現(xiàn)代無(wú)人飛行器技術(shù)

1、現(xiàn)代無(wú)人飛行器技術(shù)現(xiàn)代無(wú)人飛行器技術(shù)一、現(xiàn)代無(wú)人飛行器技術(shù)概述一、現(xiàn)代無(wú)人飛行器技術(shù)概述無(wú)人機(jī)的特點(diǎn)無(wú)人機(jī)的特點(diǎn) 無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì) 成本低廉成本低廉 研制制造成本研制制造成本 人員培訓(xùn)成本人員培訓(xùn)成本 作戰(zhàn)使用成本作戰(zhàn)使用成本 符合現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)非接觸、零傷亡和精確打擊的需求符合現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)非接觸、零傷亡和精確打擊的需求 比有人飛機(jī)更出色的飛行性能和隱身性能比有人飛機(jī)更出色的飛行性能和隱身性能 無(wú)人機(jī)的缺點(diǎn)無(wú)人機(jī)的缺點(diǎn) 依賴無(wú)線數(shù)據(jù)鏈依賴無(wú)線數(shù)據(jù)鏈 容易被干擾、欺騙容易被干擾、欺騙 可能被俘獲可能被俘獲 復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)條件下，自主飛行人工智能水平有待提高復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)條件下，自主飛行人工智能水平有待提高 容

2、易被欺騙容易被欺騙現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的任務(wù)類型現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的任務(wù)類型 靶機(jī)靶機(jī) 偵查、測(cè)繪、跟蹤偵查、測(cè)繪、跟蹤 察打一體察打一體 UCAV 反輻射無(wú)人機(jī)反輻射無(wú)人機(jī)現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的任務(wù)類型現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的任務(wù)類型 UCAV 未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)的主宰未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)的主宰 不再有人體生理極限，具備很高的機(jī)動(dòng)能力不再有人體生理極限，具備很高的機(jī)動(dòng)能力 高度智能化高度智能化 沒(méi)有座艙及環(huán)控系統(tǒng)沒(méi)有座艙及環(huán)控系統(tǒng) 重量輕重量輕 阻力小阻力小 隱身性能得以改善隱身性能得以改善 無(wú)法完全替代有人作戰(zhàn)飛機(jī)無(wú)法完全替代有人作戰(zhàn)飛機(jī)現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的級(jí)別現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的級(jí)別 高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī) 任務(wù)半徑任務(wù)半徑=6000KM 航時(shí)航時(shí)24h

3、 巡航高度：巡航高度：=18KM 起飛重量起飛重量1T現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的級(jí)別現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的級(jí)別 中空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)中空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī) 航程航程=1000KM 航時(shí)航時(shí)=24h 巡航高度：巡航高度：=200KM 航時(shí)航時(shí)=4h 巡航高度：巡航高度：5000m 起飛重量：起飛重量：0.5T現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的級(jí)別現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的級(jí)別 小型無(wú)人機(jī)小型無(wú)人機(jī) 航程航程=2h 巡航高度：巡航高度：5KM 起飛重量：起飛重量：10kg現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的級(jí)別現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的級(jí)別 微型無(wú)人機(jī)微型無(wú)人機(jī) 航程航程=10KM 航時(shí)航時(shí)=1h 巡航高度：巡航高度：1KM 起飛重量：起飛重量：1kg 尺寸尺寸1m現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的種類現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的種類固定翼

4、飛機(jī)固定翼飛機(jī) 正常式布局正常式布局現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的種類現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的種類固定翼飛機(jī)固定翼飛機(jī) 鴨式布局鴨式布局現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的種類現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的種類固定翼飛機(jī)固定翼飛機(jī) 飛翼布局飛翼布局現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的種類現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的種類旋翼機(jī)旋翼機(jī) 直升機(jī)直升機(jī)現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的種類現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的種類旋翼機(jī)旋翼機(jī) 坐地起降（坐地起降（Tail sitter）飛機(jī)）飛機(jī)現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的種類現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的種類旋翼機(jī)旋翼機(jī) 傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的種類現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的種類旋翼機(jī)旋翼機(jī) 旋轉(zhuǎn)機(jī)翼直升機(jī)旋轉(zhuǎn)機(jī)翼直升機(jī)現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的種類現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的種類旋翼機(jī)旋翼機(jī) 四旋翼四旋翼/多旋翼飛機(jī)多旋翼飛機(jī)現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的種類現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的種類旋翼機(jī)旋翼

5、機(jī) 涵道風(fēng)扇涵道風(fēng)扇現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的種類現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的種類旋翼機(jī)旋翼機(jī) 滾翼機(jī)滾翼機(jī)現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的起降方式現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的起降方式滑跑起飛滑跑起飛/降落降落現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的起降方式現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的起降方式彈射起飛彈射起飛現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的起降方式現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的起降方式火箭助推起飛火箭助推起飛現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的起降方式現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的起降方式傘降傘降現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的起降方式現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的起降方式繩鉤回收降落繩鉤回收降落現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的起降方式現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的起降方式撞網(wǎng)回收降落撞網(wǎng)回收降落現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的起降方式現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的起降方式手拋起飛手拋起飛現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的起降方式現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的起降方式深失速降落深失速降落現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的起降方式現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的起降方式垂直

6、起降垂直起降現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的動(dòng)力與現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的動(dòng)力與電子系統(tǒng)構(gòu)成電子系統(tǒng)構(gòu)成遙控遙測(cè)系統(tǒng)遙控遙測(cè)系統(tǒng) 地面站、無(wú)線數(shù)據(jù)鏈地面站、無(wú)線數(shù)據(jù)鏈飛控系統(tǒng)飛控系統(tǒng) 控制增穩(wěn)控制增穩(wěn) 導(dǎo)航導(dǎo)航GPS慣導(dǎo)慣導(dǎo)光學(xué)光學(xué)/圖像（可見(jiàn)光、紅外、微光）圖像（可見(jiàn)光、紅外、微光）激光激光/超聲波超聲波現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的動(dòng)力與現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的動(dòng)力與電子系統(tǒng)構(gòu)成電子系統(tǒng)構(gòu)成動(dòng)力系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng) 噴氣式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī) 渦輪螺旋槳渦輪螺旋槳/渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī) 活塞發(fā)動(dòng)機(jī)（四沖程活塞發(fā)動(dòng)機(jī)（四沖程/兩沖程兩沖程/轉(zhuǎn)子）轉(zhuǎn)子） 電動(dòng)機(jī)（無(wú)刷電機(jī)）電動(dòng)機(jī)（無(wú)刷電機(jī)）現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的動(dòng)力與現(xiàn)代無(wú)人機(jī)的動(dòng)力與電子系統(tǒng)構(gòu)成電子系統(tǒng)構(gòu)成動(dòng)

7、力能源動(dòng)力能源 航空煤油航空煤油 汽油汽油 甲醇甲醇 電池電池 鎳氫、鎳鎘電池鎳氫、鎳鎘電池 鋰離子電池鋰離子電池 鋰聚合物電池鋰聚合物電池 燃料電池燃料電池 太陽(yáng)能電池太陽(yáng)能電池未來(lái)無(wú)人機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)未來(lái)無(wú)人機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) UCAV 高空長(zhǎng)航時(shí)（高空長(zhǎng)航時(shí)（HALE） 更長(zhǎng)的航時(shí)、航程更長(zhǎng)的航時(shí)、航程 任務(wù)多樣化、應(yīng)用范圍的擴(kuò)大任務(wù)多樣化、應(yīng)用范圍的擴(kuò)大 急劇增長(zhǎng)的市場(chǎng)急劇增長(zhǎng)的市場(chǎng)二、滾翼機(jī)二、滾翼機(jī)滾翼機(jī)和擺線槳滾翼機(jī)和擺線槳 滾翼機(jī)是一種以擺線槳為主要升力源的飛行器 可以像直升飛機(jī)一樣懸停和向各個(gè)方向飛行 擺線槳效率遠(yuǎn)高于直升機(jī)旋翼 噪聲遠(yuǎn)低于螺旋槳和直升機(jī)旋翼，非常安靜 具備優(yōu)異的機(jī)動(dòng)性

8、、操縱性和飛行場(chǎng)地適應(yīng)性 具備高亞音速巡航飛行的潛力滾翼機(jī)和擺線槳滾翼機(jī)和擺線槳 擺線槳是一種依靠控制機(jī)構(gòu)變換葉片攻角，實(shí)現(xiàn)瞬間矢量推力的推進(jìn)器滾翼機(jī)和擺線槳滾翼機(jī)和擺線槳 擺線槳的特點(diǎn) 利用葉片周期性俯仰振蕩帶來(lái)的動(dòng)態(tài)升力產(chǎn)生拉力，各葉素運(yùn)轉(zhuǎn)速度相同，且位于槳盤最外圍，因此具備高推進(jìn)效率 所有葉素運(yùn)轉(zhuǎn)速度相同，槳尖渦很弱，因此十分安靜 葉片周期性俯仰振蕩依靠偏心圓環(huán)等機(jī)構(gòu)控制，只要偏心圓環(huán)位置微動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)二維全向矢量推力，因此滾翼機(jī)的機(jī)動(dòng)性和操縱性非常好滾翼機(jī)的歷史滾翼機(jī)的歷史 滾翼機(jī)的概念最早由美國(guó)人Caldwell于1923年提出滾翼機(jī)的歷史滾翼機(jī)的歷史 許多航空界的先驅(qū)都試圖研制滾翼

9、機(jī)，均未成功 直到2011年之前都沒(méi)有可控的、自主的飛行記錄滾翼機(jī)的歷史滾翼機(jī)的歷史 導(dǎo)致滾翼機(jī)研究直到近年才有重大進(jìn)展的原因?qū)е聺L翼機(jī)研究直到近年才有重大進(jìn)展的原因 空氣動(dòng)力學(xué)理論的進(jìn)步空氣動(dòng)力學(xué)理論的進(jìn)步 在19201930年代，對(duì)葉片/機(jī)翼非定常氣動(dòng)力的研究很薄弱，人類對(duì)復(fù)雜的非定常氣動(dòng)現(xiàn)象缺乏深入的認(rèn)識(shí)?，F(xiàn)代空氣動(dòng)力學(xué)理論和計(jì)算方法的進(jìn)步，使我們有能力揭示擺線槳的內(nèi)在機(jī)理，并發(fā)展出具有相當(dāng)精度的氣動(dòng)力設(shè)計(jì)計(jì)算模型，為滾翼機(jī)的設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ) 碳纖維復(fù)合材料的普及碳纖維復(fù)合材料的普及 擺線槳結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，葉片和轉(zhuǎn)軸受力形式不佳，因此對(duì)結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度和重量的要求很苛刻，而鋁合金等金屬結(jié)構(gòu)

10、件比強(qiáng)度/比剛度又太低，難以滿足要求。直到現(xiàn)代碳纖維復(fù)合材料的普及，才使?jié)L翼機(jī)在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度/剛度、結(jié)構(gòu)重量方面的障礙得以清除 高能量密度能源動(dòng)力系統(tǒng)高能量密度能源動(dòng)力系統(tǒng) 近十年來(lái)，鋰聚合物電池和微型無(wú)刷電機(jī)技術(shù)進(jìn)步巨大，能量密度提高很快，為電動(dòng)力滾翼機(jī)提供了強(qiáng)勁的心臟滾翼機(jī)的歷史滾翼機(jī)的歷史 數(shù)字計(jì)算機(jī)和數(shù)字計(jì)算機(jī)和CAD/CAE/CAMCAD/CAE/CAM系統(tǒng)的普及系統(tǒng)的普及 使我們能夠在計(jì)算機(jī)上開(kāi)展多體動(dòng)力學(xué)仿真，將重量重心估算、控制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)剛度與強(qiáng)度等方面的重大問(wèn)題通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件模擬得到解決，從而極大地提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低風(fēng)險(xiǎn)，縮短周期，這在過(guò)去是不可想象的 飛控系統(tǒng)微小型化飛控系

11、統(tǒng)微小型化 滾翼機(jī)的穩(wěn)定飛行需要飛控系統(tǒng)輔助。近十年隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和傳感器的微小型化，使飛控系統(tǒng)在體積重量減小的同時(shí)，具備很強(qiáng)的功能，為滾翼機(jī)的穩(wěn)定飛行掃除了障礙 在飛機(jī)出現(xiàn)的早期，相對(duì)容易的直升機(jī)和旋翼機(jī)的興起，使人們不再關(guān)注滾翼機(jī)，甚至淡忘了滾翼機(jī)的存在滾翼機(jī)的現(xiàn)在滾翼機(jī)的現(xiàn)在 現(xiàn)代滾翼機(jī)的研究現(xiàn)狀 目前全世界成功的滾翼機(jī)只有三個(gè) 新加坡國(guó)立大學(xué)的滾翼機(jī)，于2007年2月首次實(shí)現(xiàn)了系留懸停飛行 西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院研制的“風(fēng)火輪”滾翼機(jī)，于2011年8月底首飛成功，該機(jī)實(shí)現(xiàn)了可以精確操縱的自主穩(wěn)定飛行，并具備了良好的機(jī)動(dòng)性能，被國(guó)外譽(yù)為“這個(gè)領(lǐng)域的重大突破，拉開(kāi)了直升機(jī)滅亡的序幕” 馬里蘭大學(xué)研制的滾翼機(jī)（2011年12月底）實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定飛行，采用與我們?cè)缒晏岢龅臍鈩?dòng)布局形式和葉片結(jié)構(gòu)形式 滾翼機(jī)的成功，離不開(kāi)近十年來(lái)尖端科技的巨大進(jìn)步滾翼機(jī)的現(xiàn)在滾翼機(jī)的現(xiàn)在 現(xiàn)代滾翼機(jī)的研究現(xiàn)狀現(xiàn)代滾翼機(jī)的研究現(xiàn)狀滾翼機(jī)的現(xiàn)在滾翼機(jī)的現(xiàn)在 現(xiàn)代滾翼機(jī)的研究現(xiàn)狀 存在的問(wèn)題 目前滾翼機(jī)僅僅實(shí)現(xiàn)了原理驗(yàn)證 還需要螺旋槳實(shí)現(xiàn)配平 尚未充分挖掘出擺線槳全向矢量推力的優(yōu)勢(shì) 在實(shí)用化方面還需要開(kāi)展進(jìn)一步的研究工作