無(wú)人機(jī)概論習(xí)題答案

第1章無(wú)人機(jī)系統(tǒng)概述1.無(wú)人機(jī)與航模的區(qū)別有哪些？（1）控制系統(tǒng)無(wú)人機(jī)具備飛行控制系統(tǒng)或自動(dòng)駕駛儀，可自主控制亦可人工遙控控制，并能實(shí)現(xiàn)速度矢量控制。而航模僅能通過(guò)遙控器直接操控其舵面從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向爬升等操作。無(wú)人機(jī)與航模的本質(zhì)區(qū)別在于無(wú)人機(jī)有飛控（類似大腦），而航模沒(méi)有飛控。（2）任務(wù)載荷無(wú)人機(jī)搭載一定的任務(wù)載荷具備一定的功用，航模用于競(jìng)技等體育運(yùn)動(dòng)。2.無(wú)人機(jī)按照尺度分類可分為哪些？按尺度分類：無(wú)人機(jī)可分為微型、輕型、小型以及大型無(wú)人機(jī)。微型無(wú)人機(jī)是指空機(jī)質(zhì)量小于等于7kg的無(wú)人機(jī)。微型無(wú)人機(jī)如圖1-4所示。輕型無(wú)人機(jī)是指空機(jī)質(zhì)量大7kg，但小于等于116kg的無(wú)人機(jī)。輕型無(wú)人機(jī)如圖1-5所示。小型無(wú)人機(jī)是指空機(jī)質(zhì)量大于116kg，但小于等于5700kg的無(wú)人機(jī)。大型無(wú)人機(jī)是指空機(jī)質(zhì)量大于5700kg的無(wú)人機(jī)。3.無(wú)人機(jī)從哪些方面進(jìn)行性能評(píng)估？無(wú)人機(jī)的性能指標(biāo)主要有以下幾個(gè)方面：（1）續(xù)航時(shí)間（2）航程（3）飛行高度（4）飛行速度（5）本體尺寸（6）有效載荷質(zhì)量（7）爬升率（8）經(jīng)濟(jì)型（9）可靠性（10）發(fā)射回收方式4.軍用無(wú)人機(jī)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)有哪些？未來(lái)軍用無(wú)人機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾個(gè)方面：（1）微型化無(wú)人機(jī)（2）高空、高速無(wú)人機(jī)（3）隱形無(wú)人機(jī)（4）攻擊無(wú)人機(jī)第2章無(wú)人機(jī)系統(tǒng)組成1.無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)由那幾部分組成？電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的組成：電池、電調(diào)、電機(jī)、螺旋槳。燃油動(dòng)力系統(tǒng)主要是有發(fā)動(dòng)機(jī)2.無(wú)人機(jī)有哪些動(dòng)力類型？無(wú)人機(jī)的動(dòng)力類型有兩種：燃油動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)和電池動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)。3.目前組合導(dǎo)航有哪些？組合導(dǎo)航有什么優(yōu)點(diǎn)？目前組合導(dǎo)航有：全球定位系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、北斗導(dǎo)航系統(tǒng)、組合導(dǎo)航系統(tǒng)。SINS/GPS組合導(dǎo)航是目前比較常用的組合模式，其定位和水平姿態(tài)精度較高。將SINS,GPS和磁強(qiáng)計(jì)有機(jī)地組合起來(lái)，可得到較高精度的位置、速度和姿態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)優(yōu)越性價(jià)比的組合導(dǎo)航與制導(dǎo)系統(tǒng)。4.無(wú)人機(jī)的飛控系統(tǒng)由哪幾個(gè)部分組成？大部分無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)是結(jié)合6自由度慣性測(cè)量單元、GPS導(dǎo)航接收機(jī)、磁航向計(jì)、氣壓高度計(jì)、轉(zhuǎn)速傳感器、數(shù)字信號(hào)處理器、ARM處理器、電源適配器等單元組成，主要負(fù)責(zé)感知飛機(jī)的各種狀態(tài)并做導(dǎo)航計(jì)算和控制輸出，是飛行控制系統(tǒng)的核心組成部分；動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括舵機(jī)及相關(guān)連桿等。5.無(wú)人機(jī)圖傳和數(shù)傳各有什么作用？圖傳的作用是將無(wú)人機(jī)在空中拍攝的畫(huà)面實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛婊虿倏厥值娘@示設(shè)備上，使操控手能夠身臨其境地獲得無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)距離飛行時(shí)相機(jī)所拍攝的畫(huà)面。數(shù)傳的作用主要完成地面控制站對(duì)無(wú)人機(jī)的遙控、遙測(cè)、任務(wù)傳感器等信息的傳輸，實(shí)現(xiàn)地面控制站與無(wú)人機(jī)之間的數(shù)據(jù)收發(fā)和跟蹤定位。6.地面站有哪些控制內(nèi)容？（1）飛行器的姿態(tài)控制。（2）有效載荷數(shù)據(jù)的顯示和有效載荷的控制有效載荷是無(wú)人機(jī)任務(wù)的執(zhí)行單元。（3）任務(wù)規(guī)劃、飛行器位置監(jiān)控及航線的地圖顯示。（4）導(dǎo)航和目標(biāo)定位（5）與其他子系統(tǒng)的通信鏈路。7.任務(wù)規(guī)劃由哪幾部分組成？任務(wù)規(guī)劃由任務(wù)理解、環(huán)境評(píng)估、任務(wù)分配、航跡規(guī)劃、航跡優(yōu)化和航跡評(píng)價(jià)等組成。8.無(wú)人機(jī)常用的任務(wù)載荷有哪些？常用的任務(wù)載荷有傾斜攝影相機(jī)、光學(xué)照相機(jī)、熱成像儀、空中喊話器、空中探照燈、氣體檢測(cè)儀、熱紅外相機(jī)、激光雷達(dá)等。第3章無(wú)人機(jī)飛行原理1.什么是流體的壓縮性和粘性？對(duì)流體施加壓力，流體的體積會(huì)發(fā)生變化。在一定溫度條件下，具有一定質(zhì)量流體的體積或密度隨壓力變化而改變的特性，稱為可壓縮性(或稱彈性)。黏性是流體的另一個(gè)重要物理屬性。一般情況下，摩擦有外摩擦和內(nèi)摩擦兩種。一個(gè)固體在另一個(gè)固體上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦叫外摩擦，而同一種流體相鄰流動(dòng)層間相對(duì)滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦叫內(nèi)摩擦，也叫做流體的黏性。2.簡(jiǎn)述什么是伯努利定理。當(dāng)空氣穩(wěn)定連續(xù)地流過(guò)一條流管時(shí)，流速快的地方壓力小，流速慢的地方壓力大。這就是伯努利定理的基本內(nèi)容。3.無(wú)人機(jī)的阻力有哪些？并簡(jiǎn)要說(shuō)明。1.摩擦阻力摩擦阻力是由于大氣的粘性而產(chǎn)生的。當(dāng)氣流以一定速度v流過(guò)無(wú)人機(jī)表面時(shí)，由于空氣的粘性作用，空氣微團(tuán)與無(wú)人機(jī)表面發(fā)生摩擦，阻滯了氣流的流動(dòng)，因此產(chǎn)生了摩擦阻力。摩擦阻力的大小，取決于空氣的粘性、無(wú)人機(jī)表面的狀況、附面層中氣流的流動(dòng)情況和同氣流接觸的無(wú)人機(jī)表面積的大小?？諝獾恼承栽酱螅瑹o(wú)人機(jī)表面越粗糙，無(wú)人機(jī)的表面積越大，則摩擦阻力越大。2.壓差阻力壓差阻力是由前后壓強(qiáng)差形成的阻力。壓差阻力與物體的迎風(fēng)面積有很大關(guān)系，物體的迎風(fēng)面積越大，壓差阻力也越大。物體的形狀對(duì)壓差阻力也有很大影響。3.誘導(dǎo)阻力誘導(dǎo)阻力是伴隨著升力而產(chǎn)生的，如果沒(méi)有升力，誘導(dǎo)阻力也就等于零。因此，這個(gè)由升力誘導(dǎo)而產(chǎn)生的阻力叫誘導(dǎo)阻力。誘導(dǎo)阻力與機(jī)翼的平面形狀、翼剖面形狀、展弦比等有關(guān)。4.干擾阻力所謂“干擾阻力”就是無(wú)人機(jī)各部件組合到一起后由于氣流的相互干擾而產(chǎn)生的一種額外阻力。干擾阻力和無(wú)人機(jī)不同部件之間的相對(duì)位置有關(guān)。4.簡(jiǎn)述四旋翼飛行器的工作原理。（1）垂直運(yùn)動(dòng)：同時(shí)增加四個(gè)電機(jī)的輸出功率，旋翼轉(zhuǎn)速增加使得總的拉力增大，當(dāng)總拉力足以克服整機(jī)的重量時(shí)，四旋翼飛行器便離地垂直上升；反之，同時(shí)減小四個(gè)電機(jī)的輸出功率，四旋翼飛行器則垂直下降，直至平衡落地，實(shí)現(xiàn)了沿z軸的垂直運(yùn)動(dòng)。（2）俯仰運(yùn)動(dòng)：在圖（b）中，電機(jī)1的轉(zhuǎn)速上升，電機(jī)3的轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)2、電機(jī)4的轉(zhuǎn)速保持不變。由于旋翼1的升力上升，旋翼3的升力下降，產(chǎn)生的不平衡力矩使機(jī)身繞y軸旋轉(zhuǎn)，同理，當(dāng)電機(jī)1的轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)3的轉(zhuǎn)速上升，機(jī)身便繞y軸向另一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)飛行器的俯仰運(yùn)動(dòng)。

（3）滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：在圖c中，改變電機(jī)2和電機(jī)4的轉(zhuǎn)速，保持電機(jī)1和電機(jī)3的轉(zhuǎn)速不變，則可使機(jī)身繞x軸旋轉(zhuǎn)（正向和反向），實(shí)現(xiàn)飛行器的滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

（4）偏航運(yùn)動(dòng)：旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中由于空氣阻力作用會(huì)形成與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的反扭矩，為了克服反扭矩影響，可使四個(gè)旋翼中的兩個(gè)正轉(zhuǎn)，兩個(gè)反轉(zhuǎn)，且對(duì)角線上的各個(gè)旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。反扭矩的大小與旋翼轉(zhuǎn)速有關(guān)，當(dāng)四個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速相同時(shí)，四個(gè)旋翼產(chǎn)生的反扭矩相互平衡，四旋翼飛行器不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)四個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速不完全相同時(shí)，不平衡的反扭矩會(huì)引起四旋翼飛行器轉(zhuǎn)動(dòng)。在圖d中，當(dāng)電機(jī)1和電機(jī)3的轉(zhuǎn)速上升，電機(jī)2和電機(jī)4的轉(zhuǎn)速下降時(shí)，旋翼1和旋翼3對(duì)機(jī)身的反扭矩大于旋翼2和旋翼4對(duì)機(jī)身的反扭矩，機(jī)身便在富余反扭矩的作用下繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)飛行器的偏航運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向與電機(jī)1、電機(jī)3的轉(zhuǎn)向相反。

（5）前后運(yùn)動(dòng)：要想實(shí)現(xiàn)飛行器在水平面內(nèi)前后、左右的運(yùn)動(dòng)，必須在水平面內(nèi)對(duì)飛行器施加一定的力。在圖e中，增加電機(jī)3轉(zhuǎn)速，使拉力增大，相應(yīng)減小電機(jī)1轉(zhuǎn)速，使拉力減小，同時(shí)保持其它兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，反扭矩仍然要保持平衡。按圖b的理論，飛行器首先發(fā)生一定程度的傾斜，從而使旋翼拉力產(chǎn)生水平分量，因此可以實(shí)現(xiàn)飛行器的前飛運(yùn)動(dòng)。向后飛行與向前飛行正好相反。（在圖b圖c中，飛行器在產(chǎn)生俯仰、翻滾運(yùn)動(dòng)的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生沿x、y軸的水平運(yùn)動(dòng)。）

（6）傾向運(yùn)動(dòng)：在圖f中，由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱，所以傾向飛行的工作原理與前后運(yùn)動(dòng)完全一樣。

第4章航空氣象1.討論空氣密度對(duì)多旋翼無(wú)人機(jī)飛行會(huì)產(chǎn)生那些影響？飛機(jī)的飛行性能主要受大氣密度的影響。如當(dāng)實(shí)際大氣密度大于標(biāo)準(zhǔn)大氣密度時(shí),一方面空氣作用于飛機(jī)上的力要加大,另一方面發(fā)動(dòng)機(jī)功率增大,推力增大。這兩方面作用的結(jié)果就會(huì)使飛機(jī)飛行性能變好,即最大平飛速度、最大爬升率和起飛載重量會(huì)增加，而飛機(jī)起飛、著陸滑跑距離會(huì)縮短。當(dāng)實(shí)際大氣密度小于標(biāo)準(zhǔn)大氣密度時(shí)，情況則相反。2.分析氣壓變化對(duì)無(wú)人機(jī)實(shí)際飛行高度與儀表顯示的飛行高度的影響，并討論相互之間的關(guān)系？航空上常用的幾種氣壓有本站氣壓、修正海平面氣壓、標(biāo)準(zhǔn)海平面氣壓和場(chǎng)面氣壓。本站氣壓是指氣象臺(tái)氣壓表直接測(cè)得的氣壓。由于各測(cè)站所處地理位置及海拔高度不同,本站氣壓常有較大差異。修正海平面氣壓是由本站氣壓推算到同一地點(diǎn)海平面高度上的氣壓值。運(yùn)用修正海平面氣壓便于分析和研究氣壓水平分布情況.海拔高度大于1500m的測(cè)站不推算修正海平面氣飛壓,因?yàn)橥扑愠龅暮Ｆ矫鏆鈮赫`差可能過(guò)大,失去意義。場(chǎng)面氣壓是指場(chǎng)面者陸區(qū)(跑道入口端)最高點(diǎn)的氣壓。場(chǎng)面氣壓也是由本站氣壓推算出來(lái)的。飛機(jī)起降時(shí)為了準(zhǔn)確掌握其相對(duì)跑道的高度,就需要知道場(chǎng)面氣壓。場(chǎng)面氣壓也可由機(jī)場(chǎng)標(biāo)高點(diǎn)處的氣壓代替。標(biāo)準(zhǔn)海平面氣壓是大氣處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的海平面氣壓,其值為1013.25hPa或760mmHg。海平面氣壓是經(jīng)常變化的,而標(biāo)準(zhǔn)海平面氣壓是一個(gè)常數(shù)。飛機(jī)飛行時(shí),測(cè)量高度多采用無(wú)線電高度表和氣壓式高度表。無(wú)線電高度表所測(cè)量的是飛機(jī)相對(duì)于所飛越地區(qū)地表的垂直距離。3.多旋翼無(wú)人機(jī)在迎風(fēng)坡與背風(fēng)坡飛行時(shí)的影響。風(fēng)對(duì)多旋翼無(wú)人機(jī)的飛行有影響：飛機(jī)順風(fēng)起飛、著陸會(huì)增加滑跑距離，當(dāng)風(fēng)速超過(guò)規(guī)定值時(shí)，就有可能沖出跑道或撞擊障礙物的危險(xiǎn)；逆風(fēng)起落可以縮短滑跑距離，故一般采用逆風(fēng)起降，但如果逆風(fēng)超過(guò)一定限度也可使飛機(jī)操縱困難，有可能使飛機(jī)在跑道頭提前接地；當(dāng)飛機(jī)在側(cè)風(fēng)中起降時(shí)，飛機(jī)除向前運(yùn)動(dòng)外，還順著側(cè)風(fēng)方向移動(dòng)，如不及時(shí)修正就會(huì)偏離跑道方向，飛機(jī)接地后，在滑行過(guò)程中，側(cè)風(fēng)對(duì)飛機(jī)垂直尾翼的側(cè)壓力，會(huì)使機(jī)頭向側(cè)風(fēng)方向偏轉(zhuǎn)，有可能使飛機(jī)打轉(zhuǎn)等后果。4.討論分析順風(fēng)切變與逆風(fēng)切變對(duì)固定翼起飛著陸的影響。順風(fēng)切變是一種比較危險(xiǎn)的風(fēng)切變。在這種情形下飛行，由于順風(fēng)矢量增大，機(jī)體與空氣的相對(duì)速度減少，升力隨之減少，飛機(jī)從正常軌道下跌。如果目測(cè)高度低，不及時(shí)修正，飛機(jī)在著陸過(guò)程中將會(huì)提前觸地。在逆風(fēng)切變情況下飛行，由于順風(fēng)矢量減少，逆風(fēng)矢量增大，機(jī)體與空氣的相對(duì)速度增加，升力隨之增大，飛機(jī)將高于正常軌跡。在著陸過(guò)程中，如果目測(cè)過(guò)高，不及時(shí)修正，就會(huì)造成飛機(jī)著陸速度過(guò)大，滑跑距離增長(zhǎng)，甚至?xí)_出跑道。5.在理想條件下當(dāng)多旋翼無(wú)人機(jī)從海拔50米以6米每秒的勻速速度向上爬升至平流層，試分析期間輸出功率的變化。當(dāng)多旋翼無(wú)人機(jī)從海拔50米的高度向上爬升至平流層時(shí)，隨著海拔的升高,空氣變得稀薄,空氣密度減少，大氣壓力也隨著降低,無(wú)人機(jī)的推力減小，其輸出功率也在不斷減小。第5章民航法規(guī)和空中交通管制1.討論非法飛行無(wú)人機(jī)對(duì)社會(huì)產(chǎn)生的威脅。（1）無(wú)人機(jī)非法飛行已經(jīng)威脅到民用飛機(jī)和軍用飛機(jī)的起降，影響機(jī)場(chǎng)正常運(yùn)行，威脅到航班安全。（2）無(wú)人機(jī)非法飛行還存在著侵犯?jìng)€(gè)人、單位隱私和社會(huì)安全風(fēng)險(xiǎn)，無(wú)人機(jī)一旦被不法分子利用進(jìn)行非法拍攝，甚至用來(lái)進(jìn)行投毒、爆炸等破壞活動(dòng)，后果將不堪設(shè)想。（3）無(wú)人機(jī)非法飛行甚至可能威脅國(guó)家安全。2.在《民用無(wú)人機(jī)駕駛員管理規(guī)定》中一臺(tái)多旋翼無(wú)人機(jī)空機(jī)重量為3.5kg，起飛全重為8kg，該多旋翼無(wú)人機(jī)屬于哪一類？為什么？在《民用無(wú)人機(jī)駕駛員管理規(guī)定》中可知：經(jīng)查表可知，空機(jī)重量為3.5kg多旋翼無(wú)人機(jī)屬于Ⅱ類，起飛全重為8kg多旋翼無(wú)人機(jī)屬于Ⅲ類，按照實(shí)際運(yùn)行中，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅺ類分類有交叉時(shí)，按照較高要求的一類分類的規(guī)定，該多旋翼無(wú)人機(jī)屬于Ⅲ類。3.當(dāng)企業(yè)需要起飛重量為45kg無(wú)人機(jī)在800米高空非機(jī)場(chǎng)空域作業(yè)時(shí)，需要向那個(gè)部門(mén)申請(qǐng)空域，并向那些部門(mén)進(jìn)行報(bào)備？依據(jù)《中華人民共和國(guó)飛行基本規(guī)則》規(guī)定，空軍負(fù)責(zé)全國(guó)的飛行管制。任何飛行都要接受空軍的審批和管理。各地的飛行審批權(quán)落在相應(yīng)的飛行實(shí)施地所在的部隊(duì)身上，歸屬于中國(guó)人民解放軍****戰(zhàn)區(qū)空軍參謀部航空管制處，故應(yīng)向您所在的中國(guó)人民解放軍****戰(zhàn)區(qū)空軍參謀部航空管制處申請(qǐng)空域，并向當(dāng)?shù)乜罩泄苤撇块T(mén)進(jìn)行報(bào)備。4.請(qǐng)查找資料做出您所在省份的無(wú)人機(jī)作業(yè)空域報(bào)備及審批流程圖。各個(gè)省份流程可能會(huì)不一樣，請(qǐng)結(jié)合您所在省份的相關(guān)文件規(guī)定做出您所在省份的無(wú)人機(jī)作業(yè)空域報(bào)備及審批流程圖。第6章無(wú)人機(jī)應(yīng)用1.軍用無(wú)人機(jī)有哪些應(yīng)用？（1）情報(bào)偵察（2）軍事打擊（3）信息對(duì)抗（4）通信中繼（5）后勤保障2.植保無(wú)人機(jī)由哪幾部分組成？該型無(wú)人飛機(jī)由飛行平臺(tái)(固定翼、直升機(jī)、多軸飛行器)、導(dǎo)航飛控、噴灑機(jī)構(gòu)三部分組成，通常在植保機(jī)下部安裝有任務(wù)載荷（包括儲(chǔ)藥箱、農(nóng)藥噴桿、噴頭、藥管、藥管快拆連接頭、水泵以及置于中心板上的水泵電源降壓模塊等）。3.相對(duì)于傳統(tǒng)的作業(yè)，植保無(wú)人機(jī)作業(yè)有什么優(yōu)點(diǎn)?相對(duì)于傳統(tǒng)的作業(yè)，植保無(wú)人機(jī)作業(yè)具有工作效率高、不受地形因