药，沿直线传播的高能激光不仅使用成本低廉，更能轻松做到“指哪打哪”，十分适合对付民用多旋翼无人机这种高机动性小型目标。但由于现有的移动式激光发射器功率有限，往往只能使敌方无人机坠毁，而无法将其在空中彻底粉碎，因此依然存在敌方无人机失控坠毁后对己方阵地产生附带损伤的可能性。
【责任编辑】谌 燕