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   美军将无人机系统作为网络中心战的重要环节，尤其是无人作战飞机，必须集侦查、定位、武器发射于一身，能够在15千米高空飞行，滞空时间达到几十个小时，并具有“发现即摧毁”的能力等。显然，要满足这些苛刻作战要求的先进无人作战飞机的设计，必须采取一系列非常规的手段和技术。
非常规气动布局
相对有人驾驶作战飞机，无人作战飞机气动布局可以选用的范围很宽，包括许多在有人驾驶飞机上难以实现的布局形式，飞机可以在很宽的非线性范围内飞行，这需要对无人作战飞机进行一体化设计。
目前，无人机多采用无垂尾或V形双垂尾、前翼以及融合体等非常规布局，机上操纵面众多。洛·马公司正在研制的“变形”机翼技术将使机翼外形得到彻底的改变，可使表面积扩大到300%以上，不仅扩展了飞机的飞行包线，而且增强了一机多用的能力。例如，“捕食者”这种飞行速度较慢的猎杀式无人机，如果采用“变形”机翼技术，将具备高速飞行和高机动性的能力，也可实施空战。
非常规气动布局对无人作战飞机的隐身性能也有很大的帮助，不但可以有效地降低雷达反射截面积，甚至可以具备目视隐身的能力。除通过改进机体外，未来无人机的隐身能力还将通过与信息战能力的结合来实现，如美空军正在秘密研发的一个项目，就是帮助无人机操作人员入侵敌方的通信程序。
另一方面，无人机的小型化也非常重要，这意味着小飞行平台可以完成更加强大的功能。“捕食者”无人机设计之初的性能指标，现在可以在更小的“影子”无人机上实现。小型化将依靠于更轻、更强的先进航空材料的发展。
非常规动力技术
无人作战飞机与传统作战飞机相比具有很多独特的要求：低成本是无人作战飞机的重要发展目标，这就必须减小飞机的重量和尺寸；无人作战飞机在其全寿期内的多数时间是储存的，要求在10年以上的储存期内无需维护；无人机与有人机相比具有不受过载限制的优势，这就对发动机提出了更高的要求；无人机需要搭载大量的电子设备，需要发动机在提供飞机动力的同时，还能输出更多的功率为机载电子设备供电。这些独特的要求决定了无人作战飞机动力装置的发展，使其必然在性能、航程、储存性、成本控制等方面走出一条新路。
在满足独特要求的前提下，无人作战飞机的动力装置必须同时具备高单位推力、低成本和低油耗的性能。这也就为无人作战飞机动力系统提出了三个主要的发展方向：一是采用推力矢量喷管，以提高机动性；二是采用先进的传热技术，以提高速度和效率；三是采用重油燃料，以提高安全性和后勤保障的能力。
目前，世界各国的无人机大多采用成熟的发动机型号，少部分采用衍生改型发动机，但为了大幅提高无人机搭载能力和使用效率，研究人员也正在努力开发各种概念的动力装置，和各种推进机理，从超声速冲压喷气发动机、燃料电池到往复式动力系统、定向能，甚至核动力装置等，其中，太阳能动力系统和低功耗的动力装置有望使飞行器的航程和续航时间增加一倍。

无人作战飞机控制系统
自主控制能力是无人作战飞机未来发展的主要方向，也是无人机发展水平的重要指标。
自主控制能力是指无人机不依赖外界指令和设备支持，在不确定的环境中仅依靠自身的控制设备完成所规定的任务的关键能力，特别是在飞行中发生数据链丢失时，更需要无人作战飞机依靠自主控制能力继续完成任务，包括具有一定的在线实施重新规划任务的能力，并自动生成完成任务的飞行轨迹。
目前，美军将无人机的自主控制分为10个等级。将远距离遥控的“捕食者”设为1，“全球鹰”在数据链丢失后，能够根据预编程序自主飞行水平设为2-3。X-45C和X-47B可以利用数据链信息共享，实现联合行动，其自主水平有望达到6。美陆军的无人旋翼机系统在协同行动中自主水平要达到8-9，具备联合搜寻、目标确认、作战和损伤评估的能力。
无人机、有人机和地面控制站之间的协调，是需要建立一个互通、交互、监控和执行能力的接口机制，以确保无人机自主控制的有效性和可靠性。美国正在研制一种有人驾驶飞机的飞行员使用英语对无人机进行指挥的软件，指挥无人机实施各种精确的战术动作和投弹。
此外，无人作战飞机还必须解决自主和半自主着陆能力的问题。美军无人机目前可以依靠GPS完成半自主着陆，但也面临着战时GPS易受干扰的问题。
目前，无人机的自主控制水平还很有限，一般还要依赖地面控制站的操控，实现无人机的指挥、控制和通信。这就取决于通信链路的安全性、可靠性及有效性，目前较先进的传输方式是光传飞控系统和电动力操纵系统。
先进结构材料
随着未来无人机性能要求的不断提高，制造无人机所应用的材料也将发生巨大变化，先进材料的应用比例会逐渐加大。加快发展高性能、低成本无人机机体材料是未来航空材料领域的重大课题。
由于在作战使用上的特殊性，使无人机成为采用智能结构和多功能结构及其材料的最佳平台。无人作战飞机在隐身性、机动性、生存力以及智能化飞行等方面的特殊要求为先进结构材料提出了新的挑战。机体的蒙皮要采用近乎无逢结构的复合材料构成，使无人机具有较低的可探测性；采用轻重量的复合材料，可增加燃油装载量；将防弹系统与蒙皮组合成一体的结构功能统一化的复合材料，可有效增强无人机的生存能力，目前DR技术公司已开发出一种密度仅为7.4千克/立方米的轻重量复合材料，但其防护力可抵挡9毫米口径穿甲弹；采用智能材料和结构设计的自适应机翼，可显著优化飞机机动性、增大航程和搭载更多的有效载荷。诺·格公司正在研制的X-47A便采用了该技术，机翼可在正负20度范围内变动。整个机体大部分结构为复合材料，该机曾对起落架拦阻装置尾挂钩进行了验证试验，以评估该机执行海军舰载无人机任务的适应性及机体结构的可靠性。
波音公司已成功试飞了X-45A验证机，该机结构重量的45%采用了复合材料，机身由高速切削的铝合金龙骨、梁及复合材料蒙皮构成，机身上部蒙皮为一个整体件。
任务载荷
无人战斗机的任务载荷包括任务传感器和武器系统两大部分。任务传感器载荷主要包括光电/红外传感器、摄像机、数据传输系统、通信导航系统等，用于执行侦查、搜索、通信中继、信息传输以及毁伤评估等任务。目前无人机传感器的主要研究方向是降低尺寸、重量和成本、以及如何将这些传感器与无人战斗机更好地优化集成等。
遂行打击任务是未来无人作战飞机的核心发展目标，而无人作战飞机出于隐身和载荷能力的限制，挂载武器将以小型和高杀伤力为主要条件。提高武器的制导精度和改进战斗部是无人战斗机武器系统发展的关键。
目前，美国已发展了包括波音公司的GBU-39B小直径炸弹，BAE系统公司的激光制导“海怪蛇”70火箭弹，“海尔法”导弹，JCM联合通用导弹，低成本自主攻击系统等在内的多种武器。进行了“捕食者”无人机发射“海尔法”导弹，“火力侦察兵”无人旋翼机发射火箭弹以及X-45投射导弹等多种试验。
此外，在以网络为中心的电子战中，采用定向能武器也是未来无人作战飞机的一个重要作战方式，但目前的定向能武器体积大、重量大、功耗高，无法装到无人作战飞机上。因此，美国正在积极发展适合无人机搭载的定向能武器。