1、无人机(UAV)的概念

无人机（Unmanned Aerial Vehicle）就是利用无线遥（yáo）控或程（chéng）序（xù）控制来执行特定航空（kōng）任务的飞行（háng）器（qì），指（zhǐ）不（bú）搭载操作人员的一种动（dòng）力（lì）空中飞行器，采用（yòng）空（kōng）气动力为飞行器提供所需的升力，能够自动飞行或远程（chéng）引导；既能（néng）一（yī）次性使用也能进行回（huí）收。

2、无人机（jī）系统的一（yī）般组成

无（wú）人机系（xì）统包括地面系统、飞（fēi）机系（xì）统（tǒng）、任（rèn）务载荷和无人机使用保（bǎo）障（zhàng）人员。

3、无人机的一（yī）般分类

按（àn）用途分：

劲鹰航拍无人机、无（wú）人侦察机、靶机、特种无人机、诱（yòu）饵无人（rén）机等（děng）。

按飞行方式分：

固定翼无人机（jī）、旋翼无人机、扑翼无人（rén）机、飞艇。

4、无人机的（de）飞行控制

无（wú）人机上（shàng）没有驾驶员，所（suǒ）以无（wú）人（rén）机（jī）和飞行靠“遥控（kòng）”或“自控飞行”。 

（1）遥控飞行

遥控（kòng）即对被控（kòng）对象（xiàng）继续远（yuǎn）距离控制，主要无（wú）线（xiàn）电遥控。

遥控信号：遥（yáo）控站（zhàn）通过发射机向无人机发（fā）送无线电波，传递指令，无人机上的接收机（jī）接收并译（yì）出指令（lìng）的内容（róng），通过自动驾驶仪（yí）按指令操纵舵面，或通过其他接口操纵机上的（de）任务载荷。遥控站设有搜索和跟（gēn）踪雷达，他们测量无人（rén）机在任（rèn）意时刻相对地（dì）面（miàn）的方位（wèi）角（jiǎo）、俯仰角、距离和高度等参数，并把这（zhè）些参数输入到计算机，计算后（hòu）就（jiù）能绘出无（wú）人（rén）机（jī）的实际航迹，与预定航线比较（jiào），就能求出偏差，然后发送（sòng）指（zhǐ）令（lìng）进行修（xiū）正。

此（cǐ）外，无人机还装备有无线电应答（dá）器，也叫信（xìn）标机。它能在收（shōu）到雷达的询问信号后，发回一（yī）个信号给雷达。由于信（xìn）标机发射的信号比无（wú）人机（jī）发射的雷达信号要强得多，起到增加跟踪雷达（dá）的探（tàn）测距离。

下传信号：遥控（kòng）指令只（zhī）包含航（háng）迹修正信号是（shì）显然不够的，在飞行（háng）中无人机会受到各（gè）种因素的影响，无（wú）人机的飞行姿（zī）态也在不（bú）断变化（huà），所以指（zhǐ）令还（hái）需要包括对飞行姿态的修正（zhèng）内容。

无人机上的传感器一直在收集自身（shēn）的姿（zī）态信息，这些信息通（tōng）过下（xià）传信号（hào）送到遥测终端，遥测终端分析这些信息后就能给出飞（fēi）行姿态的遥控修正（zhèng）指（zhǐ）令。

遥控飞行的利（lì）弊：

利（lì）：有利于简化无人机的（de）设计（jì），降低制造（zào）成本。

弊：受无（wú）线电作（zuò）用距（jù）离的限（xiàn）制，限制通讯距离通常只（zhī）可达到320KM~480KM；容易受（shòu）到电子干扰。

（2）自控飞行

自（zì）控（kòng）飞行不（bú）依赖地面（miàn）控制，一切动（dòng）作都自（zì）动完成的飞行。为此，机上需要（yào）有一套（tào）装置来保证飞行航向和（hé）飞（fēi）行姿态的正确，这套（tào）装（zhuāng）置就是导航装置。通常的导航装置（zhì）有：

1.惯（guàn）性（xìng）导航

在机载（zǎi）设备上，它（tā）一（yī）般简称惯导。惯性导航是（shì）以牛顿力学为基础，依靠（kào）安装在载体内部的加速（sù）度计（jì）测量载体在三个轴向的加速度，经积（jī）分（fèn）运算（suàn）后得（dé）到载体的（de）瞬时速度和位置，以（yǐ）及测量载（zǎi）体的姿态的一种导航方式。惯性导航（háng）完全（quán）依赖机载（zǎi）设备自主完（wán）成导航任务，工作时不（bú）依赖外界信息（xī），也（yě）不（bú）向外界（jiè）辐射能量，不易受到干扰，不（bú）受气象条件（jiàn）限（xiàn）制。

惯导系（xì）统是一（yī）种航位推算系统（tǒng）。只要给出载（zǎi）体（tǐ）的初始（shǐ）位置及速度，系统就可以（yǐ）实时地（dì）推算出（chū）载体的位置速度及姿态（tài）信息，自主（zhǔ）地进行导航（háng）。纯惯导系统会随着飞（fēi）行航时的增加，因积分积（jī）累而产生较大（dà）的（de）误（wù）差，导致定位（wèi）精度随时间（jiān）增长而呈发散趋势，所（suǒ）以惯（guàn）导一般与其他导航系统一起工作来提高定位精度。

2.卫星导航

全球（qiú）定位系统（GPS）由美国建（jiàn）立（lì）的一套定（dìng）位系统，可以提供全球任意（yì）一点的三维空间位置、速度和时间，具有全球（qiú）性、全天候、连（lián）续的精密导航系（xì）统。

全球（qiú）卫星（xīng）导航分（fèn）为（wéi）三部分，包括空间卫星部分、地面监控、卫星（xīng）接（jiē）收机（jī）部分（fèn）。在飞机上安装卫星接收（shōu）机就能得到（dào）自（zì）身的位（wèi）置信息和精确到（dào）纳秒级的时（shí）间信息。

现在全球（qiú）在使用（yòng）的卫星导航系（xì）统还有：俄罗斯的glonass,欧洲的伽利略（luè）系统，还有（yǒu）中（zhōng）国正在建立的北斗系统。

3.多普勒导航

多普勒导航（háng）是飞行器常用的一种自主导航系统，它的工作原理是多（duō）普勒效应。

多普勒（lè）导航系（xì）统由磁罗盘或陀（tuó）螺仪（yí）、多普勒雷达和导航计算（suàn）机组成（chéng）。磁罗盘（pán）或陀螺（luó）仪类（lèi）似指（zhǐ）北（běi）针，用于测出无人机的航向（xiàng）角，多普勒雷达不停沿着某（mǒu）个方向向地面发射电磁波（bō），测出无人（rén）机相对地面（miàn）的飞行（háng）速（sù）度（dù）以及偏流角。根据多普勒雷达提供的（de）地速和偏（piān）流角数据，以及磁罗盘或陀（tuó）螺仪提（tí）供的航向数据（jù），导航计算机就可以（yǐ）不停地（dì）计算出无人（rén）机飞过的路线（xiàn）。

多普勒（lè）导航系统能用于各种（zhǒng）气（qì）象条件和地（dì）形条件，但（dàn）由于测量的积累误差（chà），系统会（huì）随（suí）着飞行的距离增加而使误差加（jiā）大，所以一般（bān）用于组合导航中。

4.组合导航

组合（hé）导航是指（zhǐ）组合使用（yòng）两种或两种以上（shàng）的（de）导航系统，达到取长补短，提高导航性能。目前飞行器上实际使用的导航系统各基本（běn）上都是（shì）组（zǔ）合导航系（xì）统，如GPS/惯性导航、多普勒/惯性（xìng）导航（háng）等，其中应用最广的（de）是GPS/惯（guàn）性导航组合导（dǎo）航系统（tǒng）。

5.地形辅助导航

地（dì）形辅助导航是指飞行（háng）器在飞行过（guò）程中，利用预（yù）先存（cún）储的飞行（háng）路线中某些地区的特征（zhēng）数（shù）据（jù），与实际飞行（háng）过程中测量到的（de）相关数据（jù）进行不断比较来实施导航修正的一种方法。其核心是将地形分成（chéng）多个小网格，将（jiāng）其主要特征，如平均标高等输入（rù）计（jì）算机，构成一（yī）个数字化地图。

地形（xíng）辅助导航技术就是利用（yòng）机载（zǎi）数字地（dì）图和无线高（gāo）度表（biǎo）作为辅（fǔ）助手段来修正惯导系（xì）统的误差，从而构成新的导（dǎo）航系统（tǒng）。它（tā）与导（dǎo）航方法的根本区别在于数字地图对主导航（háng）系统仅能起（qǐ）到辅（fǔ）助修（xiū）正（zhèng）作用。

地形辅助（zhù）系统（tǒng）可分（fèn）为地形匹配（pèi）、景象匹配等。

◆地形（xíng）匹配（pèi）：也称地形高度相关。其原理是地（dì）球表面（miàn）上任意（yì）一点的地理坐（zuò）标都可以根据其周围地域的等高线（xiàn）或地貌来当（dāng）值确（què）定。飞行一段时间后，既可以得到（dào）真航迹的（de）一串（chuàn）地形标高（gāo）。将测得的数据（jù）与存储的数（shù）字地图进（jìn）行相关分析，确（què）定飞（fēi）机航迹（jì）对（duì）应的网格位置。因为事先确定了网格各点（diǎn）对应（yīng）的经纬度值，这样就可以使用数（shù）字（zì）地图校（xiào）正（zhèng）惯导。

◆景象匹（pǐ）配：也称景象相关。它（tā）与地图匹配的（de）区别是，预先输入到计算（suàn）机（jī）的（de）信息（xī）不只是高度参数，还包含了通（tōng）过摄像等手段（duàn）获取的预定飞行路径的景象信息（xī），将这些景象数字（zì）化后存储在（zài）机（jī）载设备上。飞行中，通过机载（zǎi）摄（shè）像设备获取飞行路径中的景象（xiàng），与预（yù）存（cún）数据比较，确定飞机的位置。

自控飞行的利弊：

利（lì）：航（háng）程加大；自（zì）主（zhǔ）工作，不（bú）需要与地（dì）面（miàn）站联系。

弊：复（fù）杂的（de）自主导航系统和控制系统，增加（jiā）了重量（liàng），提（tí）高了成（chéng）本。

（3）遥控与自控（kòng）结合

现代无（wú）人机在（zài）不同（tóng）的飞行段，交替（tì）地采用遥控（kòng）或自控飞行，这（zhè）样可以充（chōng）分利用遥控和自控两种（zhǒng）控制方式（shì）各（gè）自的优势，克服（fú）彼（bǐ）此（cǐ）的（de）缺陷。

5、无人机的（de）起飞和着陆

有人驾驶飞机的（de）起（qǐ）飞（fēi）和降落（luò）是飞行中的两大“难关”，无人驾驶飞（fēi）机则（zé）更是如（rú）此。

（1）无人机的起飞

1.母机投（tóu）放

由有人把无人机带上天（tiān），在适当的地方投放起飞，这种方法简单易（yì）行，运用灵活，成功率高（gāo），并且可（kě）增（zēng）加无人机（jī）的航程。

2.火箭助推

借助固体火箭助推器，无人机（jī）从（cóng）发（fā）射架上（shàng）起飞。这种起飞方（fāng）式占用的发（fā）射场地很小，适合前沿阵地、山区（qū）或（huò）船上使（shǐ）用。

3.起（qǐ）飞跑车

将无人机安装（zhuāng）在带轮的（de）小车上，靠无人机的发动机（jī）推进，当达到速度后，无（wú）人机脱离小车（chē）升空。

这种方式（shì）可（kě）以使（shǐ）用现（xiàn）成的机（jī）场条（tiáo）件起飞，无需复杂的起落架，起飞跑车的结构简单（dān）、经济（jì）。

4.垂直（zhí）起（qǐ）飞

利用直升机（jī）的起飞原理（lǐ）起飞（fēi）。如：劲鹰（yīng）2型固定翼垂直起飞无（wú）人机，可垂直起落、悬停、大载重、高限时。

5.起落架滑跑起飞

与有（yǒu）人驾（jià）驶（shǐ）飞机一（yī）样（yàng），使用本（běn）身的起落架滑跑起飞。

6.手发（fā）射

这（zhè）种发（fā）射（shè）方式最简单，由（yóu）一人（rén）或两（liǎng）人（rén）把握，靠无人机自身动力起飞。

(2)无人机的着陆

1.起落架轮滑着（zhe）陆

与有人驾驶飞机一样，使（shǐ）用（yòng）本身的起落架（jià）降落。一般大型无人机才采用（yòng）这种（zhǒng）方式。

2.降落伞着陆（lù）

无人机（jī）采用降（jiàng）落伞悬（xuán）吊回收（shōu）。这（zhè）种方式适合小型（xíng）无人机，对于大型无人机，由于伞降回收的可（kě）靠性不（bú）高，操纵困难，损（sǔn）失率高。

3.空中回收

使用大飞机在空中回收（shōu）无人机（jī）的方式目前只（zhī）有美国（guó）采用。采用（yòng）这种回收方式，在（zài）大飞机上必须有空中回收系（xì）统。无（wú）人机除（chú）了有阻力伞和主（zhǔ）伞外，还需有钩挂伞与吊索（suǒ）和（hé）可旋转的脱落机构。大飞机用挂钩（gōu）挂住无人机（jī）的钩挂（guà）伞和（hé）吊索，用（yòng）绞盘绞起（qǐ）无（wú）人机，空中悬挂运走。这（zhè）种回收（shōu）方式（shì）不（bú）会损伤无人机，但每次回收都要出动大飞（fēi）机，费用高，对大飞机飞行员（yuán）的驾驶技术要求高。

4.拦截网回收

用拦（lán）截网系统回收无人机是目前世（shì）界小型无人（rén）机普遍（biàn）采用的回收方式之一（yī）。拦（lán）截网系统通常由拦截网、能量吸收装置和自动引（yǐn）导设（shè）备组成（chéng）。能量吸收装置与拦截网相连（lián），其（qí）作（zuò）用是吸（xī）收无人机撞（zhuàng）网的能量，避免无人机（jī）触网（wǎng）后在（zài）网（wǎng）上弹跳不停受损。自动引（yǐn）导设备一（yī）般是（shì）一部（bù）置于网后（hòu）的电视摄像机，或（huò）是装在拦截网架上（shàng）的红外接收机，由它们及时（shí）向地面站报告无人机返航路线偏差（chà）。

5.气垫着陆

无（wú）人机（jī）机腹四周装上“橡（xiàng）胶裙边”，中间有一个带孔（kǒng）的气囊。发动（dòng）机把（bǎ）空气压入气囊，压缩空气从气囊孔喷出，在机腹下（xià）形成高压（yā）空气区—气（qì）垫（diàn）。

气垫着陆最大的优点是：无人（rén）机能在未经平整的地（dì）面、泥地、冰（bīng）雪（xuě）地（dì）或水（shuǐ）上（shàng）着陆，不受地（dì）形条件（jiàn）限（xiàn）制（zhì）。其次大（dà）小无人机都可（kě）以使用，回收率高（gāo）。

6、无人机飞行平台

无人机的飞行平（píng）台主要由六大部（bù）分组成：机身、机翼（yì）、尾翼、起落（luò）装置、飞行自动控（kòng）制系统和动力（lì）系统。

1.机身（shēn）

机身主要用来装载发动机（jī）、燃油、任（rèn）务（wù）设备、电源、控制操纵系统等，并（bìng）通过它将机翼、尾翼、起落架等部件（jiàn）连成一个整体。

2.机（jī）翼（yì）

机翼是飞行器用来产（chǎn）生（shēng）升力的主要部件。固定（dìng）翼无人（rén）机的（de）机（jī）翼有平直翼、后掠翼、三角翼等。下图（tú）是一（yī）些常（cháng）见的机（jī）翼：

平（píng）直（zhí）翼比较适（shì）用于低速飞行器（qì），后（hòu）掠翼和三角翼比较（jiào）适合高速（sù）飞行器。

机翼上一般还有副（fù）翼，用于控（kòng）制飞机（jī）的倾斜（xié），但左右副翼偏转方向不同时（shí），就会产生滚装力矩，是飞行器（qì）产生（shēng）倾斜运动。

3.尾翼

尾翼（yì）分垂直尾翼和水平尾翼两部分。对于一（yī）些结构比（bǐ）较（jiào）特（tè）殊的无人机来说（shuō），可能会不设垂直（zhí）尾翼或（huò）水（shuǐ）平（píng）尾翼（yì）。

垂直（zhí）尾翼：垂直安装在机身尾部，主要（yào）功（gōng）能为保持机体的方向平衡和操（cāo）纵。通常（cháng）垂直尾翼后（hòu）缘（yuán）有用于操纵（zòng）方向的方向舵。

水（shuǐ）平尾翼：水平安装（zhuāng）在机身尾部，主（zhǔ）要功能为了保持俯仰平衡和俯仰操纵。

4.起落装置

起落装（zhuāng）置的功用是使无人机在地面或水面进行起飞（fēi）、着陆、滑行和停放。

起落装置对于无人机来说是（shì）形式最多（duō）样的一部（bù）分，这是因为无人机有多种（zhǒng）发射/回收方式。大（dà）型无人机的起落装置包含（hán）起落架（jià）和改善（shàn）起落性能的装置两部分，起飞后（hòu）起落架收（shōu）起，减少飞行阻力；多数无人机的起落架很简单，飞行（háng）时也不收起；对（duì）于采（cǎi）用弹射、拦阻网（wǎng）等方式进（jìn）行（háng）发射/回收的小型无人（rén）机就不需要起（qǐ）落架；对于采（cǎi）用手掷发射的小型无人机（jī），就没有起落（luò）装置；伞降回收的无（wú）人机着（zhe）陆装置可以说就是（shì）降落伞。

5.飞行自动控制系（xì）统

飞行（háng）自动控制（zhì）系统包括控制（zhì）指令自动形成装置和传输（shū）操纵装（zhuāng）置。指令（lìng）自动（dòng）形成装置包（bāo）括（kuò）自动（dòng）驾驶仪和相关（guān）的传（chuán）感（gǎn）器（qì）、导航设备；传输（shū）操纵装置包括（kuò）从控制（zhì）指（zhǐ）令（lìng）输出点到水平尾（wěi）翼、副（fù）翼、方向舵等操纵面，用来传递（dì）操纵指令，改（gǎi）变飞行状态的所有装置。

6.动（dòng）力装置

飞机动力装置是（shì）用（yòng）来产（chǎn）生拉力（如螺旋桨飞机）或推力（lì）（如喷气式飞机），使飞机前（qián）进的装置。现代无人（rén）机（jī）的（de）动（dòng）力主要分为涡轮喷气发（fā）动机和涡轮风扇（shàn）发动机两类（lèi）。 （来源：互联网（wǎng）综合编（biān）辑）

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