发展历史
历史背景
无人机，就是无人驾驶飞机的简称，缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。
无人机是无人驾驶飞机的简称。由于没有飞行员，无人机可以执行超越飞行员生理极限的或者危险的任务，比如长航时、大机动飞行或者在恶劣气象条件、战场等危险区域执行任务。如今的无人机早已超出了所谓“遥控飞机”的概念，无人机在执行军事任务方面所具有的无可比拟的优势也让很多国家对它寄予厚望。
无人机最早的开发是在第一次世界大战后。到了第二次世界大战后，不少军事强国将退役的飞机改装成为靶机，开启了近代无人机发展的先河。随着电子技术的进步，无人机在担任侦查任务的角色上凸显出重要性。例如，在越南战争期间，美国曾经使用大量的无人机对高价值或者是防御严密的目标进行侦查。
1982年以色列航空工业公司首创以无人机进行侦察、情报收集、跟踪和通讯等。1991年的沙漠风暴作战当中，美军曾经发射专门设计欺骗雷达系统的小型无人机作为诱饵，这种诱饵也成为其他国家效彷的对象。
无人机的飞速发展和广泛运用是在海湾战争后。以美国为首的西方国家充分认识到无人机在战争中的作用，竞相把高新技术应用到无人机的研制与发展上，不仅增加了续航时间，提高了图像传递速度和数字化传输速度，还使用了先进的自动驾驶仪。
一些无人机已经装备了武器（例如美国的RQ-1捕食者无人机装备了AGM-114地狱火空对地导弹），担任起更多的军事任务，如：轰炸目标、对地攻击、空中格斗等。
美国RQ/MQ-1捕食者无人机，首架机于1994年7月试飞，1995年7月为用于塞尔维亚战场监视而运送到阿尔巴尼西，作为美国空军最初战术多用途无人机开始服役。其间飞行了225000小时以上，在美国空军的作战使用率高达95%以上。美军在阿富汗战争期间已经进行了RQ-1“捕食者”无人机导弹战斗试验，此前该型无人机仅用于侦察和目标指示。在2003年春伊拉克战争“解放伊拉克”行动中，“捕食者”无人机表现优异，RQ-1“捕食者”无人机共攻击并摧毁了12个地面目标，有防空导弹连、导弹发射装置、伊拉克电视台雷达和卫星设施。在伊拉克战争中，美军共动用了约50架无人机，主要是RQ-1“捕食者”、RQ-4A“全球鹰”和RQ-5“猎手” 。
研制历程
1999年，中国航天科技集团公司下属的中国航天空气动力技术研究院彩虹-4无人机（简称：航天科技十一院）开始无人机研制工作。
2004年，航天科技十一院突破了自主飞行和图像传输关键技术，设计研制出第一架具备全自主飞行能力的彩虹-1无人机。随后，彩虹-1无人机批量生产、彩虹-2无人机研制成功，彩虹系列无人机得到进一步发展。
2007年随着“彩虹-3无人机“的首飞成功，AR-1空地导弹（绰号：射手）的研制成功，中国拥有了察打一体化的无人机武器系统。
2010年，彩虹-4无人机开始研制。
2011年9月，彩虹-4无人机完成首飞，丰富了彩虹无人机产品型第九届中国国际航空航天博览会上展出的彩虹-4无人机谱。彩虹无人机系列形成了覆盖小型、中近程及大型高端无人机全型谱产品线和研制体系。
2012年11月14日，在第九届中国国际航空航天博览会上，彩虹-4无人机首次展出。
2014年8月29日，天津国际无人机展上，彩虹-4无人机再次实机亮相。
2016年5月中旬，彩虹-4无人机完成两架次卫星遥控打靶。试验中，彩虹-4采用卫星中继数据链实现无人机系统超视距测控和信息传输，距离彩虹-4无人机进行卫星遥控打靶(5张)卫通指挥控制站直线距离超过1000千米，试验全程卫星信号稳定，通信正常，图像传输清晰流畅，AR-1空地导弹精确命中目标。实现了彩虹-4无人机系统超视距测控与信息传输，验证了卫通中继数据链系统的性能稳定可靠，实现了从超视距传输侦察信息向对地打击控制的转变，有效提升了彩虹-4察打一体无人机武器系统的作战效能。
2016年11月1至6日，彩虹-4无人机参展第十一届中国国际航空航天博览会。
2018年1月，彩虹-4无人机成功完成多型弹药实弹打靶试验。测试中，彩虹-4无人机搭载5种类型的弹药进行了实弹打靶验证，包括50千克级子母炸弹、50千克级子母末敏炸弹、50千克级卫星制导炸弹、100千克级激光制导炸弹，以及100千克斤级卫星制导滑翔炸弹。
2018年6月，在中国西南某机场进行密集飞行试验。彩虹-4改进型无人机从海拔3500米的高原机场起飞，刷新了该型无人机的起降高度纪录。彩虹-4改进型采用了新的襟翼增升系统，发动机采用了新的高效增压系统。
2019年4月，中国航天科技集团第十一研究院自主研发的彩虹-4无人机在西北某地圆满完成航空物探试验飞行。
2022年8月，航天彩虹无人机自主研发的中空长航时重油无人机不久前完成科研试验。该型无人机圆满完成了自主起降、航点飞行、满载运输、最高升限、航程航时等试验科目。新无人机采用了全国产重油活塞发动机，这标志着彩虹无人机向国产化改型前进了一步。
研制启动
中国航天科技集团公司十一院自1999年开始从事无人机研制工作，2004年，在没有外援和经验借鉴的情况下，无人机项目团队在短期内突破自主飞行技术和图像传输关键技术，设计研制出第一架具有自主知识产权，具备全自主飞行能力的“彩虹-1”无人机。
此后，彩虹-1无人机批量生产、彩虹-2无人机研制成功，彩虹系列无人机得到进一步发展。2007年随着“彩虹-3无人机“的首飞成功，中国无人机产业迎来了从低端到中高端战略转型的良好契机。”射手“导弹的研制成功，使中国实现了察打一体化的无人机武器系统，使得产品型谱更加宽广。随后，研制出一型多用中空长航时彩虹-4无人机系统，丰富了彩虹无人机产品型谱。实现了平台系列化、型谱化，载荷系统化、集成化，应用体系化、实战化的全面发展，以“彩虹”系列为代表的无人机已形成了覆盖小型、中近程及大型高端无人机全型谱产品线和研制体系。
研发测试
2016年5月中旬，中国航天科技集团十一院彩虹无人机试验团队在北京及西部某试验基地，先后联合完成了两个架次的“彩虹-4”无人机卫通靶试试验，试验取得成功。试验表明彩虹-4无人机系统实现了从多年前超视距传输侦察信息向对地打击控制的转变，有效提升了“彩虹-4”察打一体无人机武器系统的作战效能，能在千里之外遥控侦察与实施导弹攻击，同时高清光电载荷使得目标定位和打击精度大幅提高。
两次试验均由西部某试验基地视距站控制无人机起降，由位于北京的卫通指挥控制站进行任务主控，靶区在西部试验基地附近，距离卫通指挥控制站直线距离超过1000千米，试验全程卫星信号稳定，通信正常，图像传输清晰流畅，AR-1空地导弹精确命中目标。
此次试验中，首架次彩虹-4无人机系统搭载现有光电侦察载荷和AR-1空地导弹，首次进行卫通靶试试验。试验中视距地面站控制无人机的起飞和降落，卫通地面站则在1000千米外通过卫星中继数据链控制无人机进行武器靶试试验，真正实现了彩虹-4无人机系统超视距测控与信息传输。
彩虹-4无人机测控与信息传输系统采用C/UHF双波段视距数据链进行无人机遥控、遥测、跟踪定位和侦察信息的实时传输。受无线电视距的限制，视距数据链最大通信距离为250千米。此次试验中，彩虹-4采用卫星中继数据链实现无人机系统超视距测控和信息传输，只要在卫星天线的波束覆盖范围内，通信不受距离和地理条件的限制，可以满足无人机在任务飞行时大范围机动、远距离数据传输的要求，与视距数据链相比，优势明显。
试验过程中，卫通机载天线自动跟踪卫星，在无人机飞行过程中，特别是在无人机大角速率盘旋过程中，一直保持对卫星的稳定跟踪，遥测信号和侦察图像稳定流畅，保证了靶试试验的顺利进行，表明彩虹-4无人机卫通中继数据链系统的性能稳定可靠。
第二架次试验彩虹-4搭载新一代光电侦察载荷和AR-1空地导弹，测试高清光电侦察载荷性能及与现有武器系统的兼容配合情况。试验表明，新一代高清光电载荷在各个方面都具有较大的性能提升：一、可见光图像由模拟视频升级为1080P高清数字影像，图像质量得到显著提升，典型目标探测距离提升至20千米；二、红外探测器升级并配备新一代光学系统，由原先三视场切换方式升级为连续变焦方式，操作控制更加便捷，图像质量明显提升，典型目标探测距离提升至18公里；三、采用新一代伺服控制技术和目标跟踪技术，系统跟踪能力增强，系统整体稳定精度明显改善，进一步确保了武器系统的打击精度；四、内部集成了高精度惯导系统，提升目标定位精度；五、采用自动对焦、光学变倍、图像增强等技术，进一步提升图像质量和系统操作便捷性。
2018年1月，“彩虹-4”无人机完成多型弹药实弹打靶试验，试验历时6天。
技术特点
彩虹-4无人机拥有4个武器挂架，这种结构与美军现役大型无人攻击机MQ-9收割者类似。彩虹-4无人机还可以在最外侧两个挂架上各携带一枚约100千克重的FT-5（飞腾-5）轻型精确制导炸弹。彩虹-4无人机的载弹量为345千克，飞行高度达7-8千米，飞行速度可达250千米/小时，飞行时长为40多个小时。估算彩虹-4无人机在轻载的状态下，作战半径可能在2000千米（卫星通信）左右。彩虹-4无人机用途广泛，在军事领域可用于侦察、监视及对地攻击，在民用方面也具有良好的市场前景，譬如承担森林防火、气象勘测、海洋测绘，地质勘探等职能。另外，该机也可警用，执行要地巡逻、对犯罪分子进行跟踪监视等任务。
彩虹-4无人机采用同彩虹-3/3A一样的发动机，但在飞机的空气动力外形方面有所改进，将燃油消耗率降低了15%，升阻比提高到1，因此能够携带更多的弹药或飞行更长的时间。彩虹-4无人机可同时携带两种监视系统，一种是光电监视系统，另一种是综合孔径雷达。另外，“彩虹-4”无人机80%的表面都是用合成材料制成的，因此具备一定的隐身能力。
彩虹-4无人机性能高于美国“捕食者A”（MQ-1A）。在武器装备方面，彩虹-4在前翼下方挂了空对地导弹和炸弹，意味着该机不仅可执行侦察任务，还能对地面目标实施攻击。彩虹-4无人机机身比彩虹-3有所增大，机翼展达18米，有效载荷，飞行高度，巡航时间，都有大幅度提升。载重负荷达345千克，巡航高度达8000米，滞空时间长达40小时，最大航程3500千米，可以连续飞行两天两夜，可执行远距离任务。
彩虹-4无人机能在5000米高度上使用导弹攻击地面目标，具有很大的战术意义：
第一个战术意义就是安全。使用活塞发动机和螺旋桨的无人机速度较慢，这样的慢速目标对于地面防空火力特别是单兵肩扛防空导弹是非常理想的目标。如果这种无人机在两三千米的高度飞行，恰好是肩扛防空导弹打击的最佳高度，而如果在五千米高度上飞行，肩扛防空导弹就打不到，高射机枪和高射炮也很难击中。
第二个战术意义是能够实现发现即攻击。无人机一般采用大翼展，所以降低高度的速度比较慢，如果在五千米高度发现目标，降低到两千米左右实施攻击，需要一分钟左右，这个时间内有可能出现其它问题。由于国产“彩虹-4”无人机能在五千米高度上使用导弹攻击地面目标，所以它并不需要降低高度，也就省去了降低高度时所需要的时间，可以实现发现即捕获、捕获即攻击，大大提高了攻击效率。
彩虹-4有两个型号，彩虹-4A为专用的侦察型，而彩虹-4B则是“察打一体”的攻击无人机，能够携带6枚小型导弹或者制导炸弹。
▪ 气动布局
彩虹-4无人机在彩虹-3无人机的基础上，空气动力外形方面有所改进。该机参考了滑翔机外形，结合无人机修长机身布局而全新设计，采用高升阻比气动布局、大展弦比机翼，升阻比达到了20以上的水平，翼展达到18米，巡航升力系数达到了接近1.0的水平，因此能够携带更多的弹药或飞行更长的时间，实现了长航时高载重的技术要求，具备长时间滞空压制能力和更高的打击功效。较高的升力系数不仅能节省油耗，还能有效缩短飞机的起降距离，从而减少对跑道长度的需求。相比彩虹-3无人机，彩虹-4无人机将燃油消耗率降低了15%。彩虹-4无人机的发动机后置，机载设备前置，有利于平衡飞机的重心，还能避免发动机尾气对光电设备的影响；上反式V型尾翼布局结构相对于平尾加垂尾的常规布局而言，可以用较少的部件同时实现平尾和垂尾的作用，可以有效减小飞机的结构重量和飞行阻力，而且V型尾翼还能有效地降低雷达反射面积，因此具备一定的隐身能力。另外，彩虹-4无人机大部分机体结构和蒙皮采用铝合金材料，一些非承力部件和天线罩等采用复合材料。
彩虹-4无人机采用前三点可收放式起落架，起落架上安装有液压减震装置，消耗和吸收着陆时的撞击和颠簸能量，减小对机载侦查设备的损伤，起飞后，前起落架向前收起，后起落架向后收进机腹的起落架舱内，以减小飞行阻力。彩虹-4无人机在轻载的状态下，作战半径达2000千米（卫星通信）左右。
▪ 动力系统
彩虹-4无人机初期型号采用同彩虹-3/3A一样的奥地利ROTAX 涡轮增压 汽油活塞发动机 以及变矩恒速螺旋桨。2018年12月18日，中国研制单位称：“彩虹-4的汽油活塞发动机将很快换装中国新一代重油发动机，升级的确切日期和新版本的名称将在稍后公布。”这种重油发动机将使无人机达到9000米的高度。
▪ 武器系统
彩虹-4无人机拥有4个武器挂架，可以加挂4枚总重量为250～350千克的导弹或炸弹，应急情况下可通过减少载油及使用复合挂架的方式挂载6枚弹药。机翼外侧挂架挂载能力75千克，内侧挂点是120千克。
彩虹-4号可以挂载重量为45千克的AR-1反坦克导弹，该弹采取激光半主动制导模式，主要用来打击坦克装甲车辆等地面低速目标。最外侧两个挂架上各挂载一枚约100千克重的飞腾5（FT-5）小直径精确制导炸弹，用来轰炸地面的桥梁、建筑物等固定目标，或是杀伤有生力量，杀伤半径达二三十米。
▪ 机载电子
彩虹-4无人机可同时携带两种监视系统，一种是光电监视系统，另一种是合成孔径雷达。球形光电传感器位于机头下部，起落架后边，具备昼/夜广电侦察、电视摄像、激光测距、激光定位和指示打击等功能，激光指示作用距离15公里，能在发射弹药直到命中的过程中，始终提供激光照射；激光雷达可以配合无人机低空自主飞行进行对地侦察，并经过后期点云/图像处理，实现立体地景生成，并且还包含表面纹理信息。在稳瞄平台后装载了一台合成孔径雷达，可在30公里以上实现目标区的成像，能在云遮雾罩的环境下“看清”目标，并且可通过地面情报处理，结合光电识别伪装目标，通过合成孔径雷达实现远距离和全天候的成像侦察能力。彩虹-4无人机还可以挂载通信侦察设备，可以对一定范围内对讲机、数字电台、海事电话进行探测/定位/侦听，还可以搭载GSM蜂窝通信基站，在某些自然灾害发生后，可快速建立灾区的区域移动通信能力。
▪ 通信遥控
彩虹-4无人机的通信控制主要有视距链路和超视距链路两种方式，视距链路为微波通信，超视距链路通过卫星中继来通信。彩虹-4无人机的卫通装置属于机载“动中通”，可以在各种飞行姿态下保持对准卫星，一确保通信链路畅通。彩虹-4无人机的卫通控制半径在2000千米左右。
彩虹-4无人机通过地面站来对飞机进行控制和操纵，一座地面站可以控制多架无人机执行任务。地面站有固定式和移动式两种，固定式是将设备和天线安装在无人机基地内，控制本场内的无人机起飞、降落和执行任务等，也可通过卫星进行远程控制。移动式是将操作台和卫通天线、数据链天线等设备集成到一个移动方舱上，移动方舱大小和一个集装箱差不多，可以用车辆或飞机运输，方便前沿部属。彩虹-4无人机的地面站操作人员有两名，驾驶员一般坐在左边的操控台，主要负责操作驾驶无人机完成起飞、降落以及追踪目标等机动飞行动作；传感器操作员负责操作机载侦察传感器，完成电视摄像、拍照、激光测距、激光标定、雷达扫描等侦察工作以及负责武器发射。
▪ 性能分析，
彩虹-4无人机性能高于美国“捕食者A”（MQ-1A）。在武器装备方面，彩虹-4在前翼下方挂了空对地导弹和炸弹，意味着该机不仅可执行侦察任务，还能对地面目标实施攻击。彩虹-4无人机机身比彩虹-3有所增大，机翼展达18米，有效载荷，飞行高度，巡航时间，都有大幅度提升。载重负荷达345千克，巡航高度达8000米，滞空时间长达40小时，最大航程3500千米，可以连续飞行两天两夜，可执行远距离任务。
衍生型号
彩虹-4无人机有两个型号，彩虹-4A无人机和彩虹-4B无人机。
彩虹-4A
彩虹-4A为专用的侦察型，该型号采用光电侦察平台+SAR雷达双装载作为标准配置，续航能力强，可对目标区域实施持续侦察监视，侦察作战效能高。
彩虹-4B
彩虹-4B为察打一体的攻击无人机，能够携带4枚小型导弹或者制导炸弹，最大起飞重量为1300千克～1350千克；油料，165千克；巡航速度为150～180千米/小时，最大航速为210～235千米/小时；没有武装时的滞空时间为30～40小时，加挂武器时的滞空时间为14小时；实用升限为7500米。
服役动态
实战运用
2015年10月，伊拉克展示了一组彩虹-4无人机的视频截图，显示该无人机已装备该国。
2015年10月10日，伊拉克国防部长哈利德·奥拜德视察瓦西特省的库特空军基地，其背景中就赫然出现了1架彩虹-4B无人机。不仅如此，哈利德·奥拜德防长还饶有兴趣地观看了军方放飞彩虹-4B无人机的表演。根据外媒的报道，彩虹-4B无人机已经参加实战，并执行打击恐怖分子的任务。
在国际军火市场，中国武器装备往往以物美价廉、不附加任何其他条件著称。正是由于这两个方面的优势，中国的武器出口才逐渐抢占越来越多的国际市场，开始涉及到一些高精尖的武器领域，此次“彩虹-4B”无人机出口伊拉克便是成功的表现之一。彩虹-4B无人机的外销除了赚取外汇以外，意义更重大的是这些装备的使用还会提供宝贵的实战经验，有利于展开进一步的改进。
2018年1月，彩虹-4无人机完成多型弹药实弹打靶试验。
多种用途
除森林消防型外，彩虹四无人机还应用到航空物探、海事巡查、海上应急搜寻、中继通讯、海洋环境监测与评价、海洋生态灾害监测、海洋溢油监测、海洋动植物保护等多个领域。
海洋监测
2015年6月，中国航天科技集团公司十一院在山东省烟台市沿海地区成功实施了“蓝色海鸥”彩虹-4无人机海洋示范应用，这是中国首次进行大型中空长航时无人机系统海洋示范应用。
此次示范应用展现出彩虹-4无人机较高的三维数据、高光谱和高分影像的获取能力。无人机通过数据实时传输，实现了对海洋环境的实况同步监测，卫星数据通过卫星通信实时接入国家海洋局北海分局指挥大厅，实现了对监测目标海域的实时发现、实时判别、实时监测，加强了海上应急事件监测处理能力。
应急测绘
2017 年12月彩虹-4无人机已经成功实现同时搭载高清光电、高清相机、SAR和激光雷达设备，相机地面监控监测软件可对相机成像参数进行设置并通过航测控制器完成成像数据机上实时处理，图片下传至地面后完成图像快拼，并通过三维地理信息指挥系统实时显示所关注点经纬度、飞行高度及飞行航迹等信息。目前高清相机的原始图像精度达到50毫米，实时快拼图像精度达到4米；全极化SAR 的图像精度达到0.3米；激光雷达成图精度达到1米。目前基于彩虹-4无人机的应急测绘系统已经具备特别重大突发事件现场图像处理能力，为构建健全应急测绘救援提供了有力保障。
森林防火
2017年5月，基于彩虹-4无人机的森林防火系统成功在黑龙江塔河完成林区监护应用示范演示，是彩虹无人机团队首次实现在中国领土范围内卫通最严苛的条件下实现高速率数据传输，传输过程中图像清晰不卡顿。结合大兴安岭林区巡护、林业防火的应用需求，综合运用无人机遥感、卫星通信、地理信息系统等技术，实现林区大面积巡护及火源搜索等工作。为构建以森林防火预警监测与灾害应急监控为重点的无人机监管体系，实现森林防火的统一指挥调度奠定了良好基础。
海事监管
2015年6月在江苏南通兴东机场，彩虹-4无人机搭载高清光电、高清相机、AIS 及语音电台等设备开展了近一月的无人机海事飞行试验。海事局首次实现空中获取AIS信息数据平台，实现了中国中大型无人机的首次海事公务飞行。表明了彩虹-4无人机系统具备了海事监管的实用条件，进一步完善海上交通安全监管和服务体系提供了有力支撑。
总体评价
彩虹-4无人机作为一款拥有众多海外用户的多用途无人机，积累了大量实战经验，技术状态非常成熟稳定，同时系统集成和挂载能力强大，兼容多种特设和通讯、探测方式。和美军的MQ-1捕食者、MQ-9死神无人机在航程、武器携带能力上还有差距，但4000公里的航程和200公斤的载重量，基本上满足了绝大多数发展中国家现实作战的需要。彩虹-4的高原起降适应能力已经涵盖了全球绝大部分主要机场，在这些机场都可以正常使用，对于一些海拔3000-4000米的国家和地区，也有很好的适应能力。另外，彩虹-4无人机还具有良好的民用前景，可广泛用于环境监测、空中测绘、消防应急等领域。
