無人機發展與無人機技術

黃智

[摘? ? 要]當前，在航空領域中，計算機技術、電子技術以及信息技術的應用日益廣泛，再加上現代戰爭的需求，不斷擴展和提高了

無人機的應用性能與范圍。文章主要分析無人機的發展現狀，對無人機技術展開探討，闡述無人機技術的發展趨勢，以供參考。

[關鍵詞]無人機;發展現狀;技術

[中圖分類號]V279 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）07–00–02

UAV Development and UAV Technology

Huang Zhi

[Abstract]At present， in the aviation field， the application of computer technology， electronic technology， and information technology is increasingly widespread， coupled with the needs of modern warfare， continuously expanding and improving the application performance and scope of UAVs. In this regard， the article mainly analyzes the development status of unmanned aerial vehicles， while discussing the technology of unmanned aerial vehicles， and finally expounds the development trend of unmanned aerial vehicles for reference.

[Keywords]UAV; development status; technology

無人機是無人駕駛飛機的簡稱，主要是指借助自備的程序控制裝置以及無線電遙控設備操縱的不載人飛機。無人機上沒有駕駛艙，但對程序控制裝置以及自動駕駛儀等設備進行了安裝。當前，無人機在空中偵察、電子干擾、反潛、通信、監視等領域中得到了廣泛運用。艦艇、地面或母機遙控站人員借助雷達等設備，對其展開數字傳輸、遙測、定位、跟蹤。和其他武器相比，無人機具有更多的優點，如可重復使用、設計靈活等。本文主要分析了無人機的發展現狀和相關技術。

1 無人機系統的組成和特點

1.1 系統組成

無人機的主要構成部分有電源系統、回收系統、發射系統、數據鏈系統、飛控系統、飛機機體^[1]。飛行管理和控制系統簡稱為飛控系統，主要對無人機控制和飛行予以負責，是無人機最重要的組成部分，直接影響著采集數據和傳輸的完整性、無人機飛行的穩定性。數據鏈系統可以準確接收遙控指令和第一時間對相應信息進行反饋。發射、回收系統可以確保無人機起飛和飛行的順利性，同時在將相關要求任務完成后，順利返回地面，確保無人機可以再次使用。

1.2 無人機系統特點

①無人機具有重量輕、體積小的特點，確保其飛行靈活性以及速度的提升^[2]。②無人機的電源系統，為無人機在多載荷情況下，長時間、長距離的續航提供了保障。相較于傳統有飛行員駕駛的飛機，因為無人機無需對駕駛艙進行設置，因此裝載相應設備以及燃料的空間更大，工作效率更加理想，促使無人機工作續航時間有效延長。同時無需對駕駛員的身體情況進行考慮，可以展開具有較強復雜性或危險性的任務。③無人機體型小，機身具有較強的靈活性。在傳統雷達監測掃描情況下，運用特殊材質制作的無人機，隱身性能較高，同時造價較低，可以規模生產。④無人機主要借助遠程指令進行操作，具有加強的自主控制能力，可以對諸多具有較高危險性的任務進行遠程操作，使不必要的人員傷亡率顯著降低，促使安全性顯著增強。

2 無人機發展現狀

2.1 發展勢頭迅猛

當前，無人機技術得到了迅猛發展，針對民用方面而言，我國民用無人機在12個月之內的交易數量增長率始終保持在30%以上。而在產業規模方面，無人機的規模顯著擴大。因為本身的需求越來越高，在高技術領域逐漸得到了廣泛應用，同時，無人機技術自身的不斷發展也促進了相關行業的良好發展，同時直接影響著整個航空領域。

2.2 技術日趨完善

針對技術水平而言，在數控技術和航空技術的不斷發展下，無人機不管是在控制方面，還是在運行方面均有了顯著進步。同時不斷更新的信息技術，為無人機改進也提供了有利條件。當前的無人機類型多種多樣，既有發展較為完善的中小型無人機，同時大型無人機發展也日益迅猛，相對而言可以完成一些具有較強綜合性的任務^[3]。而在性能方面，針對無人機最重視的航程而言，均可以長時間飛行，其他性能也與普通飛機的效果越來越接近。所以，針對效果而言，無人機已經朝著完善與體系化方向發展。

2.3 不能完全替代正常機種

當前，無人機技術的發展日趨成熟，且在飛行速度上的發展十分迅猛。但因為無人機自身具有一定的局限性，同時受目前技術水平的限制，因此就算在并行的領域中，無人機也不能替代普通飛機的作用。本身由于控制的原因，很少預設各種狀況的出現以及處理方法，所以應變能力較差。此外，無人機需要亟待提升的地方也還很多。無人機在配合協作方面也存在極大的問題，因為遠程操作難以將全局充分考慮到，而編碼預設本身也不一定可以覆蓋全部狀況，所以在可以將這些問題有效解決前，還需要不斷提高無人機技術。

3 無人機技術

3.1 動力技術

無人機形成兩極發展趨勢，對無人機的發動機技術要求也越來越高。超長續航時間的大型無人機的長滯空特性，導致其在承載燃油有限的情況下，要求必須具有可靠性更強、油耗低的新型發動機技術使其功能要求得到滿足。而在微型無人機的發展中，研究的一大重要內容便是微型動力裝置。當前，在諸多正在開發的微型無人機中，動力新概念得到了深入研究和實踐。現階段，無人機使用的發動機主要有太陽能式、轉子式、渦輪式、活塞式等^[4]。其中，太陽能式發動機對太陽能進行了有效利用，使無人機的長滯空需要得到了滿足，具有較好的發展前景。

3.2 隱身技術

隱身技術主要包括聲波隱身、激光隱身、可見光隱身、紅外隱身、雷達隱身等^[5]。借助于對各種新工藝、新材料以及結構隱身設計等技術的綜合應用，將無人機紅外輻射特征、雷達反射面積和其他聲、電、光探測的顯著可探測特征有效降低，從而最大化控制無人機被干擾、跟蹤、識別、打擊和發現的概率以及無人機失事率。利用先進的隱身材料促進無人機隱身性能增強。比如，石墨合成材料可以對多種波長的微波進行吸收，促使無人機被雷達探測到的概率降低;運用等離子體等隱身材料，可以使微波和光電等多種綜合傳感器順利實現隱身的目的;將吸收特定波長紅外光的涂層涂在無人機表面，把防紅外輻射制劑注入到發動機燃料中，可以使無人機紅外隱身的目標順利實現，促使得被紅外探測系統發現的概率大大降低。

3.3 發射、回收技術

以發射點位置進行區分，發射系統主要包括水（艦）上發射、陸（冰或雪）上發射、空中發射。空中發射，即母機投放，也就是由母機運到空中指定定位置后展開點火投放，以促進無人機使用壽命提高，最大化控制傷亡率。但對母機的設計提出了較高的要求，同時應用的環境局限性較強;陸上發射又可按照發射方式分成垂直起飛、滑跑車起飛、起落架起飛、發射架發射等。根據回收地點可以把回收分成水上或艦上回收、陸上回收、空中回收;根據回收方式可以分為兩類，即遙控降落回收和自主降落回收;根據回收系統可分成滑跑降落回收（起落架回收）、傘降回收、回收網回收等諸多類型。其中，自主降落方式要求將定位、降落和返航等程序添加到飛控系統之中，設計較為復雜，但操作難度不大，應用范圍較廣^[6]。

3.4 飛控和監控技術

飛控和監控技術主要指的是導航、飛控、定位、遙控以及遙測等技術。在無人機發展中，這些技術是極為核心、重要的技術。現代無人機的設計越來越優化，總體朝著模塊化、數字化、標準化、智能化和小型化方向發展，所以系統的精確性、自主性、精確性更強，同時價格更低、維護方便。通用化的無人機公共核心電子組件也將被推出。

數據傳輸鏈的可靠和安全問題是遙控、遙測系統十分重要的技術。現階段，可加密、超高強、可擴頻的數據傳輸系統將逐漸替代經常使用的全向輻射天線寬波束傳輸系統。今后將加大對多目標控制、中繼傳輸、多路傳輸、數據壓縮、減小寬帶和自調控、自適應、自檢、告警等技術的研究力度。

飛控導航系統是一種全數字的自動駕駛儀系統，其主要組成部分有高可靠性傳感器、高性能綜合軟件、機載計算機、INS（慣導）+GPS。智能化控制的無人機，若是有必要，可以實現地形匹配、地形跟蹤等新技術。

3.5 總體綜合優化設計技術

在無人機的設計中，要將可維護性、可掌控性、目標特性以及空氣動力等方面的要求納入考慮范圍，要綜合優化設計電磁兼容性、任務系統、飛控系統、電子系統、材料、結構形式以及總體外形等。因為無人機機體小、重量輕，因此必須從飛控系統和氣動布局方面入手，展開綜合設計，以此使飛機的可操性和穩定性得到保證。同時由于無人機上無駕駛員操控，這便對其自主性、實時調控能力以及自適應性提出了較高的要求。所以，以不同的技術、戰術指標要求為基礎，機體啟動布局設計越來越多樣化。不僅有類型風格各不相同的正常布局的無人機，就特定的應用環境，設計者也逐漸開始運用鴨式布局。

4 無人機的發展趨勢

從世界各國無人機發展現狀和發展趨勢來看，其發展方向主要表現在以下幾個方面：①智能化趨勢。今后成功的民用無人機公司需要對端到端的解決方案，從云基礎設施、軟硬件到客戶定制的整體解決方案予以提供。在確保系統可靠性和安全性的基礎上，無人機制造商需要促進其靈活性和能力增強，受客戶需求以及市場動態的影響，開發出諸多新功能。②全隱身、長航時趨勢。在軍事領域中，無人機逐漸朝著更高飛行高度、更長滯空的方向發展，同時借助將變色涂層涂在飛機機身上，讓人肉眼難以發現，同時借助復合材料對輻射予以吸收，進而將雷達隱身的目的實現。在微電子技術的不斷發展下，無人機也更加集成化，當前甚至已經發明了由碳纖維制作而成的如同蒼蠅大小的無人機。③柔性化、通用化趨勢。當前的無人機的控制需要事先進行編程，今后在計算機技術的不斷發展下，在無人機的系統設計中可以對結構進行優化，把不同功能的不同行動方式預編為各個模塊。如此，在使用無人機的時候，只需對不同的模塊進行切換便可以了，進而讓無人機能夠與不同情境、不同任務相適應，做到一機多用。

5 結語

現階段，無人機市場得到了顯著發展，立足于設計、制造、研發等技術領域到操作員培訓、無人機租賃等保障、服務、管理領域，可以看出，無人機的發展潛力巨大。相關系統的發展與諸多關鍵技術息息相關，有了這些關鍵技術，今后的無人機將會得到更迅猛的發展。同時，無人機關鍵技術的提升，必定可以降低其成本，今后，無人機將會越來越普遍，在工業巡檢、農林植保、民用攝影等方面得到更加廣泛的應用。

參考文獻

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