第07章 無人機(jī) 航空概論.ppt

1、第七章 無人機(jī),7.1 無人機(jī)概況 7.2 無人機(jī)的飛行控制 7.3 無人機(jī)的起飛與著陸 7.4 無人機(jī)的用途,回總目錄,退出,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),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。,7.1.1 什么叫無人機(jī)（2）,7.1.1 什么叫無人機(jī)（3）,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(dòng)駕駛儀才使得研制真正的無人駕駛飛機(jī)可能成

2、為。,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(shí)。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）,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(dòng)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(shí)，則先由駕駛員操縱一段時(shí)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。,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

3、 導(dǎo)彈就是當(dāng)時(shí)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)。,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(shí)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(jì)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(gè)嶄新的時(shí)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。,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(gè)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

4、航時(shí)間可達(dá)20小時(shí)。它能承受的機(jī)動(dòng)過載比有人飛機(jī)高一倍。,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(gè)駕駛艙。同時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jià)、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(dòng)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。,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(jì)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(dòng)機(jī)推理小，熱輻射特性弱，不易被

5、敵方的紅外制導(dǎo)武器跟蹤；發(fā)動(dòng)機(jī)加裝消音器，噪聲也很小。,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,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。,7.2.2 自控飛行（1）,自控飛行就是不依賴地面控制，一切動(dòng)作都自動(dòng)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

6、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。,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。,7.2.3遙控與自控結(jié)合（1）,實(shí)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。,7.2.3遙控與自控結(jié)合（2）,7.3 無人機(jī)的起飛與著陸,

7、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。 7.3.1 無人機(jī)的起飛 7.3.2 無人機(jī)的著陸,7.3.1 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。,7.3.1 無人機(jī)的起飛（2）,7.3.1 無人機(jī)的起飛（3）,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。,7.3.1 無人機(jī)的起飛（5）,7.3.1 無人機(jī)的起飛（6）,3.起飛跑車

8、將無人機(jī)安裝在帶輪小車上，靠無人機(jī)的發(fā)動(dòng)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)。,7.3.1 無人機(jī)的起飛（7）,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。,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(jià)值的那一部分，如照相機(jī)艙等。這種方法不多用，因?yàn)榛厥张撆c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。,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

9、常用方法。以色列“偵察兵”無人機(jī)就是用這種方法回收。,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。,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(dòng)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)氣墊。 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，

10、使用費(fèi)用低。,7.3.2 無人機(jī)的著陸（5）,5.冒險(xiǎn)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(dòng)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(dòng)機(jī)的損傷。,7.3.2 無人機(jī)的著陸（6）,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的逐漸發(fā)展與進(jìn)步，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用也就越來越多，因此計(jì)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(jì)算機(jī)控制，無人機(jī)的飛行和起降將更加安全可靠。,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,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)

11、,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(gè)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。,7.4 無人機(jī)的用途,火蜂 （firebee）,7.4 無人機(jī)的用途,我國ASN12型靶標(biāo)無人機(jī),7.4 無人機(jī)的用途,長空一號,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(dòng)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)。,7.4 無人機(jī)的用途,我國ASN104型無人偵察機(jī),7.4 無人機(jī)

12、的用途,以色列“搜索者”無人偵察機(jī),7.4 無人機(jī)的用途,7.4 無人機(jī)的用途,我國“無偵5”高空無人偵察機(jī),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),7.4 無人機(jī)的用途,美國 Gnat-750,7.4 無人機(jī)的用途,加拿大 Cl227 “哨兵”,7.4 無人機(jī)的用途,美國RQ-3A“暗星”,7.4 無人機(jī)的用途,7.4 無人機(jī)的用途,美國RQ-4A Global Hawk 全球鷹,7.4 無人機(jī)的用途,美國RQ-4A Global Hawk 全球鷹,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)

13、勢可以進(jìn)行以下電子對抗： （1）裝載主動(dòng)式電子干擾機(jī)，對敵方雷達(dá)實(shí)施主動(dòng)式電子干擾。,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(bào)或音響情報(bào)。 （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。,7.4 無人機(jī)的用途,7.4 無人機(jī)的用途,7.4 無人機(jī)的用途,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(xiǎn)的攻擊任務(wù)又可減少人員傷亡。,7.4 無人機(jī)的用途,RQ-1 “掠奪

14、者”無人駕駛飛機(jī),7.4 無人機(jī)的用途,RQ-1 “掠奪者”無人駕駛飛機(jī),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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(xiàng)工作最為適宜。,7.4 無人機(jī)的用途,我國ASN7型無人機(jī),7.4 無人機(jī)的用途,我國ASN9型無人機(jī),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),7.4 無人機(jī)的用途,7.4 無人機(jī)的用途,6.用作無人駕駛研究機(jī) 無人駕駛飛機(jī)作為新技術(shù)具有特殊的優(yōu)越性。當(dāng)設(shè)計(jì)一架新型飛機(jī)后，一般是先把飛機(jī)按比例縮小制成模型，放到風(fēng)洞利進(jìn)行空氣動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn)。但這只是靜態(tài)特性。還可以把模型作成能遙控的無人機(jī)，以達(dá)到動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)的目的，同時(shí)還很安全。,7.4 無人機(jī)的用途,X-45,7.4 無人機(jī)的用途,x-45,7.4 無人機(jī)的用途,隱身性能的艦載戰(zhàn)斗無人機(jī),7.4 無人