第07章 無人機 航空概論

第七章第七章 無人機無人機 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，但一般情況下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（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遙控飛機。后來出現(xiàn)了自動駕駛儀才使得研制真正的無人駕駛飛機可能成為。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。最初的靶機都是有人駕駛飛機后方搞一拖靶小旗或布袋，這樣既不安全也不真實。上世紀三十年代有人駕駛飛機改裝一番后就為無人駕駛靶機。長空一號（CK-1） 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（6） 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飛機外，還成功設計了無人靶機、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20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)動機推理小，熱輻射特性弱，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，因此無人機上沒有駕駛員，因此它主要依靠它主要依靠“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。7.2.2 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（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。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(wǎng)捕而歸 用網(wǎng)攔擋無人機進行回收，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 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我國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我國ASN104型無人偵察機7.4 無人機的用途無人機的用途以色列“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我國“無偵5”高空無人偵察機7.4 無人機的用途無人機的用途美國 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美國 Gnat-7507.4 無人機的用途無人機的用途加拿大 Cl227 “哨兵”7.4 無人機的用途無人機的用途美國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美國RQ-4A Global Hawk 全球鷹7.4 無人機的用途無人機的用途美國RQ-4A Global Hawk 全球鷹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。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成這項工作最為適宜。7.4 無人機的用途無人機的用途我國ASN7型無人機7.4 無人機的用途無人機的用途我國ASN9型無人機7.4 無人機的用途無人機的用途西安愛生技術公司 D-4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美國“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國產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北航北航 M22 多用途無人直升機多用途無人直升機