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1、航空航天概論無人機 7.1 無人機概況無人機概況 7.2 無人機的飛行控制無人機的飛行控制 7.3 無人機的起飛與著陸無人機的起飛與著陸 7.4 無人機的用途無人機的用途回總目錄退出7.1 無人機概況無人機概況7.1.1 什么叫無人機什么叫無人機7.1.2 無人機的發(fā)展概況無人機的發(fā)展概況7.1.3 無人機的特點無人機的特點7.1.1 什么叫無人機（什么叫無人機（1） 無人機其全稱是無人駕駛飛機，從廣義上講有翼導彈也可以算一種無人駕駛的飛機，但本章所提及的主要是指沒有駕駛員的飛機。 以下是一些人們對無人機的構想。7.1.1 什么叫無人機（什么叫無人機（2）7.1.1 什么叫無人機（什么叫無人機
2、（3）7.1.2 無人機的發(fā)展概況無人機的發(fā)展概況（1） 最早的無人駕駛飛機是指用無線電遙控的飛機。在上世紀初便有人開始研究利用無線電控制飛機的可能性。最早出現(xiàn)的只是用無線電遙控的飛機模型，后來出現(xiàn)了自動駕駛儀才使得有可能研制真正的無人駕駛飛機。7.1.2 無人機的發(fā)展概況無人機的發(fā)展概況（2） 無人機的出現(xiàn)首先是作為靶機出現(xiàn)的。最初空中使用的“靶標”都是拖靶小旗或布袋，這樣既不安全也不真實。在三十年代于是有人把有人駕駛飛機改裝一番后就成了無人駕駛的靶機。如英國的“蜂后”靶機，美國的OQ-19、PQ-8靶機等。7.1.2 無人機的發(fā)展概況無人機的發(fā)展概況（3） 四十年代初第二次世界大戰(zhàn)期間，通
3、過改裝一些現(xiàn)役轟炸機美國又研制了無人轟炸機。這些無人機安裝了一些必要的自動控制系統(tǒng)，拆卸了一些多余的自衛(wèi)武器和設備。當進行遠距轟炸時，則先由駕駛員操縱一段時間，進入攻擊區(qū)以前駕駛員跳傘離開，隨即由伴航飛機遙控進行轟炸。7.1.2 無人機的發(fā)展概況無人機的發(fā)展概況（4） 第二次世界大戰(zhàn)末德國也曾秘密從事無人轟炸機的研究。V-1 導彈就是當時他們的無人轟炸機。V-1 導彈外型很象一架普通飛機。7.1.2 無人機的發(fā)展概況無人機的發(fā)展概況（5） 它具有中單翼，平尾和垂尾，有一臺脈沖式噴氣發(fā)動機裝在垂尾上方。雖然V 1 導彈的命中率不高，但它是第一架完全由控制系統(tǒng)自動導航完成全部飛行過程的無人機。 在
4、V-1導彈的促進下，到了五六十年代，無人機有了很大的發(fā)展。這時除了將一些有人駕駛飛機改裝成無人駕駛7.1.2 無人機的發(fā)展概況無人機的發(fā)展概況（6） 飛機外，還成功地設計了一些無人靶機、無人偵察機、無人駕駛研究機。隨著電子儀器的微型化，無人機在七十年代進入了一個嶄新的時期。無人機向著小尺寸、高精度、多用途方向發(fā)展。到目前為止無人機仍在繼續(xù)研究發(fā)展。7.1.3 無人機的特點（無人機的特點（1）1.小巧靈活 現(xiàn)代無人機猶如一個大航空模型，大型的也只相當于一般的小飛機。任務載重最高可達幾百公斤，最小的只幾十公斤；飛行高度最高可達30000米，最低可達30米；飛行速度最高 4 馬赫；最長巡航時間可達2
5、0小時。它能承受的機動過載比有人飛機高一倍。7.1.3 無人機的特點（無人機的特點（2）2.成本低廉 由于機上沒有駕駛員，省去了有人駕駛飛機上的許多昂貴系統(tǒng)以及整個駕駛艙。同時結構設計所需的安全系數(shù)比有人駕駛飛機小得多，為此可采用廉價、輕巧的結構材料和積木式組裝。從壽命上考慮也不需要太昂貴的長壽命的發(fā)動機。無人機的操縱人員培訓費用和使用費用也比有人駕駛飛機低得多。7.1.3 無人機的特點（無人機的特點（3）3.易于“隱形” 與有人駕駛飛機相比，無人機的機身小，若適當設計機體形狀，盡可能采用非金屬材料，可使無人機反射雷達電波的能力大大減弱，而不易被敵方雷達發(fā)現(xiàn)。無人機的發(fā)動機推力小，熱輻射特性弱
6、，不易被敵方的紅外制導武器跟蹤；發(fā)動機加裝消音器，噪聲也很小。7.2 無人機的飛行控制無人機的飛行控制 無人機上沒有駕駛員，因此它無人機上沒有駕駛員，因此它主要依靠主要依靠“遙控遙控”或或“自控自控”飛行。飛行。7.2.1 遙控飛行遙控飛行7.2.2 自控飛行自控飛行 7.2.3 遙控與自控結合遙控與自控結合7.2.1 遙控飛行（遙控飛行（1） 遙控即對被控對象進行遠距離控制，使用的方法很多，如有線遙控、無線電遙控、聲音遙控、光學遙控等。其中，無線電遙控是最重要、應用最廣泛的遙控方式。7.2.1 遙控飛行（遙控飛行（2） 1.上傳指令 無線電遙控的基本過程：遙控站通過發(fā)射機向無人機發(fā)送無線電波
7、，傳遞指令，無人機上的接收機接收并譯出指令的內容，通過自動駕駛儀按指令操縱舵面，或通過其他接口操縱機上任務載荷。為了能正確發(fā)送遙控指令，遙控站設有搜索和跟蹤雷達，它們測量無人機7.2.1 遙控飛行（遙控飛行（3） 在任意時刻相對地面的方位角、俯仰角、距離和高度等參數(shù)，并把這些參數(shù)送入電子計算機，經計算后就能繪出無人機的實際航跡，與預定航線比較，就能求出偏差，然后才能發(fā)出指令進行修正。 此外無人機上還裝有一部無線電應答器，稱為信標機。它是一種自動工作的小型收發(fā)信機，能在收到跟蹤雷達的7.2.1 遙控飛行（遙控飛行（4） 詢問信號后，發(fā)回一個信號給雷達。由于信標機發(fā)送的信號比無人機反射的雷達信號強
8、得多，所以信標機可以起到增加跟蹤雷達探測距離的作用。7.2.1 遙控飛行（遙控飛行（5） 2.下傳信號 遙控指令只包含航跡修正信號是顯然不夠的，在飛行中無人機會受到多種因素的影響，無人機的飛行姿態(tài)也在不斷變化，所以指令還需要包括對飛行姿態(tài)的修正內容。 對飛行姿態(tài)的修正信息是通過 “ 遙測”獲得的，即由無人機上的傳感器測出7.2.1 遙控飛行（遙控飛行（6） 被測對象的參數(shù)，并轉變?yōu)殡娦盘?，然后用通信和?shù)據(jù)傳輸技術，將這些信息送到遙測終端。由計算機還原、分析這些信息就能給出飛行姿態(tài)的遙控修正指令了。7.2.1 遙控飛行（遙控飛行（7） 3.遙控飛行的利與弊 利：這種控制方式有利于簡化無人機的設計
9、，降低制造成本，并提高戰(zhàn)術使用的靈活性。 弊： （1）用這種方式控制的無人機受無線電作用距離的限制，通常只可達320至480公里。 （2）怕電子干擾。7.2.2 自控飛行（自控飛行（1） 自控飛行就是不依賴地面控制，一切動作都自動完成的飛行。為此，機上需要有一套裝置以保證飛行航向和飛行姿態(tài)的正確。保證航向和姿態(tài)正確要有導航裝置，導航的方法很多，最普通的是用羅盤指示航向，其他有無線電導航、多普勒導航、慣性導航系統(tǒng)或捷聯(lián)導航系統(tǒng)等。7.2.2 自控飛行（自控飛行（2） 1.無人機“領航員” 無人機可采用的自主式導航系統(tǒng)有多普勒系統(tǒng)、慣性導航系統(tǒng)或捷聯(lián)式慣性導航系統(tǒng)等。（1）多普勒導航系統(tǒng) （2）慣
10、性導航系統(tǒng) （3）捷聯(lián)式慣性導航系統(tǒng)7.2.2 自控飛行（自控飛行（3） 多普勒導航系統(tǒng)是利用多普勒效應實現(xiàn)的，該系統(tǒng)由磁羅盤或陀螺儀表、多普勒雷達和導航計算機組成。 磁羅盤或陀螺儀表的作用類似于指北針，可測出無人機的航向角。 多普勒雷達不斷地沿著某方向向地面發(fā)出無線電波，利用無人機和地面有相對運動產生多普勒效應，測出雷達發(fā)7.2.2 自控飛行（自控飛行（4） 射的電磁波和接收到的回波的頻率變化，從而計算出無人機相對于地面的飛行速度，速度的方向就是該點航線的方向。 由以上提供的數(shù)據(jù)，導航計算機就可以不斷地計算出無人機飛過的路線。7.2.2 自控飛行（自控飛行（5） 慣性導航系統(tǒng)依靠感測到的飛機
11、的運動加速度獲得其速度和位置。加速度由加速度表利用物體慣性測得，將加速度積分一次就得到速度，積分兩次就得到所經過的距離。 慣性導航系統(tǒng)由穩(wěn)定平臺、計算機、控制（顯示）部件組成。其突出優(yōu)點是能給出精確的速度、姿態(tài)和方位數(shù)據(jù)，7.2.2 自控飛行（自控飛行（6） 工作不受環(huán)境條件和飛行狀態(tài)的影響。缺點是部件加工精度要求高，因而成本高，使用復雜，飛行前需要較長時間的校準和加溫時間；維護困難；導航精度隨工作時間的增加而降低，因此這種系統(tǒng)無人機上用得不多。7.2.2 自控飛行（自控飛行（7） 捷聯(lián)式慣性導航系統(tǒng)是一種沒有陀螺平臺的慣性導航系統(tǒng)，要求有高速計算機，其成本更高，目前尚未在無人機上使用。7.2
12、.2 自控飛行（自控飛行（8） 2.無人機上的“指揮員” 指揮無人機沿預定路線飛行并執(zhí)行任務的裝置是“程序裝置”。它負責比較由多普勒導航系統(tǒng)計算機輸出的信號與預定信號的差別。若有差別，則給自動駕駛儀一個信號，命令它操縱舵面偏轉，以糾正航跡偏差。此外它還能給出命令，控制機上其他設備動作。7.2.2 自控飛行（自控飛行（9） 3.自控飛行的利與弊 利： （1）航程加大； （2）無人機可以獨立、自主地工作，不需要任何地面設備，也不需要與地面進行無線電聯(lián)絡，因而不易被敵方發(fā)現(xiàn)和收到電子干擾或破壞。 弊：機上需一套復雜的自主導航和控制系統(tǒng)，不僅增加重量，也提高了無人機成本。多普勒效應 當振動源（聲音、光
13、、無線電波都是振動的一種）相對于觀察者以速度V運動的話，觀察者所收到的振動頻率與振源發(fā)出的振動頻率不同。頻率的變化量與相對速度和波長有關，頻率的變化量與相對速度成正比，與振動波長成反比。7.2.3遙控與自控結合（遙控與自控結合（1） 實際上，遙控與自控這兩種控制方式常結合使用。一架現(xiàn)代無人機可以在不同的飛行段，交替地采用遙控或自控飛行。這樣可以充分利用遙控和自控兩種控制方式各自的優(yōu)勢，克服彼此的缺陷。7.2.3遙控與自控結合（遙控與自控結合（2）7.3 無人機的起飛與著陸無人機的起飛與著陸 有人駕駛飛機的起飛與降落是飛行中的兩大“難關” ，無人駕駛飛機則更是如此。7.3.1 無人機的起飛無人機
14、的起飛7.3.2 無人機的著陸無人機的著陸7.3.1 無人機的起飛（無人機的起飛（1） 1.母機投放 由有人駕駛轟炸機、攻擊機或運輸機把無人機帶上天，在適當?shù)牡胤酵斗牌痫w。 這種方法簡便易行，運用靈活，成功率高，并可增加無人機的航程。7.3.1 無人機的起飛（無人機的起飛（2）7.3.1 無人機的起飛（無人機的起飛（3）7.3.1 無人機的起飛（無人機的起飛（4） 2.火箭助推 借助固體火箭助推器，無人機從發(fā)射架上起飛。 這種方法所需發(fā)射場地很小，適合在前沿地區(qū)、山區(qū)或船上使用。7.3.1 無人機的起飛（無人機的起飛（5）7.3.1 無人機的起飛（無人機的起飛（6） 3.起飛跑車 將無人機安裝
15、在帶輪小車上，靠無人機的發(fā)動機推進，當速度達到后，無人機脫開小車升空。 這種方法可利用現(xiàn)成的機場條件起飛；無需復雜的起落架，起飛跑車結構簡單；比其他方法更經濟。7.3.1 無人機的起飛（無人機的起飛（7）7.3.1 無人機的起飛（無人機的起飛（8） 4.垂直起飛 利用直升機的起飛原理起飛。7.3.2 無人機的著陸（無人機的著陸（1） 1.脫“殼”而落 此法回收回收無人機上有價值的那一部分，如照相機艙等。這種方法不多用，因為回收艙與無人機分離并不容易，而且也不經濟。美國的GTD- 30 型高空超音速無人偵察機就利用這種回收方法。7.3.2 無人機的著陸（無人機的著陸（2） 2.網捕而歸 用網攔擋
16、無人機進行回收，這是回收小型無人機的常用方法。以色列“偵察兵”無人機就是用這種方法回收。7.3.2 無人機的著陸（無人機的著陸（3） 3.乘傘而降 用降落傘回收無人機是普遍采用的方法。傘降回收一般只適合小型無人機使用。對于較大型的無人機，由于傘降回師的可靠性不高，操縱較困難，損失率較高。如今，雖然傘降回收技術已大大改進，但其損失率仍比其他方法高。7.3.2 無人機的著陸（無人機的著陸（4） 4.氣墊著陸 在無人機機腹四周裝上“橡膠裙邊”，其中有一帶孔的氣囊，發(fā)動機把空氣經管道壓入氣囊，壓縮空氣從氣囊中噴出，在機腹上形成高壓空氣區(qū)氣墊。 氣墊著陸的最大優(yōu)點是無人機可在不平的地面、泥地、冰雪地或水
17、面著陸，使用不受地形限制。其次大小無人機都可使用，回收率高，使用費用低。7.3.2 無人機的著陸（無人機的著陸（5） 5.冒險迫降 利用機腹著陸。這種方法目的式為回收一套貴重的自動控制設備和無線電電子設備，并不在乎機殼或發(fā)動機的損傷。7.3.2 無人機的著陸（無人機的著陸（6） 隨著計算機技術的逐漸發(fā)展與進步，計算機的應用也就越來越多，因此計算機技術可以方便地用于現(xiàn)代無人機。它可以控制無人機的起飛、飛行和降落。有了計算機控制，無人機的飛行和起降將更加安全可靠。7.3.2 無人機的著陸（無人機的著陸（7）暗星無人機降落暗星無人機起飛7.4 無人機的用途無人機的用途 1.用作靶機 2.用作偵察機
18、3.用作電子對抗機 4.用作無人作戰(zhàn)機 5.用作取樣觀測機 6.用作無人駕駛研究機 7.用作地質勘探機7.4 無人機的用途無人機的用途 1.用作靶機 為了訓練殲擊機駕駛員、高射炮兵、雷達操縱員、導彈操縱員以及鑒定各種導彈的性能，就需要有一個模擬某些性能的靶機。最有名的靶機系列是美國瑞安航空公司生產的“火蜂”系列。7.4 無人機的用途無人機的用途火蜂 （firebee）7.4 無人機的用途無人機的用途ASN12型靶標無人機7.4 無人機的用途無人機的用途長空一號7.4 無人機的用途無人機的用途2.用作偵察機 由于有人駕駛間諜飛機被擊落屢有發(fā)生，無人偵察機便應運而生了。這種偵察機大多體積小巧，活動
19、靈活，不易被人發(fā)現(xiàn)，機上裝備先進的攝影、攝像設備，可以完成各種偵察任務。7.4 無人機的用途無人機的用途ASN104型無人偵察機7.4 無人機的用途無人機的用途“搜索者”無人偵察機7.4 無人機的用途無人機的用途7.4 無人機的用途無人機的用途“無偵5”高空無人偵察機7.4 無人機的用途無人機的用途RQ-8火力偵察垂直起落無人機7.4 無人機的用途無人機的用途Gnat-7507.4 無人機的用途無人機的用途Cl227 “哨兵”7.4 無人機的用途無人機的用途RQ-3A“暗星”7.4 無人機的用途無人機的用途7.4 無人機的用途無人機的用途RQ-4A Global Hawk 全球鷹7.4 無人機
20、的用途無人機的用途RQ-4A Global Hawk 全球鷹7.4 無人機的用途無人機的用途密碼號無人偵察機7.4 無人機的用途無人機的用途 3.用作電子對抗機 在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，電子對抗是一種十分重要的作戰(zhàn)手段。無人機利用其自身體積小，隱蔽好的優(yōu)勢可以進行以下電子對抗： （1）裝載主動式電子干擾機，對敵方雷達實施主動式電子干擾。7.4 無人機的用途無人機的用途 （2）在空中拋撒金屬箔條等干擾物，為己方作戰(zhàn)飛機鋪設安全空中走廊。 （3）向敵方陣地投放電聲竊聽器，收集電子情報或音響情報。 （4）作小型伴飛無人機，吸引火力，輔助作戰(zhàn)飛機突防。 （5）作誘餌機，誘使敵方發(fā)射地空導彈，誘騙消耗敵防空力量。
21、7.4 無人機的用途無人機的用途7.4 無人機的用途無人機的用途7.4 無人機的用途無人機的用途7.4 無人機的用途無人機的用途 4.用作無人作戰(zhàn)機 這種無人機可外掛武器裝備，由人遙控發(fā)射，發(fā)射后立即返航。這樣既可執(zhí)行高度危險的攻擊任務又可減少人員傷亡。7.4 無人機的用途無人機的用途RQ-1 “掠奪者”無人駕駛飛機7.4 無人機的用途無人機的用途RQ-1 “掠奪者”無人駕駛飛機7.4 無人機的用途無人機的用途 5.用作取樣、觀測機 我們知道，有些科學實驗對人體的危害和對空域的污染使相當嚴重的。如核爆炸和化學戰(zhàn)地等就是如此。為了分析研究實驗效果所進行的空氣取樣或對現(xiàn)場的觀測，使用無人駕駛飛機完
22、成這項工作最為適宜。7.4 無人機的用途無人機的用途ASN7型無人機7.4 無人機的用途無人機的用途ASN9型無人機7.4 無人機的用途無人機的用途D4多用途無人機7.4 無人機的用途無人機的用途7.4 無人機的用途無人機的用途 6.用作無人駕駛研究機 無人駕駛飛機作為新技術具有特殊的優(yōu)越性。當設計一架新型飛機后，一般是先把飛機按比例縮小制成模型，放到風洞利進行空氣動力特性實驗。但這只是靜態(tài)特性。還可以把模型作成能遙控的無人機，以達到動態(tài)特性實驗的目的，同時還很安全。7.4 無人機的用途無人機的用途X-457.4 無人機的用途無人機的用途x-457.4 無人機的用途無人機的用途隱身性能的艦載戰(zhàn)斗無人機7.4 無人機的用途無人機的用途 7.用作地質勘探機 航空地質勘探儀器具有較高的靈敏度，如在兩千米高空，進行光學攝影，可以發(fā)現(xiàn)地面上一厘米寬度的線狀物體和直徑30 50厘米的巖石碎片。尤其由于近代技術物理的發(fā)展，可以利用遙感遙測技術，使勘測工作進行更加迅速、準確。7.4 無人機的用途無人機的用途“開路者”無人機7.4 無人機的用途無人機的用途國產ASN-206多用途無人駕駛飛機7.4 無人機的用途無人機的用途海鷗號共軸雙旋翼無人直升機7.4 無人機的用途無人機的用途M22 多用途無人直升機多用途無人直升機
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