第1章-无人机概述

第1章无人机概述本章的主要内容无人机的定义。无人机的发展历史。无人机的基本分类。多旋翼无人机概述及发展。无人机的应用领域及发展趋势。无人机的优缺点。无人机的定义

无人机，称为无人飞行器（UnmannedAerialVehicle），缩写为“UAV”,是一种配备了数据处理系统、传感器、自动控制系统和通信系统等必要机载设备的飞行器，能够进行一定的稳态控制和飞行，且具备一定的自主飞行能力而无须人工干预。无人机技术涉及到多个技术领域的综合，有通信技术、传感器技术、人工智能技术、图像处理技术、模式识别技术和控制理论。无人机发展简史

1910年，在莱特兄弟所取得的成功的鼓舞下，来自俄亥俄州的年轻军事工程师查尔斯•科特林建议使用没有人驾驶的飞行器：用钟表机械装置控制飞机，使其在预定地点抛掉机翼并象炸弹一样落向敌人。在美国陆军的支持和资助下，他制成并试验了几个模型，取名为“科特林空中鱼雷”、“科特林虫子”。

1933年，英国研制出了第一架可复用无人驾驶飞行器——“蜂王”。使用3架经修复的“小仙后”双翼机进行试验，从海船上对其进行无线电遥控，其中2架失事，但第三架试飞成功，使英国成为第一个研制并试飞成功无线电遥控靶机的国家。无人机发展简史德国科学家领先时代数十年。实际上直到80年代底以前，世界上每一种研制成功的无人机都是以V-1巡航导弹或“福克-沃尔夫”（Fw189）飞机的构造思想为基础。德国“V-1”导弹无人机发展简史二战期间，美国海军首先将无人机作为空面武器使用。1944年，美国海军为了对德国潜艇基地进行打击，使用了由B-17轰炸机改装的遥控舰载机。美国特里达因•瑞安公司生产的“火蜂”系列无人机是当时设计独一无二、产量最大的无人机。1948-1995年，该系列无人机产生多种变型：无人靶机（亚音速和超音速），无人侦察机，无人电子对抗机，无人攻击机，多用途无人机等。美国空军、陆军和海军多年来一直在使用以BQM-34А“火蜂”靶机为原型研制的多型无人机。美国“火蜂”无人机无人机发展简史上世纪70-90年代及其以后，以色列军事专家、科学家和设计师对无人驾驶技术装备的发展做出了突出贡献，并使以色列在世界无人驾驶系统的研制和作战使用领域占有重要地位。以色列“侦察兵”无人机无人机的分类从按照飞行平台构型的不同，无人机分为6大阵营，分别是无人飞艇、无人固定翼机、扑翼式微型无人机、无人伞翼机、旋翼式无人机、无人直升机。飞艇固定翼无人机无人机的分类扑翼无人机伞翼无人机

无人直升机多旋翼无人机无人机的分类按功能分类，无人机可以分为军用无人机和民用无人机。按大小分类，无人机可以分为微型、轻型、小型、和大型无人机。按速度分类，无人机可以分为低速、亚音速、跨音速、超音速和高超音速无人机。按活动半径分类，无人机可以分为超近程、近程、短程、中程和远程无人机。按实用升限分类，无人机可以分为超低空、低空、中空、高空、和超高空无人机。按续航时间分类，无人机可以分为正常航时和长航时无人机。正常航时无人机的续航时间一般小于24h，长航时无人机时间一般等于或大于24h。

注：针对特定情况，对无人机划分的量化标准可能会有所不同。全世界都在造无人机！80—90年代，除了美国和以色列外，其他国家的许多飞机制造公司也在从事无人机的研制与生产。西方国家中在无人机研制与生产领域占据领先位置的是美国。今天，美军有用于各指挥层次––从高级司令部到营、连长的全系列无人侦察机。许多无人机可以携带制导武器（炸弹、导弹）、目标指示和火力校射装置。最著名的是“捕食者”可复用无人机，世界上最大的无人机––“全球鹰”，“影子-200”低空无人机，“扫描鹰”小型无人机，“火力侦察兵”无人直升机。美国“全球鹰”无人机美国“捕食者”无人机美国“影子200”无人机美国“扫描鹰”无人机美国“火力侦察兵”无人直升机多旋翼无人机概述及发展多旋翼无人机是近几年才发展起来的，历史尚浅。多旋翼无人机的发展经历了以下三个阶段。1、理论开创阶段

多旋翼无人机理论开创于上世纪初，直升机研发之前。几家主要飞机生产商开发出的在多个螺旋桨中搭乘飞行员的机型，这种设计开创了多旋翼飞行器的理论。2、加速发展阶段

近几年，随着电子技术、微机械技术以及计算机技术的迅猛发展，装配高性能压电陶瓷陀螺仪和角速度传感器的多旋翼无人飞行器开始出现加速发展。3、未来发展阶段随着芯片处理能力的进一步提高，以及更新的算法研究和人工智能技术的发展，多旋翼研究开始向智能化和编队集群等方向发展，同时多种新技术尤其是图像处理、视觉技术和虚拟现实技术等都开始陆续集成到机载系统和地面系统中。多旋翼无人机定义及分类

多旋翼飞行器是一类通过多个定距桨（螺旋桨）正反旋转与转速控制提供飞行器升力与飞行器姿态调整按轴数个数分有三轴、四轴、六轴、八轴甚至十八轴等。按发动机个数分有三旋翼、四旋翼、六旋翼、八旋翼甚至十八旋翼等。

需要明确一点，轴和旋翼一般情况下是相同的，有时候也是不同的，比如四轴八旋翼。它是将四轴上每个轴上下各安装一个电机构成八旋翼。多旋翼无人机无人机的应用领域无人飞行器的应用非常广泛，可以用于军事，也可以用于民用和科学研究。在民用领域，无人飞行器已经和即将使用的领域多达40多个，例如影视航拍、农业植保、海上监视与救援、环境保护、电力巡线、渔业监管、消防、城市规划与管理、气象探测、交通监管、地图测绘、国土监察等。城市规划与管理影视航拍无人机的应用领域地图测绘农业植保电力巡线消防救援交通监管无人机的发展趋势军用无人机未来的发展趋势。现代军用无人机的任务范围已由传统的空中侦察、战场观察和毁伤评估等扩大到战场抑制、对地攻击、拦截巡航导弹，甚至空中格斗等领域。（1）小型化无人机。

充分发挥无人机成本低的特点，研制并大量应用小型化无人机，满足部队连、排级近程战术侦察的需求，完成战场监视、目标侦察、毁伤评估等任务。（2）高空、高速无人机。高空、高速无人机需要新型的高空、长航动力装置，如液（气）冷式涡轮增压活塞发动机、涡轮风扇发动机、转子发动机等。它能比普通的无人机更快、更安全地执行侦察任务。（3）隐形无人机。在飞行器的设计上采用隐形外形设计技术，在材料上采用隐形材料技术，并采用相位对消技术，减小被雷达、红外和噪音探测设备发现的概率，以提高无人机战场生存能力。无人机的发展趋势（4）对地攻击无人机。

对地攻击无人机可分为一次性攻击无人机和可重复使用攻击无人机。一次性攻击无人机在执行侦察任务时，携带攻击型战斗部，在侦察过程中发现敌方临时出现的重要目标时可进行实时攻击，无人机直接撞向目标，实现“查打结合”，充分发挥了武器装备的作战效能，减少因呼唤火力延误战机的可能性；可重复使用攻击无人机，是指在飞机外挂战斗部

，通常是主动或半主动寻的导弹，当飞机发现并锁定目标后，由地面人员发出攻击指令，导弹脱离发射架，飞向目标并将其摧毁。无人机返航后，可加挂导弹再次使用。（5）空战无人机。

空战无人机的智能程度要求更高。美国虽然曾对空空

格斗型无人机作了一些研制试验工作，并取得一些成效，但空中机群格斗错综复杂，存在多机控制、操纵与指挥协调，以及无人机与地面火力的协同作战等问题。无人机的优缺点优点避免牺牲空勤人员，因为飞机上不需要飞行人员，所以最大可能地保障了人的生命安全。无人机尺寸相对较小，设计时不受驾驶员生理条件限制，可以有很大的工作强度，不需要人员生存保障系统和应急救生系统等，大大地减轻了飞机重量。制造成本与寿命周期费用低，没有昂贵的训练费用和维护费用，机体使用寿命长，检修和维护简单。无人机的技术优势是能够定点起飞，降落，对起降场地的条件要求不高，可以通过无线电遥控或通过机载计算机实现远程遥控。无人机的优缺点缺点主要表现在生存力低，在与有较强防空能力的敌人作战时，无优势可言。无人机速度慢，抗风和气流能力差，在大风和乱流的飞行中，飞机易偏离飞行线路，难