1、无人机(UAV)的概念

无人机（Unmanned Aerial Vehicle）就是（shì）利用无线遥（yáo）控或程序控（kòng）制来执行特定（dìng）航空任务的飞行器，指不（bú）搭（dā）载操作人员的一种动力空中飞（fēi）行器，采用空（kōng）气动力为飞行（háng）器提供所需的升力（lì），能够自动飞行或远程引导（dǎo）；既能一次性使用也能进（jìn）行回收。

2、无人（rén）机系（xì）统（tǒng）的一般组成（chéng）

无（wú）人（rén）机系统（tǒng）包（bāo）括地面系统、飞机系统、任（rèn）务载荷和无人机使用保障人员。

3、无人（rén）机的一般分（fèn）类

按用途（tú）分：

劲鹰航拍无（wú）人（rén）机、无人侦察机、靶机（jī）、特种无人（rén）机、诱饵（ěr）无人机（jī）等。

按飞行方式分：

固定翼无人机、旋（xuán）翼无人机、扑翼无（wú）人机、飞艇（tǐng）。

4、无人机的飞行控制

无人机上没有驾（jià）驶员，所以无人机（jī）和（hé）飞（fēi）行靠“遥控（kòng）”或“自控（kòng）飞行（háng）”。 

（1）遥控（kòng）飞行

遥（yáo）控即（jí）对被控对象继续远距离控制，主要无线电遥控。

遥（yáo）控信号：遥控（kòng）站通过发射机向无人机发送无线（xiàn）电波，传递（dì）指令，无人（rén）机（jī）上（shàng）的（de）接收机接收并译出指令的内容，通过自动驾驶仪按指令操（cāo）纵舵面，或通过其他接口操纵机（jī）上的任务载荷。遥控站设有搜索和跟踪（zōng）雷达，他们测量无人机（jī）在（zài）任意（yì）时刻（kè）相（xiàng）对地面（miàn）的方位角（jiǎo）、俯（fǔ）仰角、距离和高（gāo）度等（děng）参数（shù），并把这些参数输入到计算机，计算后就能绘出无人机的实际（jì）航迹，与预定航（háng）线比（bǐ）较，就能求出偏（piān）差，然（rán）后（hòu）发送指令（lìng）进行修正。

此外（wài），无人机还（hái）装备有无线电（diàn）应（yīng）答器，也叫信标机。它（tā）能在收到雷（léi）达的询问信号后，发回一个信号给雷达（dá）。由于信标机发（fā）射的信号（hào）比无人机发射（shè）的雷达信号要强得多，起到（dào）增加跟踪雷达的探测距离。

下传信（xìn）号：遥控指令（lìng）只包含航迹修正信号是显然不（bú）够的，在飞行中无人机会受到各种因（yīn）素（sù）的影（yǐng）响，无人机（jī）的飞（fēi）行姿态也在不断（duàn）变（biàn）化，所以（yǐ）指令还需要包括对飞行姿态的修正内容。

无人机（jī）上的传（chuán）感器一直（zhí）在（zài）收集自身的姿态（tài）信息，这（zhè）些信息通过下传（chuán）信（xìn）号送到遥测终端，遥测终端分析这些信息后就能给（gěi）出（chū）飞行姿态的（de）遥（yáo）控修正（zhèng）指令。

遥控飞行的利（lì）弊（bì）：

利：有利（lì）于（yú）简化（huà）无人机的设计，降（jiàng）低制造成本（běn）。

弊：受无线电作用（yòng）距离的限制，限制通讯距离通常只可达到320KM~480KM；容易受（shòu）到电子干扰。

（2）自控飞行

自（zì）控（kòng）飞行不依赖地面控制，一（yī）切动作都自（zì）动完成的（de）飞行。为（wéi）此（cǐ），机上需要有一套装置来保证飞行航向（xiàng）和（hé）飞行姿态的正确，这套装置就是导航装置。通常的（de）导航装置有：

1.惯性导（dǎo）航

在机载设备上（shàng），它（tā）一般简（jiǎn）称惯导（dǎo）。惯（guàn）性导航是以牛顿力学为（wéi）基础，依靠安装在（zài）载体内部的加速度计测量载（zǎi）体在三个轴（zhóu）向（xiàng）的加速（sù）度，经积分运（yùn）算后得（dé）到载体的瞬时速度和位置，以及（jí）测量载体的（de）姿态（tài）的（de）一种导（dǎo）航方式。惯（guàn）性导航完全依赖机载设备自主完成导（dǎo）航（háng）任务，工作时（shí）不依赖（lài）外界（jiè）信息，也（yě）不向外（wài）界辐射能量，不易受到（dào）干扰（rǎo），不受气象条（tiáo）件限制（zhì）。

惯导（dǎo）系统是一种航位推算（suàn）系统。只要给出载体的初始位置（zhì）及速度，系统就可以实（shí）时地推算出载体的（de）位置（zhì）速（sù）度及（jí）姿态信息，自主地进行导航。纯惯导（dǎo）系统会随（suí）着飞行航时的增（zēng）加，因积分积累而产生较（jiào）大的误差，导（dǎo）致定（dìng）位精（jīng）度随时间增长而呈发（fā）散趋势，所以（yǐ）惯导一（yī）般与其他导航系统（tǒng）一起工作来提高定位（wèi）精度（dù）。

2.卫星导航

全球定位系统（GPS）由（yóu）美国建立（lì）的一套（tào）定位系统，可以提供全球（qiú）任意一点的（de）三维空（kōng）间位置、速度和时间，具有全球性、全天候（hòu）、连（lián）续的精（jīng）密导航（háng）系统。

全球卫星导航分为三（sān）部分，包括空间（jiān）卫星部分、地面监控、卫星接（jiē）收机部分。在（zài）飞机上安装卫星接收（shōu）机就能得到自身（shēn）的位置信息和（hé）精（jīng）确到纳秒级的时间信息（xī）。

现在（zài）全球（qiú）在使用的卫星导（dǎo）航系统还（hái）有：俄罗（luó）斯的（de）glonass,欧洲的伽利（lì）略系（xì）统，还有中（zhōng）国正在建立的（de）北斗（dòu）系统。

3.多普（pǔ）勒导（dǎo）航

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

多（duō）普勒（lè）导航系统由磁罗盘或陀（tuó）螺（luó）仪、多普勒雷达和导航计（jì）算（suàn）机组成。磁罗盘或陀螺仪类似指北针，用于测出无人机的航（háng）向角（jiǎo），多普勒雷达（dá）不停（tíng）沿着某个方向（xiàng）向（xiàng）地（dì）面发（fā）射电磁波，测（cè）出无（wú）人机相对地面的飞行速（sù）度（dù）以及偏流角。根据多普勒雷达提供（gòng）的（de）地速和偏（piān）流角数据，以及磁罗盘或陀螺仪提供的航向数据，导航计算机就（jiù）可以不（bú）停地计算出无人机飞（fēi）过的（de）路线（xiàn）。

多普勒导（dǎo）航系统能用于（yú）各（gè）种气象条（tiáo）件和地形条件，但由于（yú）测量（liàng）的积累误（wù）差，系统会随着飞行的距离增加而使（shǐ）误（wù）差加大，所以一般用于组合导航中。

4.组合导航（háng）

组合导（dǎo）航是指组合使用两种（zhǒng）或两种以（yǐ）上的导航系统，达到取长补短，提高导航性能。目前飞行器上（shàng）实际（jì）使用的导航系统（tǒng）各基本上都（dōu）是组合（hé）导航（háng）系统，如GPS/惯性导航、多普勒/惯性导航等，其中应用最广的是GPS/惯性（xìng）导航组合导航系统。

5.地形辅助（zhù）导航

地形辅（fǔ）助导航是指飞行器在飞行过程中，利用预先存储的飞行路（lù）线中某些地（dì）区的特（tè）征数据，与实（shí）际飞行过程中测量到的相（xiàng）关数据进行不断比较来实施导航修（xiū）正的（de）一种方法。其核心是将（jiāng）地形分成多个（gè）小网格，将其（qí）主要特征，如平均标高等输入计算机，构成一个（gè）数字化地图。

地形辅助导航（háng）技术就是利用机载数（shù）字地图和无线高度表作（zuò）为辅助手（shǒu）段来修正（zhèng）惯导系（xì）统的误差，从（cóng）而构成新（xīn）的导（dǎo）航系统。它与导航方法的根本（běn）区别在于数字地图对主导航系统仅能起到辅（fǔ）助（zhù）修正作用。

地形辅助（zhù）系统可分为地形（xíng）匹（pǐ）配（pèi）、景象匹配等。

◆地形匹（pǐ）配：也称地（dì）形高度相关。其原（yuán）理是地球表面上任（rèn）意一点的地理坐标都可（kě）以根据其（qí）周围地域的等高线或地貌来（lái）当（dāng）值确定。飞行一段时间后，既可以得到真（zhēn）航迹的一（yī）串地（dì）形标高。将测得的数据与存储（chǔ）的数字地（dì）图进行相（xiàng）关分（fèn）析，确（què）定飞机航（háng）迹对应的网格位置。因为事先确定了网格各（gè）点对应（yīng）的经纬（wěi）度值，这样就可以（yǐ）使用数字地图校（xiào）正惯导。

◆景象（xiàng）匹配：也称景象（xiàng）相（xiàng）关。它与地（dì）图（tú）匹配的（de）区别是（shì），预先（xiān）输入（rù）到计算（suàn）机的信息不只是高度（dù）参数，还包含了通过摄像等（děng）手段获取（qǔ）的预定飞行（háng）路径的景象信息，将（jiāng）这些景象（xiàng）数字（zì）化后存储在（zài）机载设备（bèi）上。飞行中，通过机载摄像设备获取飞行路径（jìng）中（zhōng）的（de）景（jǐng）象，与预存数据（jù）比较，确定飞机的位置。

自控飞行的利弊：

利：航程加大；自主工作，不需要与地（dì）面站联系。

弊：复杂的自主（zhǔ）导（dǎo）航系统和控制（zhì）系（xì）统，增加了（le）重量，提高（gāo）了成本。

（3）遥控与（yǔ）自控结合

现代（dài）无人机在不（bú）同的飞行段，交替地采用遥控或自控飞行，这样（yàng）可以充分利用遥（yáo）控和（hé）自控（kòng）两种控制方式各自的优（yōu）势，克服彼此的缺陷。

5、无人机的起飞（fēi）和着陆（lù）

有人驾（jià）驶飞机的起（qǐ）飞和降落是飞行中的两大“难关（guān）”，无人驾驶飞（fēi）机则更是如此。

（1）无人机的起飞

1.母（mǔ）机投放

由有人把无人机带上天，在适当的（de）地方投（tóu）放起飞（fēi），这（zhè）种（zhǒng）方（fāng）法简单易行，运用灵活，成功率高，并且可增加无人机的航程。

2.火箭（jiàn）助推

借助固体火箭助推器（qì），无人机从发（fā）射架（jià）上起飞。这种起飞方式占用（yòng）的发射场地很小，适合前沿（yán）阵地、山（shān）区或船上使用。

3.起飞跑车

将无人机安装在带轮的小车（chē）上，靠无人机的（de）发动机推（tuī）进，当达到（dào）速度后，无人机脱离小车升空。

这种方（fāng）式可以使用现成的（de）机场条件起飞，无需复杂的起落架，起飞跑车的结（jié）构简单、经济。

4.垂直起飞

利用直升机的起飞原（yuán）理（lǐ）起飞。如：劲鹰2型（xíng）固定翼垂直起飞（fēi）无（wú）人（rén）机（jī），可垂直起落、悬停、大载重、高限（xiàn）时。

5.起落架滑跑起（qǐ）飞（fēi）

与有人驾驶飞机一样，使用本身的起落架滑跑起（qǐ）飞。

6.手发射（shè）

这种发射方式最简单，由一（yī）人或两人把握（wò），靠无人机自身动力起飞（fēi）。

(2)无人机的着陆（lù）

1.起落架轮滑（huá）着陆

与有人（rén）驾驶飞机一样，使用本身（shēn）的起落架（jià）降（jiàng）落。一般大型无人机才（cái）采用这（zhè）种方式。

2.降落伞着陆

无人（rén）机采（cǎi）用降落伞悬吊回收（shōu）。这种方式适合小型无人机，对于大（dà）型（xíng）无人（rén）机，由于伞降回收（shōu）的（de）可靠（kào）性不高，操纵困难（nán），损（sǔn）失率高。

3.空中回收

使用大飞机（jī）在空（kōng）中回收无人机的方式目前（qián）只有美国采用（yòng）。采（cǎi）用这种回收方式（shì），在大飞机上必须（xū）有空中回收系（xì）统。无人（rén）机除了有（yǒu）阻力伞和主伞（sǎn）外，还需有钩挂（guà）伞与吊索（suǒ）和可旋（xuán）转的脱落（luò）机构。大飞机用挂钩挂住无人机（jī）的钩挂伞和（hé）吊索，用（yòng）绞盘绞起（qǐ）无人机，空中悬（xuán）挂运走。这（zhè）种回收（shōu）方（fāng）式不会损伤无人机，但每次回收都要出动大飞机，费（fèi）用（yòng）高，对大（dà）飞机飞行员的驾驶技术要（yào）求高。

4.拦截网（wǎng）回收

用拦截网系（xì）统回收无人（rén）机是目前世界（jiè）小型无人机普遍采用的（de）回收方式之一（yī）。拦截网系统（tǒng）通（tōng）常由拦截网、能（néng）量吸收装置和自动引导设备组成。能量（liàng）吸（xī）收装置与拦截（jié）网相连，其作用是吸收无人机撞网的能（néng）量，避免无人机触网后在网（wǎng）上弹跳不（bú）停受损（sǔn）。自动引导设备一般是一部置（zhì）于网（wǎng）后（hòu）的电视摄像机，或是装在（zài）拦截网架（jià）上的红（hóng）外接收机，由它们及时向地面站（zhàn）报告（gào）无人机返航（háng）路线偏差。

5.气垫（diàn）着（zhe）陆

无人（rén）机机腹四（sì）周装上（shàng）“橡胶裙（qún）边”，中间有一个带孔的气囊（náng）。发动机把空气压入（rù）气囊，压缩空气从气囊孔喷出，在机腹下形成高压空气区—气垫。

气垫（diàn）着陆（lù）最大的优点是：无人机（jī）能（néng）在未经（jīng）平整的地（dì）面、泥地、冰雪地或水（shuǐ）上（shàng）着（zhe）陆，不受地形条件限制。其次大小无人机都可（kě）以使用，回收率高。

6、无人机飞行平台

无（wú）人机（jī）的飞行（háng）平台主（zhǔ）要（yào）由六大部分（fèn）组成：机（jī）身（shēn）、机翼（yì）、尾翼、起落装置、飞行自动控制系统和动力系统（tǒng）。

1.机身

机身主要用来装载发动机、燃油、任务设备、电源（yuán）、控制操（cāo）纵系统（tǒng）等，并通过它将（jiāng）机翼、尾（wěi）翼、起落架等部件连成一（yī）个整体。

2.机（jī）翼

机翼（yì）是飞行（háng）器用来产（chǎn）生升力的主（zhǔ）要部（bù）件。固定翼无人机的（de）机（jī）翼有（yǒu）平直翼、后掠翼、三角翼等。下图是一（yī）些常见的机翼：

平直翼比（bǐ）较（jiào）适用（yòng）于低（dī）速飞行器，后掠翼和三角翼比较适（shì）合高（gāo）速（sù）飞行器。

机翼（yì）上（shàng）一般（bān）还有副翼，用（yòng）于控制飞机的（de）倾斜（xié），但左右副翼（yì）偏转（zhuǎn）方（fāng）向不同时，就（jiù）会（huì）产生滚装力（lì）矩，是飞行（háng）器产生（shēng）倾斜（xié）运动。

3.尾翼

尾翼分垂直尾（wěi）翼和水（shuǐ）平尾翼两部（bù）分。对于一些结构比较（jiào）特殊（shū）的无人（rén）机来说，可能（néng）会不设垂直尾（wěi）翼（yì）或水（shuǐ）平尾翼。

垂直（zhí）尾翼：垂（chuí）直安装在机身（shēn）尾部，主要功能为保持机体的方（fāng）向（xiàng）平（píng）衡和（hé）操纵。通常垂直尾翼后缘有用（yòng）于操纵方（fāng）向的（de）方向舵。

水平尾翼：水平安装在机身尾部，主要功能为（wéi）了保持俯仰（yǎng）平（píng）衡和俯仰操纵。

4.起落装置

起（qǐ）落（luò）装（zhuāng）置的（de）功用（yòng）是使无人机在地（dì）面（miàn）或水面进行起飞、着陆（lù）、滑行和（hé）停放。

起（qǐ）落装置对于无（wú）人机来说是形式（shì）最（zuì）多（duō）样（yàng）的一部分（fèn），这（zhè）是（shì）因为无人机有多种发（fā）射/回收（shōu）方式。大型无人机的（de）起落装（zhuāng）置包（bāo）含起（qǐ）落架和改善起落性（xìng）能的（de）装（zhuāng）置两部分，起飞后起落架收（shōu）起，减（jiǎn）少飞（fēi）行阻力；多数无人机的（de）起落架很简单，飞行时也（yě）不收起；对于采用弹射、拦阻网等方式进行发射/回（huí）收（shōu）的小型无（wú）人机（jī）就（jiù）不需要（yào）起（qǐ）落架（jià）；对（duì）于（yú）采用手掷发射的（de）小型（xíng）无人机，就没（méi）有起落装置；伞（sǎn）降回收的无人机着陆装置（zhì）可以说就是降落伞（sǎn）。

5.飞行自（zì）动（dòng）控制系统

飞行自动控制系统包括控制指令自动（dòng）形成装置和传输操纵装置。指令自动形成装（zhuāng）置包括自动驾驶仪和相关的传（chuán）感（gǎn）器、导（dǎo）航设备；传输操纵（zòng）装置包括从控制指令输出（chū）点到水平尾翼（yì）、副翼、方向舵等（děng）操纵面，用来传递操纵指令，改变（biàn）飞行状态（tài）的所有装置。

6.动（dòng）力装置

飞机动力装置（zhì）是用来产生拉力（如螺（luó）旋桨飞机（jī））或推力（如喷气式飞机），使飞机（jī）前进的装置。现代无（wú）人（rén）机的动力主（zhǔ）要分（fèn）为（wéi）涡轮喷气发（fā）动（dòng）机和（hé）涡轮风扇发动机两类。 （来源：互（hù）联网综合编（biān）辑）

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