無人機(jī) 航空概論

無人機(jī)航空概論第1頁/共75頁§7.1無人機(jī)概況§7.1.1什么叫無人機(jī)§7.1.2無人機(jī)的發(fā)展概況§7.1.3無人機(jī)的特點(diǎn)第2頁/共75頁§7.1.1什么叫無人機(jī)（1）無人機(jī)其全稱是無人駕駛飛機(jī)，從廣義上講有翼導(dǎo)彈也可以算一種無人駕駛的飛機(jī)，但一般情況下主要是指沒有駕駛員的飛機(jī)。以下是一些人們對無人機(jī)的構(gòu)想。第3頁/共75頁§7.1.1什么叫無人機(jī)（2）第4頁/共75頁§7.1.1什么叫無人機(jī)（3）第5頁/共75頁§7.1.2無人機(jī)的發(fā)展概況（1）最早的無人駕駛飛機(jī)是指用無線遙控飛機(jī)。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(jī)可能成為。第6頁/共75頁§7.1.2無人機(jī)的發(fā)展概況（2）無人機(jī)的出現(xiàn)首先是作為靶機(jī)。最初的靶機(jī)都是有人駕駛飛機(jī)后方搞一拖靶——小旗或布袋，這樣既不安全也不真實。上世紀(jì)三十年代有人駕駛飛機(jī)改裝一番后就為無人駕駛靶機(jī)。長空一號（CK-1）第7頁/共75頁§7.1.2

無人機(jī)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(jī)美國又研制了無人轟炸機(jī)。這些無人機(jī)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(shè)備。當(dāng)進(jìn)行遠(yuǎn)距轟炸時，則先由駕駛員操縱一段時間，進(jìn)入攻擊區(qū)以前駕駛員跳傘離開，隨即由伴航飛機(jī)遙控進(jìn)行轟炸。第8頁/共75頁§7.1.2

無人機(jī)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(jī)的研究。V-1導(dǎo)彈就是當(dāng)時他們的無人轟炸機(jī)。V-1導(dǎo)彈外型很象一架普通飛機(jī)。第9頁/共75頁§7.1.2無人機(jī)的發(fā)展概況（6）五六十年代，無人機(jī)有了很大的發(fā)展。這時除了將一些有人駕駛飛機(jī)改裝成無人駕駛飛機(jī)外，還成功設(shè)計了無人靶機(jī)、無人偵察機(jī)、無人駕駛研究機(jī)。隨著電子儀器的微型化，無人機(jī)在七十年代進(jìn)入了一個嶄新的時期。無人機(jī)向著小尺寸、高精度、多用途方向發(fā)展。到目前為止無人機(jī)仍在繼續(xù)研究發(fā)展。第10頁/共75頁§7.1.3

無人機(jī)的特點(diǎn)（1）1.小巧靈活現(xiàn)代無人機(jī)猶如一個大航空模型，大型的也只相當(dāng)于一般的小飛機(jī)。任務(wù)載重最高可達(dá)幾百公斤，最小的只幾十公斤；飛行高度最高可達(dá)30000米，最低可達(dá)30米；飛行速度最高4馬赫；最長巡航時間可達(dá)20小時。它能承受的機(jī)動過載比有人飛機(jī)高一倍。第11頁/共75頁§7.1.3

無人機(jī)的特點(diǎn)（2）2.成本低廉由于機(jī)上沒有駕駛員，省去了有人駕駛飛機(jī)上的許多昂貴系統(tǒng)以及整個駕駛艙。同時結(jié)構(gòu)設(shè)計所需的安全系數(shù)比有人駕駛飛機(jī)小得多，為此可采用廉價、輕巧的結(jié)構(gòu)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(jī)。無人機(jī)的操縱人員培訓(xùn)費(fèi)用和使用費(fèi)用也比有人駕駛飛機(jī)低得多。第12頁/共75頁§7.1.3

無人機(jī)的特點(diǎn)（3）3.易于“隱形”與有人駕駛飛機(jī)相比，無人機(jī)的機(jī)身小，若適當(dāng)設(shè)計機(jī)體形狀，盡可能采用非金屬材料，可使無人機(jī)反射雷達(dá)電波的能力大大減弱，而不易被敵方雷達(dá)發(fā)現(xiàn)。無人機(jī)的發(fā)動機(jī)推理小，熱輻射特性弱，不易被敵方的紅外制導(dǎo)武器跟蹤；發(fā)動機(jī)加裝消音器，噪聲也很小。第13頁/共75頁§7.2

無人機(jī)的飛行控制

無人機(jī)上沒有駕駛員，因此它主要依靠“遙控”或“自控”飛行。§7.2.1遙控飛行§7.2.2自控飛行§7.2.3遙控與自控結(jié)合第14頁/共75頁§7.2.1遙控飛行（1）遙控即對被控對象進(jìn)行遠(yuǎn)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(xué)遙控等。其中，無線電遙控是最重要、應(yīng)用最廣泛的遙控方式。第15頁/共75頁§7.2.2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(jī)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(dǎo)航裝置，導(dǎo)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(dǎo)航、多普勒導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)或捷聯(lián)導(dǎo)航系統(tǒng)等。第16頁/共75頁§7.2.2自控飛行（9）3.自控飛行的利與弊利：（1）航程加大；（2）無人機(jī)可以獨(dú)立、自主地工作，不需要任何地面設(shè)備，也不需要與地面進(jìn)行無線電聯(lián)絡(luò)，因而不易被敵方發(fā)現(xiàn)和收到電子干擾或破壞。弊：機(jī)上需一套復(fù)雜的自主導(dǎo)航和控制系統(tǒng)，不僅增加重量，也提高了無人機(jī)成本。第17頁/共75頁§7.2.3遙控與自控結(jié)合（1）實際上，遙控與自控這兩種控制方式常結(jié)合使用。一架現(xiàn)代無人機(jī)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。第18頁/共75頁§7.2.3遙控與自控結(jié)合（2）第19頁/共75頁§7.3無人機(jī)的起飛與著陸有人駕駛飛機(jī)的起飛與降落是飛行中的兩大“難關(guān)”，無人駕駛飛機(jī)則更是如此?！?.3.1無人機(jī)的起飛§7.3.2無人機(jī)的著陸第20頁/共75頁§7.3.1

無人機(jī)的起飛（1）1.母機(jī)投放由有人駕駛轟炸機(jī)、攻擊機(jī)或運(yùn)輸機(jī)把無人機(jī)帶上天，在適當(dāng)?shù)牡胤酵斗牌痫w。這種方法簡便易行，運(yùn)用靈活，成功率高，并可增加無人機(jī)的航程。第21頁/共75頁§7.3.1

無人機(jī)的起飛（2）第22頁/共75頁§7.3.1

無人機(jī)的起飛（3）第23頁/共75頁§7.3.1

無人機(jī)的起飛（4）2.火箭助推借助固體火箭助推器，無人機(jī)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。第24頁/共75頁§7.3.1

無人機(jī)的起飛（5）第25頁/共75頁§7.3.1

無人機(jī)的起飛（6）3.起飛跑車將無人機(jī)安裝在帶輪小車上，靠無人機(jī)的發(fā)動機(jī)推進(jìn)，當(dāng)速度達(dá)到后，無人機(jī)脫開小車升空。這種方法可利用現(xiàn)成的機(jī)場條件起飛；無需復(fù)雜的起落架，起飛跑車結(jié)構(gòu)簡單；比其他方法更經(jīng)濟(jì)。第26頁/共75頁§7.3.1

無人機(jī)的起飛（7）第27頁/共75頁§7.3.1

無人機(jī)的起飛（8）4.垂直起飛利用直升機(jī)的起飛原理起飛。第28頁/共75頁§7.3.2

無人機(jī)的著陸（1）1.脫“殼”而落此法回收回收無人機(jī)上有價值的那一部分，如照相機(jī)艙等。這種方法不多用，因為回收艙與無人機(jī)分離并不容易，而且也不經(jīng)濟(jì)。美國的GTD-30型高空超音速無人偵察機(jī)就利用這種回收方法。第29頁/共75頁§7.3.2無人機(jī)的著陸（2）2.網(wǎng)捕而歸用網(wǎng)攔擋無人機(jī)進(jìn)行回收，這是回收小型無人機(jī)的常用方法。以色列“偵察兵”無人機(jī)就是用這種方法回收。第30頁/共75頁§7.3.2

無人機(jī)的著陸（3）3.乘傘而降用降落傘回收無人機(jī)是普遍采用的方法。傘降回收一般只適合小型無人機(jī)使用。對于較大型的無人機(jī)，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(shù)已大大改進(jìn)，但其損失率仍比其他方法高。第31頁/共75頁§7.3.2無人機(jī)的著陸（4）4.氣墊著陸在無人機(jī)機(jī)腹四周裝上“橡膠裙邊”，其中有一帶孔的氣囊，發(fā)動機(jī)把空氣經(jīng)管道壓入氣囊，壓縮空氣從氣囊中噴出，在機(jī)腹上形成高壓空氣區(qū)——?dú)鈮|。氣墊著陸的最大優(yōu)點(diǎn)是無人機(jī)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(jī)都可使用，回收率高，使用費(fèi)用低。第32頁/共75頁§7.3.2無人機(jī)的著陸（5）5.冒險迫降利用機(jī)腹著陸。這種方法目的式為回收一套貴重的自動控制設(shè)備和無線電電子設(shè)備，并不在乎機(jī)殼或發(fā)動機(jī)的損傷。第33頁/共75頁§7.3.2無人機(jī)的著陸（6）隨著計算機(jī)技術(shù)的逐漸發(fā)展與進(jìn)步，計算機(jī)的應(yīng)用也就越來越多，因此計算機(jī)技術(shù)可以方便地用于現(xiàn)代無人機(jī)。它可以控制無人機(jī)的起飛、飛行和降落。有了計算機(jī)控制，無人機(jī)的飛行和起降將更加安全可靠。第34頁/共75頁§7.3.2無人機(jī)的著陸（7）暗星無人機(jī)降落暗星無人機(jī)起飛第35頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途1.用作靶機(jī)2.用作偵察機(jī)3.用作電子對抗機(jī)4.用作無人作戰(zhàn)機(jī)5.用作取樣觀測機(jī)6.用作無人駕駛研究機(jī)7.用作地質(zhì)勘探機(jī)第36頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途1.用作靶機(jī)為了訓(xùn)練殲擊機(jī)駕駛員、高射炮兵、雷達(dá)操縱員、導(dǎo)彈操縱員以及鑒定各種導(dǎo)彈的性能，就需要有一個模擬某些性能的靶機(jī)。最有名的靶機(jī)系列是美國瑞安航空公司生產(chǎn)的“火蜂”系列。第37頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途火蜂（firebee）第38頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途我國ASN－12型靶標(biāo)無人機(jī)第39頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途長空一號第40頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途2.用作偵察機(jī)由于有人駕駛間諜飛機(jī)被擊落屢有發(fā)生，無人偵察機(jī)便應(yīng)運(yùn)而生了。這種偵察機(jī)大多體積小巧，活動靈活，不易被人發(fā)現(xiàn)，機(jī)上裝備先進(jìn)的攝影、攝像設(shè)備，可以完成各種偵察任務(wù)。第41頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途我國ASN－104型無人偵察機(jī)第42頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途以色列“搜索者”無人偵察機(jī)第43頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途第44頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途我國“無偵－5”高空無人偵察機(jī)第45頁/共75頁§7.4

無人機(jī)的用途美國RQ-8火力偵察垂直起落無人機(jī)第46頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途美國Gnat-750第47頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途加拿大Cl227“哨兵”第48頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途美國RQ-3A“暗星”第49頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途第50頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途美國RQ-4AGlobalHawk全球鷹第51頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途美國RQ-4AGlobalHawk全球鷹第52頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途3.用作電子對抗機(jī)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(jī)利用其自身體積小，隱蔽好的優(yōu)勢可以進(jìn)行以下電子對抗：（1）裝載主動式電子干擾機(jī)，對敵方雷達(dá)實施主動式電子干擾。第53頁/共75頁§7.4無人機(jī)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(jī)鋪設(shè)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(jī)，吸引火力，輔助作戰(zhàn)飛機(jī)突防。（5）作誘餌機(jī)，誘使敵方發(fā)射地空導(dǎo)彈，誘騙消耗敵防空力量。第54頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途第55頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途第56頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途第57頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途4.用作無人作戰(zhàn)機(jī)這種無人機(jī)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(wù)又可減少人員傷亡。第58頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途RQ-1“掠奪者”無人駕駛飛機(jī)第59頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途RQ-1“掠奪者”無人駕駛飛機(jī)第60頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途5.用作取樣、觀測機(jī)我們知道，有些科學(xué)實驗對人體的危害和對空域的污染使相當(dāng)嚴(yán)重的。如核爆炸和化學(xué)戰(zhàn)地等就是如此。為了分析研究實驗效果所進(jìn)行的空氣取樣或?qū)ΜF(xiàn)場的觀測，使用無人駕駛飛機(jī)完成這項工作最為適宜。第61頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途我國ASN－7型無人機(jī)第62頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途我國ASN－9型無人機(jī)第63頁/共75頁§7.4無人機(jī)的用途西安愛生技術(shù)公司

D-4多用途無人機(jī)第64頁/共75頁§7.4