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新自信 新格局 新征程

2020-12-22 18:15 性質:轉載 作者:世紀浪人 來源:資鯨網
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【前言】智慧時代,無人機已成為我們日常生活中不可或缺的重要工具了。能實現航拍、地質、氣象、搶險救災、人群監控、民用安全、商品配送、電力線路巡查、消防、...

【前言】智慧時代,無人機已成為我們日常生活中不可或缺的重要工具了。

能實現航拍、地質、氣象、搶險救災、人群監控、民用安全、商品配送、電力線路巡查、消防、軍警信息采集、農藥噴灑、區域測繪、基礎設施檢查等多種功能應用……無人機的功能越來越強大了。

一、 無人機的定義及分類

1.無人機概念

無人機實際上是無人駕駛飛行器的統稱,英文縮寫為“UAV”, 是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛行器。從技術角度定義可以分為:無人固定翼飛機、無人垂直起降飛機、無人飛艇、無人直升機、無人多旋翼飛行器、無人傘翼機等。與載人飛機相比,它具有體積小、造價低、使用方便、對作戰環境要求低、戰場生存能力較強等優點。

由于無人駕駛飛機對未來空戰有著重要的意義,世界各主要軍事國家都在加緊進行無人駕駛飛機的研制工作。2013年11月,中國民用航空局(CA)下發了《民用無人駕駛航空器系統駕駛員管理暫行規定》,由中國AOPA協會負責民用無人機的相關管理。根據《規定》,中國內地無人機操作按照機型大小、飛行空域可分為11種情況,其中僅有116千克以上的無人機和4600立方米以上的飛艇在融合空域飛行由民航局管理,其余情況,包括日漸流行的微型航拍飛行器在內的其他飛行,均由行業協會管理、或由操作手自行負責。

與有人駕駛飛機相比,無人機往往更適合那些太“愚鈍,骯臟或危險”的任務。無人機按應用領域,可分為軍用與民用。軍用方面,無人機分為偵察機和靶機。民用方面,無人機+行業應用,是無人機真正的剛需;目前在航拍、農業、植保、微型自拍、快遞運輸、災難救援、觀察野生動物、監控傳染病、測繪、新聞報道、電力巡檢、救災、影視拍攝、制造浪漫等等領域的應用,大大的拓展了無人機本身的用途,發達國家也在積極擴展行業應用與發展無人機技術。

無人機最早在20世紀20年代出現,1914年第一次世界大戰正進行得如火如荼,英國的卡德爾和皮切爾兩位將軍,向英國軍事航空學會提出了一項建議:研制一種不用人駕駛,而用無線電操縱的小型飛機,使它能夠飛到敵方某一目標區上空,將事先裝在小飛機上的炸彈投下去。這種大膽的設想立即得到當時英國軍事航空學會理事長戴·亨德森爵士賞識。他指定由A.M.洛教授率領一班人馬進行研制。無人機當時是作為訓練用的靶機使用的。是一個許多國家用于描述最新一代無人駕駛飛機的術語。從字面上講,這個術語可以描述從風箏,無線電遙控飛機,到V-1飛彈從發展來的巡航導彈,但是在軍方的術語中僅限于可重復使用的比空氣重的飛行器。

美國諾斯洛普·格魯門公司生產的軍用無人機——RQ-4全球鷹(來源:百度百科)

2.無人機分類

筆者參考多部中外相關文獻發現:國內外無人機相關技術飛速發展,無人機系統種類繁多、用途廣特點鮮明,致使其在尺寸、質量、航程、航時、飛行高度、飛行速度,任務等多方面都有較大差異。由于無人機的多樣性,出于不同的考量會有不同的分類方法:

按飛行平臺構型分類,無人機可分為固定翼無人機、旋翼無人機、無人飛艇、傘翼無人機、撲翼無人機等。

按用途分類,無人機可分為軍用無人機和民用無人機。軍用無人機可分為偵察無人機、誘餌無人機、電子對抗無人機、通信中繼無人機、無人戰斗機以及靶機等;民用無人機可分為巡查/監視無人機、農用無人機、氣象無人機、勘探無人機以及測繪無人機等。

按尺度分類(民航法規),無人機可分為微型無人機、輕型無人機、小型無人機以及大型無人機。微型無人機是指空機質量小于等于7kg,輕型無人機質量大于7kg,但小于等于116kg的無人機,且全馬力平飛中,校正空速小于100km/h(55nmile/h),升限小于3000m。小型無人機,是指空機質量小于等于5700kg的無人機,微型和輕型無人機除外。大型無人機,是指空機質量大于5700kg的無人機。

按活動半徑分類,無人機可分為超近程無人機、近程無人機、短程無人機、中程無人機和遠程無人機。超近程無人機活動半徑在15km以內,近程無人機活動半徑在15~50km之間,短程無人機活動半徑在50~200km之間,中程無人機活動半徑在200~800km之間,遠程無人機活動半徑大于800km。

按任務高度分類,無人機可以分為超低空無人機、低空無人機、中空無人機、高空無人機和超高空無人機。超低空無人機任務高度一般在0~l00m之間,低空無人機任務高度一般在100~1000m之間,中空無人機任務高度一般在1000~7000m之間,高空無人機任務高度一般在7000~18000m之間,超高空無人機任務高度般大于18000m。

2018年9月份,世界海關組織協調制度委員會(HSC)第62次會議決定,將無人機歸類為“會飛的照相機”。無人機按照“會飛的照相機”歸類,就可以按“照相機”監管,各國對照相機一般沒有特殊的貿易管制要求,非常有利于中國高科技優勢產品進入國外民用市場。

國產高端品牌大疆無人機飛行姿態(來源:百度百科)

3.無人機的技術特點

實現高分辨率影像的采集

無人機可實現高分辨率影像的采集,在彌補衛星遙感經常因云層遮擋獲取不到影像缺點的同時,解決了傳統衛星遙感重訪周期過長,應急不及時等問題。

無人戰斗機

早在一戰時期,科學家就開始研究利用無人機為作戰平臺了。

無人機系統由飛機平臺系統、信息采集系統和地面控制系統組成。

最初的一代主要以偵察機為大宗,一些無人機已經裝備了武器(例如美軍RQ-1捕食者裝備AGM-114地獄火空對地導彈)。由無人機擔任更多角色的軍事預想,最初是轟炸和對地攻擊,空對空戰斗,飛行員最后一塊領域。 裝備有武器的無人機被稱為無人戰斗機飛機(UCAV)。

發射和回收

新一代的無人機能從多種平臺上發射和回收,例如從地面車輛、艦船、航空器、亞軌道飛行器和衛星進行發射和回收。地面操縱員可以通過計算機檢驗它的程序并根據需要改變無人機的航向。而其他一些更先進的技術裝備、如高級竊聽裝置、穿透樹葉的雷達、提供化學能力的微型分光計設備等,也將被安裝到無人機上。

二、無人機發展簡史

可以說,無人機幾乎與有人駕駛飛機研究同步,只不過它的誕生是從軍用領域開始的。

1910年,在萊特兄弟所取得的成功的鼓舞下,來自俄亥俄州的年輕軍事工程師查爾斯·科特林建議使用沒有人駕駛的飛行器:用鐘表機械裝置控制飛機,使其在預定地點拋掉機翼并象炸彈一樣落向敵人。在美國陸軍的支持和資助下,他制成并試驗了幾個模型,取名為“科特林空中魚雷”、“科特林蟲子”。

1917年:凱特靈(Kettering)空中魚雷號(來源:科Way)

1.最初的發展

1933年,英國研制出了第一架可復用無人駕駛飛行器––“蜂王”。使用3架經修復的“小仙后”雙翼機進行試驗,從海船上對其進行無線電遙控,其中2架失事,但第三架試飛成功,使英國成為第一個研制并試飛成功無線電遙控靶機的國家。

德國科學家領先時代數十年。實際上直到80年代底以前,世界上每一種研制成功的無人機都是以V-1巡航導彈或“福克-沃爾夫”(Fw 189)飛機的構造思想為基礎。

2.首次應用

二戰期間,美國海軍首先將無人機作為空面武器使用。1944年,美國海軍為了對德國潛艇基地進行打擊,使用了由B-17轟炸機改裝的遙控艦載機。

美國空軍的無人靶機出現于40年代末。最初這是安裝了飛行遙控系統的普通飛機,用作高射兵器靶機。后來從1951年開始研制專用無線電遙控靶機和無人偵察機。

應該指出的是,無人駕駛技術兵器的出現是航空模型制造和飛行員功能轉移至自動設備和儀表的結果。許多雜志和電子傳媒用各種縮寫來表述無人飛行器。

3.美軍在亞太發動戰爭時廣泛應用無人機

在朝鮮戰爭(1950-1953年)中,為了對地面目標進行偵察,美國空軍曾嘗試使用裝有照相機的“火蜂”無人機,而使用“人猿泰山”無線電遙控炸彈摧毀橋梁。

60年代初,監視蘇聯導彈試驗和偵察蘇聯導彈陣地的任務擺在了美國空軍面前。在1架RB-47和2架U-2偵察機在蘇聯上空被擊落后,美國開始研制“紅色大篷車”(136型)高空無人偵察機。該無人機采用高單翼,雷達和紅外隱身性能較好。

在越南戰爭(1965—1973年)期間,美國空軍和海軍為了進行空中偵察與觀察,成功地使用了“火蜂”中空無人機。它可以從地面起飛,也可以從空中載機上發射,在有些行動過程中還從航母上起飛。它們在嚴密設防的北越上空共完成飛行約3400次。隨著美國飛機被對方地空導彈擊落數量的增加,對用于執行高空照相和無線電技術偵察任務的無人機的需求也迅速增加。

4.(前)蘇聯的經驗

1930-1940年,蘇聯飛行設計師В?В?尼基京研制了兩種型別的“飛翼”型專用魚雷轟炸機––有人駕駛練習試射型和裝有全套自動裝置的無人駕駛型。到1940年前,設計出了飛行距離100公里及至更遠的飛行魚雷(飛行速度700公里/小時)。但是這一設計沒有付諸實施。1941年,在偉大的衛國戰爭爆發之前,蘇聯成功地將ТБ-3重型轟炸機作為無人駕駛飛行器用于轟炸橋梁,但在戰爭期間和戰后實際上并沒有得到使用。

5.中東方向

上世紀70-90年代及其以后,以色列軍事專家、科學家和設計師對無人駕駛技術裝備的發展做出了突出貢獻,并使以色列在世界無人駕駛系統的研制和作戰使用領域占有重要地位。

在第三次中東戰爭(1969-1970年)期間,以色列國防軍感到迫切需要無人機。作戰行動同時在對敘利亞、約旦和埃及三條戰線上進行,但頭號對手是埃及。當時對空中照相的需求急劇增加,但以色列空軍的所有需求無法得到滿足。照相目標經常有強大的防空系統掩護。

6.全球發展

80—90年代,除了美國和以色列外,其他國家的許多飛機制造公司也在從事無人機的研制與生產。有些無人機研制與供應訂貨具有跨國的特點:美國公司向以色列空軍提供了“馬巴特”、“沙米特”和“特勒姆”無人機;以色列飛機工業公司簽訂了向美軍提供“先鋒”和“獵人”無人機的合同,并向斯里蘭卡、臺灣、泰國、印度提供“搜索者”無人機。

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