无人机系统理论基础 课件 第31-39课时 大气以及影响无人机飞行的基本要素-垂直起降无人机的发展及关键技术

第三十一课时大气以及影响无人机飞行的基本要素目录/CONTENTS§2大气成分与结构§1航空气象§3基本气象要素§1航空气象航空气象航空气象学定义：针对航空中所提出的关于气象方面的要求进行研究任务：研究气象要素和天气现象对航空技术装备和飞行活动的影响内容：航空气候统计和区划，航空气象资料的整理编制、存贮和检索航空气象航空气象勤务定义：将航空气象学的研究成果运用于航空气象保障§2大气成分与结构大气成分与结构大气飞行环境定义：飞行器在大气层内飞行时所处的环境条件空气层（大气）：航空器的唯一飞行活动环境，导弹和航天器的重要飞行环境大气环境飞行大气成分与结构大气飞行环境层次划分：对流层、平流层、中间层、热层、散逸层（外大气层）航空器的大气飞行环境：对流层、平流层大气分层结构大气成分与结构对流层特点：气温随高度增加而降低，对流运动明显，温度和湿度水平分布不均匀对流层的厚度随纬度和季节变化包含全部大气约四分之三的质量和几乎全部的水汽对流层大气成分与结构对流层对流层下层范围：地面到1～2公里高度高度：粗糙地表高于平整地表，夏季高于冬季（北半球），昼高于夜大气成分与结构对流层对流层下层特点：气流受地面摩擦作用大充沛的水汽和尘埃往往导致能见度低昼夜温差可达10～40°C大气成分与结构对流层对流层中层边界：底界为摩擦层顶，上界高度约6公里会发生大气中云和降水现象上部气压为地面的一半，飞行时需使用氧气大气成分与结构对流层对流层上层范围：6公里高度伸展到对流层的顶部气温常年在0°C以下，水汽含量少大气成分与结构对流层对流层顶厚度：1～2公里特点：可阻挡垂直气流、能见度较差大气成分与结构平流层范围：对流层顶伸展50～55公里随着高度的增加，气温最初基本保持不变，25～30公里以上气温升高较快，层顶气温升至270～290K气流比较平缓，能见度较佳，飞行器的稳定性和操纵性平流层大气成分与结构中间层范围：平流层顶伸展到80～85公里高度特点：气温随高度增加而下降，空气有强烈的垂直运动顶部气温可：低至160～190K大气成分与结构热层范围：中间层顶伸展到约800公里高度特点：空气密度很小，气温随高度增加而上升，空气处于高度电离状态大气成分与结构散逸层特点：空气极其稀薄，受地球的引力作用较小，大气分子不断向星际空间逃逸§3基本气象要素基本气象要素表示一定地点和特定时刻天气状况的大气变量或现象主要气象要素：气温、气压、风、云、降水、能见度、空气湿度等基本气象要素表示大气性质：气压、气温、湿度等表示空气运动状况：风向、风速等大气中发生的现象：云、雾、雨、雪、雷电等最基本的三大气象要素：气温、气压、空气湿度基本气象要素气温定义：表示空气冷热程度的物理量温标：摄氏温标（℃）、华氏温标（T）、绝对温林（K）国际标准气温度量单位：摄氏度（℃）基本气象要素气温

基本气象要素气温气温是地面气象观测中的所要测定的常规要素影响因素：太阳辐射的变化、大气的运动基本气象要素气温影响：飞机滑跑距离飞机平飞的最大速度飞机空速表和高度表的示数基本气象要素气温温度变化原因：地表性质不同而引起的温度分布不均匀夜间温度降低，底层常常出现逆温，易形成雾和烟幕温度随高度的分布：决定大气稳定度和形成云、雷雨的重要条件基本气象要素气压定义：作用在单位面积上的大气压力一个标准大气压=1013百帕（毫巴）度量单位：百帕（hPa）、毫米汞柱（mmHg）、英寸汞柱（inHg）气压与汞柱基本气象要素气压较高的高度，大气压力降低，起飞和着陆距离增加，爬升率减小飞机起飞时，升力必须通过机翼周围的空气流动才能产生气压与海拔高度的关系基本气象要素湿度定义：表示大气干燥程度的物理量一定的温度体积内，空气里含水汽越少越干燥；水汽越多越潮湿污染物：增加飞机重量、增加阻力、减少升力基本气象要素湿度雾：地表开始50ft内的云，在接近地面的空气温度冷却到空气的露点时，水蒸气凝结形成雾大气中的湿度基本气象要素湿度云：可预示天气，空气冷却，到达饱和点，形成云对流云：导致飞机易遭到电击，使仪表失灵、油箱爆炸，造成强烈颠簸、结冰，使操作失灵基本气象要素湿度①空气密度减小：1.机翼产生升力减少，发动机推力降低，更长的起飞、着陆滑跑距离2.飞机最大平飞速度、最大爬升率和起飞载重量减少，飞行距离减少②水汽含量越大，空气密度越小基本气象要素湿度实际大气密度大于标准大气密度时：空气作用于飞机上的力要加大发动机功率增大、推力增大结果：最大平飞速度、最大爬升率和起飞载重量增大，而飞机起飞、着陆滑跑距离会缩短基本气象要素风定义：空气的水平运动单位：m/s、knot、km/h1m/s=3.6km/h，1knot=1.852km/h，1km/h=0.28m/s，1knot=1/2m/s基本气象要素风风切变：风矢量（风向、风速）在空中水平和垂直距离上的变化垂直风切变：对桥梁、高层建筑、航空飞行等造成破坏风切变基本气象要素风风切变的分类：水平风的水平切变水平风的垂直切变垂直风的切变基本气象要素风产生一定影响的低空风切变的天气：强对流天气锋面天气辐射逆温型的低空急流天气雷暴云的形成基本气象要素风低空风切变：发生在着陆进场或起飞爬升阶段的风切变微下击暴流：以垂直风切变为主要特征的综合风切变区雷暴引起的微下击暴流基本气象要素风应对风切变：天气预报收听地面气象报告与其他飞机在起飞、进近过程中的报告了解风切变的存在及其性质，对飞机能否通过风切变进行风险评估步云登月

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AVIATION咨询热线：0531-8889816318653167917公司地址：济南市高新区药谷1号楼B座816室基地地址：济南龙门山庄步云飞行基地公司官网：公司邮箱：sdbyhk@163.com第三十二课时航空气象BU

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AVIATION目录/CONTENTS§2雷暴§4积冰§3乱流§1能见度§5气团和锋§1能见度能见度机场最低运行标准的重要指标能见度过低影响安全着陆，造成飞机无法起飞、旅客大量滞留飞机在低能见度环境下飞行能见度①定义：1.视力正常的人在当时天气条件下，能从天空背景中看到和辨认出目标物轮廓的最大水平距离2.在夜间能看到和确定出一定强度灯光的发光点的最大水平距离②决定因素：目标物与背景之间的亮度差异、大气透明度能见度按照航空的需求分类：地面能见度、空中能见度能见度是决定机场开放或关闭的条件之一，也是决定航空器起飞、着陆时按目视飞行规则或按仪表飞行规则操作的依据之一§2雷暴雷暴定义：对流旺盛的积雨云引起的，伴有电闪雷鸣的局地风暴，由强烈的积雨云产生，条件为：深厚而明显的不稳定气层充沛的水汽足够的冲击力雷暴雷暴产生前：被暖湿空气所盘踞，会感到闷热雷暴发生时：积雨云中下落水滴蒸发吸热，冷空气加速下沉冲击地面，温度骤然降低雷暴雷暴水平尺度为5~10km，生命期1h根据垂直运动的状况划分阶段：积云阶段、成熟阶段、消散目前为止无法完全消除雷暴对飞行的影响在雷暴天气中受损的飞机§3乱流乱流定义：气层内空气块的不规则运动分类：热力乱流、动力乱流热力乱流：局部地面受热不均形成的不规则小型气流和小型涡旋动力乱流：由地面粗糙度、上下层空气的风速差等引起乱流①由热力、动力共同引起：障碍物多而高、风速大或速随高度变化大，以动力原因为主风速小、地面受热不均匀，以热力原因为主②热力乱流：由大气热力层结不稳定引起③动力乱流：由风速切变引起乱流乱流对流型乱流形成原因：空气流经不同温度的地区时，易因温度差异导致空气流动出现“热升冷降”的现象，造成飞机飞行时上下摇晃易发生在离地面较近的高度乱流机械型乱流形成原因：空气流过高楼大厦时，受建筑物阻隔，流向与流速受到影响规定机场周遭建筑物的限制高度，降低机械型乱流的发生率乱流山岳波形成原因：气流或风以接近垂直的方向吹过山势较高又较长的山脉时，背风面易形成山岳波，造成上下震动现象乱流风切乱流形成原因：单位距离风速、风向的改变雷暴、积雨云、龙卷风有强对流，形成垂直风切强下击暴流到达地面后向四周扩散的阵风，形成强烈水平风切锋面两侧气象要素差异大乱流机尾乱流形成原因：大型飞机翼尖因空气流动形成高空飞行时，小型飞机要与大型客机保持距离尾流§4积冰积冰①定义：飞机机体表面某些部位聚集冰层的现象②形成原因：1.云中过冷水滴或降水中的过冷雨碰到机体后结冰形成2.水汽在机体表面凝华而成3.寒冷冬季地面露天停放飞机飞机积冰积冰积冰强度微量积冰（Trace）轻度积冰（Light）中度积冰（Moderate）严重积冰（Severe）积冰积冰对飞行的影响升力面积冰显著破坏飞机的空气动力特性和飞机特性增大摩擦阻力和压差阻力减小升力，加快失速，减小临界迎角增加飞机的重量、阻力、耗油率积冰积冰对飞行的影响发动机积冰内表面气动特性恶化气速度场分布不均匀、气流发生局部分离引起压气机叶片振动，冰屑进入压气机，造成压气机的机械损伤发动机推力降低、损坏或熄火发动机积冰积冰积冰对飞行的影响空速管和静压孔积冰空速表、气压高度表、迎角指示器、M数指示器、升降速度表等重要驾驶仪表指示度失真或失效，导致自动系统提供错误信息空速管积冰积冰积冰对飞行的影响天线积冰导致无线电通信失效，中断联络；强烈积冰使天线同机体相接，发生短路，造成无线电设备失灵无人机天线积冰积冰积冰对飞行的影响风挡积冰降低风挡透明度，恶化目视条件飞机风挡积冰积冰积冰对飞行的影响操纵面积冰操纵面的主要区域有冰、霜、雪，导致操纵面冻结在原有位置或运动受阻积冰积冰对飞行的影响起落架装置结冰在收轮时损坏起落架装置或设备聚集在起落架上的冰雪在起飞时脱落，损坏飞机积冰积冰对飞行的影响飞机在地面积冰机翼上0.1in(2~3mm)霜，使失速速度增加约35%，起飞滑跑距离增加一倍积冰的飞机起飞时，气流会从机翼上过早和明显地分离，导致离地升力系数比正常飞机小15%~20%飞机结冰§5气团和锋气团和锋气团的基本概念定义：水平方向上温度、湿度分布较均匀；垂直方向上温度、湿度改变近乎相同的大范围气团锋面：两气团接近处的过渡带（界面），这个过渡带称为锋面锋线：锋面在地面的交线气团与锋气团和锋气团的分类按气团的热力性质不同划分：冷气团、暖气团按气团的湿度特征的差异划分：干气团、湿气团按气团的发源地划分：北冰洋气团、极地气团、热带气团、赤道气团气团和锋气团的变性原理：气团在广阔的源地上取得与源地大致相同的物理属性离开源地移至与源地性质不同的下垫面，发生热量与水分的交换气团的物理属性发生变化，导致变性冷气团移到暖地区变性快，暖气团移到冷地区变性气团和锋锋锋面：锋区所在的几何面锋线：锋面与地面的交线锋：锋面和锋线对流层锋：对流层中上层近地面锋：对流层低层（1.5km以下）气团和锋锋大气中气象要素的不连续面重要的天气系统气团和锋锋的分类暖锋定义：锋面移动过程中，暖空气推动锋面向冷气团一侧移动的锋过境时，温暖湿润，气温上升，气压下降，天气多转云雨天气，可能出现连续性降水或雾暖锋示意图气团和锋锋的分类冷锋定义：冷气团主动向暖气团移动形成的锋根据移行速度分类：缓行冷锋、急行冷锋过境时，大气压力下降，能见度降低冷锋示意图气团和锋锋的分类冷锋和暖锋对比冷锋的速度较快冷锋促使形成陡峭的锋面坡度冷锋快速来临而很少有征兆冷锋过境的次数以冬季最为频繁气团和锋锋的分类风在锋面两侧有明显的逆向转变，形成锋面气旋冷锋暖锋对比图气团和锋锋的分类静止锋定义：来自北方冷气团和来自南方暖气团强度相当，交锋区很少移动静止锋影响导致春季、初夏和秋季的连阴雨天气和梅雨天气静止锋步云登月

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AVIATION咨询热线：0531-8889816318653167917公司地址：济南市高新区药谷1号楼B座816室基地地址：济南龙门山庄步云飞行基地公司官网：公司邮箱：sdbyhk@163.com第三十三课时无人机的新技术发展（一）BU

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AVIATION目录/CONTENTS§2未来空中作战发展趋势§4无人僚机§3无人机蜂群§1前言§1前言前言2020年，受新冠疫情影响，导致一些项目未按预期设想推进，但军用无人机技术发展仍取得重大进展，在未来将转化出多个无人机装备型号，为实现无人机自主作战和有人机-无人机协同作战奠定基础，塑造出未来全新的空中作战形态§2未来空中作战发展趋势未来空中作战发展趋势军用无人机军用无人机最近几年已成为各国广泛运用的航空装备全球无人机服役总量达数万架军事航空领域的重点发展方向：通过人工智能等技术提高无人机在强对抗环境中的作战能力，与有人机协同作战或独自作战未来空中作战发展趋势顶层战略2014年，美国防部提出第三次“抵消战略”，深度学习、高级有人-无人作战编组是发展重点2017年，美国国防部表示，有人无人协同作战近期增加空基传感器和武器的数量，中远期增强美军作战能力未来空中作战发展趋势作战概念DARPA在2017年提出了马赛克战概念2019年，美空军协会米切尔航空航天研究所发表了《“马赛克”战：重塑美军竞争力》报告未来空中作战发展趋势技术研发近几年，世界军事强国启动了大量忠诚僚机、无人机蜂群、自主空战、小型战术自主无人机等研究项目未来空中作战发展趋势发展空中作战的潜力新型航空装备敏捷介入高强度作战环境自主无人机在防区外投放，忠诚僚机替代有人机侦察大规模的无人机可遂行多种任务美空军蜂群无人机成本低，使对手面临巨大的战争成本挑战§3无人机蜂群无人机蜂群美国以DARPA为主，其小精灵、进攻蜂群战术、体系增强小型作战单元等原有项目稳步向前推进英国近早于美军成立蜂群中队，开展若干演示验证试验无人机蜂群美国研发进展小精灵项目2019年11月完成首飞试验，在成功开展飞行试验后坠毁2020年7月，第2次飞行试验，机体后部着地速度过快，安定面断裂2020年10月，第3次飞行，3架无人机飞行超过2h后成功伞降着陆小精灵无人机开展飞行试验无人机蜂群美国研发进展进攻蜂群战术（OFFSET）项目项目宗旨：研发由250个平台组成自主作战无人蜂群，在城市作战中协同小型地面部队，提供态势感知信息项目进展：验证异构蜂群城区突袭作战任务；发展蜂群战术和实物试验台；验证无人车、固定翼无人机、多旋翼无人机异构蜂群自主定位可疑目标、保卫多个模拟目标的能力项目的第3次外场试验无人机蜂群美国研发进展小型作战单元体系增强（SESU）项目项目宗旨：向200~300士兵提供大量配有传感器和武器的无人蜂群，助力大国间的地面作战无人机蜂群英国研发进展成立无人机蜂群中队2020年4月1日，英国皇家空军组建第216试验中队，进一步发展无人机蜂群技术无人机蜂群英国研发进展多架无人机使作战轻松项目2019年启动，发展由单人控制的20架小型无人机蜂群2020年4月，演示无人机蜂群的超视距全自主飞行技术10月，宣布使用20架异构固定翼无人机蜂群，开展超视距飞行试验无人机蜂群英国研发进展无人机蜂群电磁作战演示验证2020年10月，英国皇家空军快速能力办公室(RCO)通过多家公司合作，开展飞行试验莱昂纳多公司电磁战无人机蜂群§4无人僚机无人僚机2020年，美国空军天空博格人项目全面统筹无人僚机发展澳大利亚空中力量编队系统开展低速滑行试验英国轻型经济可承受新型作战飞机项目结束了第一阶段研制无人僚机美国天空博格人项目发展项目宗旨：开发低成本可消耗智能无人机，与有人机配合执行各种任务2020年，美国自主控制系统和无人原型机并行发展3月，项目使用“反叛”喷气式航模进行了第二轮测试，验证机器学习自主软件的可行性无人僚机美国天空博格人项目发展5月15日，美国空军发布天空博格人原型化、试验和自主能力发展项目的跨部局通告，旨在将低成本可消耗无人机平台与自主能力相融合7月，美空军寿命周期管理中心在SPEAD项目授予多家公司天空博格人无人原型机开发合同无人僚机美国天空博格人项目发展9月，空军寿命周期管理中心扩充了项目的技术来源美国空军计划在2023财年获得天空博格人无人机的初始作战能力版本，未来将装备5~10个中队的低成本可消耗无人机，或将无人机与现有的有人机中队融合无人僚机其他国家无人僚机的发展

波音澳大利亚公司展示首架ATS无人机无人僚机其他国家无人僚机的发展英国LANCA无人机英军国防科学与技术实验室推出LANCA超声速无人机携带多种传感器、电子战设备，执行各类作战任务，且成本低项目第2阶段将在2023年中期完成，并开展飞行演示验证无人僚机其他国家无人僚机的发展俄罗斯雷霆无人机2020年8月俄罗斯喀朗施塔特技术集团公布雷霆隐身无人作战飞机长约13.8m，翼展10m，高3.8m，质量7000kg，最大载重2000kg，飞行速度1000km/h，实用升限12000m，作战半径700km俄罗斯雷霆无人机无人僚机其他国家无人僚机的发展日本无人僚机于2021年为F-X下一代战斗机研发无人僚机，2024年开始飞行试验日方设想1架F-X战斗机同3架无人僚机协同执行任务，无人僚机主要履行传感器搭载和武器发射平台职责步云登月

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AVIATION咨询热线：0531-8889816318653167917公司地址：济南市高新区药谷1号楼B座816室基地地址：济南龙门山庄步云飞行基地公司官网：公司邮箱：sdbyhk@163.com第三十四课时无人机的新技术发展（二）BU

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AVIATION目录/CONTENTS§2货运无人机§4临近空间太阳能无人机§3微小型侦察无人机§1智能空战算法§1智能空战算法智能空战算法与无人僚机结合制造制空型无人2019年6月，DARPA宣布发展自主空中格斗算法等关键技术，利用建模仿真、商用小型无人机和真实军机开展演示验证11月，DARPA授予5家机构“空战进化”合同，要求在“阿尔法空中格斗”竞赛的基础上发展更先进的算法§2货运无人机货运无人机新需求：疫情需求更高效的运输方式未来作战环境复杂，存在对货运无人机的大量需求货运无人机美国无人机敏捷至上电动货运无人机项目宗旨：探索电动垂直起降技术在特种作战、短距运输、救援搜索等领域运用的可行性，推动民用技术参军货运无人机美国无人机项目进度：2020年2月，美国空军发布项目的信息征询书3月，美国海军陆战队作战实验室与空军敏捷至上项目开展合作，发展面向后勤空运的电动垂直起降无人机4月27日，进行线上活动，涵盖电动垂直起降技术、经费与监管标准等5月，美国空军花费数亿美元开发和采购电动垂直起降飞行器货运无人机美国无人机敏捷至上电动货运无人机项目进度：军刀飞机公司推出Rhaegal-B远程无人旋翼机，配装电动涵道风扇，可垂直或水平等模式起降Rhaegal-B方案货运无人机美国无人机敏捷至上电动货运无人机项目进度：艾罗依航空公司推出礼拜堂四旋翼无人机，可在载重100~225kg的情况下飞行500km皮亚塞茨基飞机公司推出可重构嵌入航空系统模块化涵道风扇垂直起降无人机与全电动PA890低桨盘载荷旋翼减速复合无人直升机货运无人机美国无人机2020年1月，美国耶茨航宇公司推出宽体型GD-2000自主货运无人机1月，美国贝尔公司APT70自主货运无人机完成首次视距外飞行3月，美国ThereCraft公司提出YCS17不停航货运无人机概念，内部有放置货物的隔舱，下部有快速装卸的隔舱货运无人机§3微小型侦察无人机微小型侦察无人机战场中大幅提升战术等级态势感知能力的重要手段2020年4月，美国陆军研究实验室设计出从40mm枪榴弹发射器发射的新型侦察无人机陆军研究实验室的新型侦察无人机微小型侦察无人机4月，美国鹦鹉公司进入美国陆军短程侦察（SRR）无人机项目的最终研发阶段10月，美国航空环境公司推出弹簧刀600察打一体无人机，能执行战术侦察、监视和目标捕获任务，精确打击装甲目标§4临近空间太阳能无人机临近空间太阳能无人机太阳能无人机是近年各国研究关注热点，但临近空间太阳能无人机领域进展相对较少2020年1月，法国泰雷兹集团与法国武器装备总局使用同温层巴士临近空间太阳能无人机开展情报侦察监视作战概念研究临近空间太阳能无人机2020年2月，英国与澳大利亚资助、英国BAE系统公司研制的PHASA-35太阳能无人机成功首飞PHASA-35无人机临近空间太阳能无人机鹰30临近空间太阳能无人机2019年6月，美国HAPSMobile公司计划开展飞行试验，为310万公顷的区域提供蜂窝数据传输服务2019年9月，在NASA阿姆斯特朗飞行研究中心完成了首飞步云登月

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AVIATION咨询热线：0531-8889816318653167917公司地址：济南市高新区药谷1号楼B座816室基地地址：济南龙门山庄步云飞行基地公司官网：公司邮箱：sdbyhk@163.com第三十五课时中国军用无人机发展现状及民用无人机的发展BU

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AVIATION目录/CONTENTS§2民用无人机发展§3无人机未来发展§1中国军用无人机发展§1中国军用无人机发展中国军用无人机发展我国军用无人机研究始于二十世纪50年代后期，90年代，逐渐形成以侦察、保障为主要功能的无人机型号“无侦”-5的基础是美国AQM-34N“火蜂”式无人机1994年以后，设计生产一系列无人空中平台中国军用无人机发展“翔龙”无人机是中国近期研发的新式战略型无人机，高升限、长航程、久滞空“翼龙”无人机拥有正V型尾翼与传感器吊舱，可根据任务需求安装不同类型的传感器中国军用无人机发展③CH-3型无人机是中等航程、长航时的无人攻击机，可携带两枚轻型空地导弹§2民用无人机发展民用无人机发展1980年3月，西北工业大学研发多用途无人驾驶飞机D-4，用于航空测绘和航空物理探矿，是第一款中国民用无人机日本是最早将无人机应用于农业的国家之一，雅马哈农业无人机担负日本35%的稻田病虫害防治工作民用无人机发展1997年澳大利亚Aerosonde公司研发的气象无人机Aerosonde(气象侦察兵)投入使用2005年，我国台湾科学家利用Aerosonde公司生产的(MK-Ⅲ）无人机穿越“龙王”台风眼民用无人机发展汶川地震后，多家机构和企业联合成立“无人机遥感应急赈灾联合组”2009年，国家电网公司立项研制无人机巡检系统2012年，世界首款航拍一体机Phantom问世2014年，大疆推出高清广角相机和无刷云台集成的一体机方案Phantom2Vision+民用无人机发展2011年，德国e-volo制造的多轴飞行器首次完成载人试飞2014年英国MalloyAeronautics公司发布“Hoverbike”的自动驾驶飞行摩托2015年美国Terrafugia公司开始小尺寸TF-X自动驾驶飞车测试民用无人机发展2016年，亿航184可载人无人机亮相电子消费展2019年，我国国务院发布规划书，推动载人无人机于2035年前实现型量产民用无人机发展2013年亚马逊公司送货无人机服务计划“PrimeAir”推出，旨在利用GPS技术让无人机在30分钟内将货物送达2014年5月，无人机数据采集服务公司Skycatch完成1320万美元融资2014年6月，中国人寿财产保险股份有限公司同无锡汉和航空技术有限公司签约，开创了中国无人机保险的先河民用无人机发展2015年7月Facebook推出全尺寸太阳能无人机Aquila，为世界偏远地区带来互联网接入服务2015年11月，首架3D打印喷气式动力无人机在迪拜航空展亮相§3民用无人机发展典型企业民用无人机发展典型企业大疆创新大疆创新科技有限公司（DJI），是中国一家无人飞行器控制系统及无人机解决方案的研发和生产商，目前市场占有率为80%截至2016年，大疆创新在全球已提交专利申请超过1500件，获得专利授权400多件民用无人机发展典型企业大疆创新③大疆生产的消费级无人机逐渐趋于小型化，便携式④近年来，相继发布“精灵”、“悟”、“晓”、“儒风”、“御”等操作便捷、可靠性强的产品民用无人机发展典型企业极飞科技广州极飞科技有限公司成立于2007年，国内最大的民用无人机运营公司2016年，极飞无人机产品主要应用于农业植保和地理信息测绘领域民用无人机发展典型企业极飞科技③2016年10月发布极飞地理智能测绘无人机C2000，融合无人机、卫星遥感和云计算技术，为用户提供高精度、高性能的地理信息产品§4无人机未来发展无人机未来发展多样化无人机飞行平台的多样化任务载荷多样化无人机未来发展网络化目前，无人机多作为一种单兵设备独立完成任务，并未和互联网深度融合完成“互联网+”，无人机才会真正走进民生无人机未来发展有人化我国政府规划未来城市的立体交通于2035实现无人机未来发展服务化由于智能科技的快速发展，无人机一定会不断优化其性能、拓展其功能步云登月

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AVIATION咨询热线：0531-8889816318653167917公司地址：济南市高新区药谷1号楼B座816室基地地址：济南龙门山庄步云飞行基地公司官网：公司邮箱：sdbyhk@163.com第三十六课时无人机装备和技术的发展(一)BU

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AVIATION目录/CONTENTS§2军事任务需求§4新概念无人机§3多样化无人机§1前言§1前言前言2018年，各军事强国高度重视对军用无人机的投入及顶层规划针对2018年军用无人机的研发进展，将从需求牵引、改进改型、机载系统、新作战概念及颠覆性应用技术等角度进行总结§2军事任务需求军事任务需求无人机空中加油作战飞机在空中进行能量补给的重要手段，可延长作战飞机的飞行距离，增强作战飞机的作战能力提高效率，增加安全性，是未来空中加油领域的重点发展军事任务需求无人机空中加油2015年，诺格公司完成对X-47B无人机自主空中加受油可行性验证2017年10月，美海军发布MQ-25A“黄貂鱼”无人加油机的最终招标书(RFP)美国海军MQ-25A“黄貂鱼”无人加油机方案图军事任务需求无人空中支援前线战场支援无人化能够有效提升作战补给和救援的效率2018年1月，波音公司公布测试自主技术新型垂直起降无人运输机(CAV)，满足自主货物运输、后勤保障及其他运输任务需求波音公司无人运输机军事任务需求无人空中支援2018年3月，美国海军陆战队开展无人机集群携带物资补给演示验证2018年8月，美国陆军合约管理指挥部寻求满足陆军后勤部战场运输弹药、水及食物需求的无人机军事任务需求助推段防御美国导弹防御局启动用于高空无人机的“低功率激光演示验证”项目2021年10月MQ-9无人机被动(光电/红外)传感器追踪到助推段目标3MQ-9无人机军事任务需求海上广域监视2018年，美欧增加用于执行海上广域监视任务的无人机部署量1月，美国海军订购三架MQ-4C“特里同(Triton)”高空长航时无人机，全天候对不同类型的水面舰艇自动侦察、分类军事任务需求海上广域监视欧洲采用CAMCOPTERS-100无人机进行海上监视以色列航宇工业公司(IAI)推出用于“苍鹭”固定翼无人机反潜战设备军事任务需求海上广域监视2018年7月，IAI推出配合“苍鹭”无人机进行反潜战的声呐浮标和磁异常探测器声呐浮标：高海况下发射和接收声信号，向控制站实时回传情报磁异常探测器：通过磁通量变化识别探测潜艇，发出警报并给出目标的当前位置§3多样化无人机多样化无人机研制及改进无人作战机2018年3月美海开始远征无人机项目，为远征航母提供空中预警4月，航空环境公司进行无人机海上自主作战能力试验7月，美国空军研究实验室(AFRL)展示XQ-58A瓦尔基里试验机，低成本且能与载人战斗机配合使用多样化无人机研制及改进无人作战机欧洲推动“未来作战航空系统”研究2018年11月，欧洲装备采购局启动主承包商投标工作“未来作战航空系统”示意图多样化无人机研制及改进无人作战机俄罗斯国防部推进多种型号无人机的研发2018年6月，俄罗斯制造“牵牛星”侦察攻击无人机8月，利用“前哨”无人机为“口径”巡航导弹和“宝石”反舰导弹提供目标指示多样化无人机研制及改进无人作战机2018年11月重型“猎人B”攻击型无人机进行首次地面滑行试验12月，俄罗斯国防部测试“海盗”无人机，用于空中区域侦察、巡航、监视等任务多样化无人机高超声速无人机2018年1月，波音公司发布马赫数为5的高超声速察打一体无人机概念模型，将涡轮喷气发动机和冲压/超燃双模冲压发动机有机结合波音高超声速无人机概念图多样化无人机高空长航时无人机2018年3月，韩国自主研发的KUS-FS中空长航时无人原型机搭载光电/红外传感器、卫星通信设备、合成孔径雷达、地面移动目标指示器，执行火力打击、通信中继、电子战、ISR任务多样化无人机高空长航时无人机②2018年5月，英国开发高空太阳能无人机PHASA-35，太阳能单元覆盖在机翼和尾翼表面，为电机和机载系统供电及夜间电池充电多样化无人机高空长航时无人机③2018年7月，通用原子航空系统公司生产的MQ-9B“天空卫士(SkyGuardian)”中空长航时无人机首次实现跨大西洋飞行多样化无人机单兵无人机新型号特点：便于携带、质量轻、体积小、隐蔽性好、灵活性强，适合各种环境下的特种部队和小分队作战2018年3月美国陆军研究实验室与贝尔直升机公司签署合作研发协议(CRADA)，联手推进微型无人机技术多样化无人机单兵无人机新型号③3月，美国海军陆战队首次部署小型四旋翼即时眼(Instant-Eye)无人机，可手动或预编程控制，手持发射即可执行ISR任务多样化无人机单兵无人机新型号2018年10月，即时眼机器人推出新型“即时眼”Mk-3系列无人机，数据更安全、战术机动能力高Mk-3GEN5-D1/D2：Mk-3系列最小的人机，具有低信号特征Mk-3GEN4-D1/D2：Mk-3系列最大无人机，可选用有效反欺骗模块(SAASM)GPS配置即时眼MK-3GEN5-D1/D2无人机§4新概念无人机新概念无人机水下发射无人机2018年3月，美国国防部国防创新实验室(DI-Ux)提出水下发射无人机，可自我定位，从水下穿越水层到达水面进入飞行状态新概念无人机“鸬鹚”无人机2018年5月，以色列城市航空公司研发创新型垂直起降“鸬鹚”无人机，采用“阿赫耶”2N发动机，未来使用氢燃料鸬鹚无人机新概念无人机“幽灵”作战无人机为前线地面部队提供及时、低成本、近距离的空中支援支持单机使用与集群飞行“观察和等待”模式具备巡飞弹功能具有自动导航、人在回路指控，抗干扰GPS导航、蜂群协同作战功能步云登月

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AVIATION咨询热线：0531-8889816318653167917公司地址：济南市高新区药谷1号楼B座816室基地地址：济南龙门山庄步云飞行基地公司官网：公司邮箱：sdbyhk@163.com第三十七课时无人机装备和技术的发展(二)BU

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AVIATION目录/CONTENTS§2新型作战概念及AI应用§1先进技术的应用§1先进技术的应用先进技术的应用机载雷达探测能力主要功能：目标探测、武器制导，空中侦察、警戒，确保准确航行发展方向：增加探测范围和精度2018年7月，Zala公司首次在无人机部署激光雷达，执行ISR任务先进技术的应用机载雷达探测能力2018年7月，美陆军将“郊狼”无人机系统和KRFS雷达组成反无人机武器系统9月，诺格公司先锋监视雷达进入量产，该系统可同时执行SAR/GMTI电子支援/侦察探测和通信等任务先进技术的应用无GPS自主导航目的：解决GPS接收机易受欺骗干扰的问题DARPA开展“全源定位和导航(ASPN)”，“快速量轻自主(FLA)”和“拒止环境下协同作战(CODE)”项目“快速量轻自主(FLA)”：开发先进算法，实现无人机自主运行先进技术的应用无GPS自主导航能力验证:在多层建筑及狭窄过道中快速飞行同时确认目标穿过窄窗进入屋内搜索及构建3D态势识别楼梯并沿其飞出建筑物先进技术的应用无GPS自主导航“拒止环境下协同作战”项目：开发先进算法及软件，提高美军现有无人机在拒止作战空间与地面和海上高机动目标的动态远程交战能力(a)概念图(b)仿真图先进技术的应用多光谱成像探测识别原理：物体对不同波长光线的吸收存在差异，用红外和近红外特定光线照射目标，产生不同光强度，实现检测、辨别目标2017年美国空军为MQ-1“捕食者”和MQ-9“死神”中程攻击无人研发机载多频谱目标指示传感器先进技术的应用多光谱成像探测识别③2018年9月，美国海军MQ-4C“海神之子”无人机加装AAS-52多光谱瞄准系统，增强视觉图像，改善能见度低和夜间环境下的导航先进技术的应用无人机动力能源2018年5月，美国AltaDevices公司将太阳能技术集成到“混合虎”无人机，续航时间达到三天以上7月，DARPA“泛在电能/能量补充———电能传输演示”项目：验证激光束无人机远程充电的可行性先进技术的应用无人机动力能源2018年6月美国海军研究实验室研发“太阳能-翱翔”技术，增强续航能力11月，SKYCORP推出有人工智能操作与管理系统的氢动力无人机e-DroneZero，延长飞行时间，提供视觉避障和故障管理功能先进技术的应用无人机指控技术美国已实现借助卫星通信数据链控制无人机起降美国正通过各种技术手段实现无人机集群控制美国空军正在为战机开发无人机控制系统§2新型作战概念及AI应用新型作战概念及AI应用有人/无人协同作战研究定义：在信息化、网络化及体系对抗环境下，有人与无人机配合实施协同攻击的作战方式新型作战概念及AI应用有人/无人协同作战研究2018年4月，美国空军研究实验室和DARPA成功演示有人/无人协同空对地作战9月，空中客车公司完成用于空战系统有人/无人编队技术试飞工作新型作战概念及AI应用无人集群技术项目DARPA借助多个项目攻克无人机蜂群作战涉及的平台、自主、协同、体系等各项技术新型作战概念及AI应用无人集群技术项目“体系集成技术与试验”项目：探索开放式体系架构技术，实现各种先进机载系统和机载武器的即插即用，提高分布式作战的灵活性SoSITE项目研究周期及第二阶段的主要工作新型作战概念及AI应用无人集群技术项目关键能力:在系统之间自动编写和传输信息使用非企业数据链路LINK16创建新的、丰富的信息交流实时将地面驾驶舱模拟器与飞机系统连接起来，通过体系(SoS)缩短决策的时间集成APG-81雷达和DARPA的自动目标识别软件，创建全面战场图像新型作战概念及AI应用无人集群技术项目“拒止环境下协同作战”项目：发展先进自主协同算法和监控技术，保障无人机蜂群在拒止环境下完成发现、跟踪、识别和攻击目标等任务关键技术:开放式架构、单机自主、多机协同、人机交互新型作战概念及AI应用无人集群技术项目“小精灵”项目：实现蜂群无人机的空中发射和回收。优势：对无人机性能影响最小，可迅速再次发射新型作战概念及AI应用无人集群技术项目“进攻性集群战术”项目：推进和加速实现集群技术所需的各要素，以实现集群能力跨越式发展研究重点：集群自主能力、人与集群协同、集群战术新型作战概念及AI应用无人集群技术项目2018年6月，雷锡恩公司研发低成本无人机集群技术海军原型机8月波音公司利用机载自动命令和控制技术，完成无人机协同飞行测试7月，海军陆战队完成6架RQ-11无人机集群验证工作新型作战概念及AI应用无人机+AI推动无人机单机智能飞行、多机智能协同、任务自主完成等能力具体技术：环境感知与规避、协同指挥控制、协同态势生成与评估、自主飞行及自主抉择作战时机新型作战概念及AI应用无人机+AI美国国防部Maven项目成立算法战跨职能小组，加快人工智能与机器学习在国防上的应用速度2018年4月，Maven项目识别准确率达80%新型作战概念及AI应用无人机+AI2018年4月，美国陆军宣布开发人工智能无人机，应用人工智能技术，无人机自主瞄准、判断与攻击目标步云登月

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AVIATION咨询热线：0531-8889816318653167917公司地址：济南市高新区药谷1号楼B座816室基地地址：济南龙门山庄步云飞行基地公司官网：公司邮箱：sdbyhk@163.com第三十八课时北斗卫星导航系统与植保无人机BU

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AVIATION目录/CONTENTS§2植保无人机§3未来展望§1北斗卫星导航系统§1北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统作用：通过预先设计航线和高度飞行喷洒药物，确保无遗漏区域和不重复喷洒差分技术：飞机的定位精度提高至厘米级，实现精确喷洒北斗卫星导航系统北斗系统在农业机械的应用实现精细化耕作管理减轻劳动强度，降低人工成本提高农田作业精度与作业效率提高农产品品质、优化种植方案与最佳栽种时间北斗卫星导航系统在精细化农业中的应用§2植保无人机植保无人机用途：防治病虫害、航空施药、精细施肥、土壤取样、田间测图按动力分类：电动、机动电动无人机：操作简单灵敏，载荷重量受限，飞行时间受限机动无人机：飞行时间较长，维护工作困难、起降缓慢植保无人机按结构分类：单旋翼、多旋翼、固定翼单旋翼无人机：载荷量大，结构复杂多旋翼无人机：结构简单、飞行性能稳定植保无人机国内植保无人机发展20世纪50年代，研制载人固定翼飞机用于飞防20世纪90年代，开发配置在轻型飞机上的农药喷洒设备1995年，北京公司开发飞防实践植保无人机，防效更高且用药更少1999年，中国林业科学研究院在无人机上新增GPS导航系统国内植保无人机发展路线图植保无人机种植玉米岳德成等人测试得出植保无人机喷洒除草剂提高纯收益幅度更大且对除草剂的减量施用效果明显黄伟仁等人首次运用植保无人机，解决极高温季节玉米吐丝授粉时期爆发的双斑萤叶甲虫害植保无人机种植玉米优点：降低农药用量，扩大花粉传播范围，提高总产量，保护工作人员王香芝等人测试得出植保无人机可以代替人工防治玉米田虫害，并且防效高于灌浆期株植保无人机种植水稻伏荣桃等人研究了植保无人机在水稻种植治理病虫害和除杂草方面的应用，飞防喷雾除草效果比人工喷施农药效果更好芦芳等人发现迈飞和倍达通助剂处理防治植株下部病虫害效果最佳植保无人机种植水稻金婵发现在使用植保无人机时应该考虑高度、风速、旋翼风、飞行参数、气象条件、机身结构等因素张海艳等人发现由于旋翼风场的作用，单旋翼植保无人机最后获得的喷施效果更好植保无人机种植棉花胡红岩等人发现植保无人机雾滴均匀散布与喷雾质量有关赵静等人发现植保无人机抑制株高方面没有显著优势，但促进棉花的生殖生长及塑造良好株型的效果好张亚林等人测得无人机最佳飞行高度为3米、飞行速度为5米/秒植保无人机航空施药作用：提高农业机械化作业水平、生产效率和经济效益，推动自动化智能化的农业发展模式的形成降低地形因素对农业作业的影响精准控制施药总量降低成本，有效利用资源，保障产品质量§3未来展望未来展望现状实时系统可以实现精确地规划航线和稳定地自主飞行，但施药不够精准措施：采取抗漂移措施，添加飞防助剂，选择合理的喷洒时期，合理规划喷施区域未来展望现状③航空施药极易受环境影响，造成施药不均匀④措施：选择合适的天气未来展望解决问题针对生成中的问题研制更具针对性的产品简化应用程序，扩大普及范围发挥技术优势，结合当地具体情况政策鼓励引导未来展望解决问题⑤优化服务体系⑥推动互联网+，促进实质性的创新无人机公司需要的专业岗位框图步云登月

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AVIATION咨询热线：0531-8889816318653167917公司地址：济南市高新区药谷1号楼B座816室基地地址：济南龙门山庄步云飞行基地公司官网：公司邮箱：sdbyhk@163.com第三十九课时垂直起降无人机的发展及关键技术BU

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AVIATION目录/CONTENTS§2垂直起降无人机的关键技术§1垂直起降无人机的发展§1垂直起降无人机的发展垂直起降无人机的发展优势以零速度起飞并着陆，无需开辟专门的起降跑道起降方式灵活、发射回收方便、机动性好垂直起降无人机的发展分类按照起降方式分类：滑跑起降无人机、垂直起降无人机、火箭助推/伞降回收无人机、空投无人机、炮射无人机、潜射无人机垂直起降无人机的发展美国火力侦察兵系列