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無人機(jī)整機(jī)
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設(shè)備與工具【前言】智慧時(shí)代，無人機(jī)已成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡闹匾ぞ吡恕?/p>
能實(shí)現(xiàn)航拍、地質(zhì)、氣象、搶險(xiǎn)救災(zāi)、人群監(jiān)控、民用安全、商品配送、電力線路巡查、消防、軍警信息采集、農(nóng)藥噴灑、區(qū)域測(cè)繪、基礎(chǔ)設(shè)施檢查等多種功能應(yīng)用……無人機(jī)的功能越來越強(qiáng)大了。
一、 無人機(jī)的定義及分類
1.無人機(jī)概念
無人機(jī)實(shí)際上是無人駕駛飛行器的統(tǒng)稱，英文縮寫為“UAV”， 是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛行器。從技術(shù)角度定義可以分為：無人固定翼飛機(jī)、無人垂直起降飛機(jī)、無人飛艇、無人直升機(jī)、無人多旋翼飛行器、無人傘翼機(jī)等。與載人飛機(jī)相比，它具有體積小、造價(jià)低、使用方便、對(duì)作戰(zhàn)環(huán)境要求低、戰(zhàn)場(chǎng)生存能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
由于無人駕駛飛機(jī)對(duì)未來空戰(zhàn)有著重要的意義，世界各主要軍事國(guó)家都在加緊進(jìn)行無人駕駛飛機(jī)的研制工作。2013年11月，中國(guó)民用航空局（CA）下發(fā)了《民用無人駕駛航空器系統(tǒng)駕駛員管理暫行規(guī)定》，由中國(guó)AOPA協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)民用無人機(jī)的相關(guān)管理。根據(jù)《規(guī)定》，中國(guó)內(nèi)地?zé)o人機(jī)操作按照機(jī)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(jī)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(nèi)的其他飛行，均由行業(yè)協(xié)會(huì)管理、或由操作手自行負(fù)責(zé)。
與有人駕駛飛機(jī)相比，無人機(jī)往往更適合那些太“愚鈍，骯臟或危險(xiǎn)”的任務(wù)。無人機(jī)按應(yīng)用領(lǐng)域，可分為軍用與民用。軍用方面，無人機(jī)分為偵察機(jī)和靶機(jī)。民用方面，無人機(jī)+行業(yè)應(yīng)用，是無人機(jī)真正的剛需；目前在航拍、農(nóng)業(yè)、植保、微型自拍、快遞運(yùn)輸、災(zāi)難救援、觀察野生動(dòng)物、監(jiān)控傳染病、測(cè)繪、新聞報(bào)道、電力巡檢、救災(zāi)、影視拍攝、制造浪漫等等領(lǐng)域的應(yīng)用，大大的拓展了無人機(jī)本身的用途，發(fā)達(dá)國(guó)家也在積極擴(kuò)展行業(yè)應(yīng)用與發(fā)展無人機(jī)技術(shù)。
無人機(jī)最早在20世紀(jì)20年代出現(xiàn)，1914年第一次世界大戰(zhàn)正進(jìn)行得如火如荼，英國(guó)的卡德爾和皮切爾兩位將軍，向英國(guó)軍事航空學(xué)會(huì)提出了一項(xiàng)建議：研制一種不用人駕駛，而用無線電操縱的小型飛機(jī)，使它能夠飛到敵方某一目標(biāo)區(qū)上空，將事先裝在小飛機(jī)上的炸彈投下去。這種大膽的設(shè)想立即得到當(dāng)時(shí)英國(guó)軍事航空學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)戴·亨德森爵士賞識(shí)。他指定由A.M.洛教授率領(lǐng)一班人馬進(jìn)行研制。無人機(jī)當(dāng)時(shí)是作為訓(xùn)練用的靶機(jī)使用的。是一個(gè)許多國(guó)家用于描述最新一代無人駕駛飛機(jī)的術(shù)語。從字面上講，這個(gè)術(shù)語可以描述從風(fēng)箏，無線電遙控飛機(jī)，到V-1飛彈從發(fā)展來的巡航導(dǎo)彈，但是在軍方的術(shù)語中僅限于可重復(fù)使用的比空氣重的飛行器。
美國(guó)諾斯洛普·格魯門公司生產(chǎn)的軍用無人機(jī)——RQ-4全球鷹（來源：百度百科）
2.無人機(jī)分類
筆者參考多部中外相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)：國(guó)內(nèi)外無人機(jī)相關(guān)技術(shù)飛速發(fā)展，無人機(jī)系統(tǒng)種類繁多、用途廣特點(diǎn)鮮明，致使其在尺寸、質(zhì)量、航程、航時(shí)、飛行高度、飛行速度，任務(wù)等多方面都有較大差異。由于無人機(jī)的多樣性，出于不同的考量會(huì)有不同的分類方法：
按飛行平臺(tái)構(gòu)型分類，無人機(jī)可分為固定翼無人機(jī)、旋翼無人機(jī)、無人飛艇、傘翼無人機(jī)、撲翼無人機(jī)等。
按用途分類，無人機(jī)可分為軍用無人機(jī)和民用無人機(jī)。軍用無人機(jī)可分為偵察無人機(jī)、誘餌無人機(jī)、電子對(duì)抗無人機(jī)、通信中繼無人機(jī)、無人戰(zhàn)斗機(jī)以及靶機(jī)等；民用無人機(jī)可分為巡查/監(jiān)視無人機(jī)、農(nóng)用無人機(jī)、氣象無人機(jī)、勘探無人機(jī)以及測(cè)繪無人機(jī)等。
按尺度分類（民航法規(guī)），無人機(jī)可分為微型無人機(jī)、輕型無人機(jī)、小型無人機(jī)以及大型無人機(jī)。微型無人機(jī)是指空機(jī)質(zhì)量小于等于7kg，輕型無人機(jī)質(zhì)量大于7kg，但小于等于116kg的無人機(jī)，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(jī)，是指空機(jī)質(zhì)量小于等于5700kg的無人機(jī)，微型和輕型無人機(jī)除外。大型無人機(jī)，是指空機(jī)質(zhì)量大于5700kg的無人機(jī)。
按活動(dòng)半徑分類，無人機(jī)可分為超近程無人機(jī)、近程無人機(jī)、短程無人機(jī)、中程無人機(jī)和遠(yuǎn)程無人機(jī)。超近程無人機(jī)活動(dòng)半徑在15km以內(nèi)，近程無人機(jī)活動(dòng)半徑在15～50km之間，短程無人機(jī)活動(dòng)半徑在50～200km之間，中程無人機(jī)活動(dòng)半徑在200～800km之間，遠(yuǎn)程無人機(jī)活動(dòng)半徑大于800km。
按任務(wù)高度分類，無人機(jī)可以分為超低空無人機(jī)、低空無人機(jī)、中空無人機(jī)、高空無人機(jī)和超高空無人機(jī)。超低空無人機(jī)任務(wù)高度一般在0～l00m之間，低空無人機(jī)任務(wù)高度一般在100～1000m之間，中空無人機(jī)任務(wù)高度一般在1000～7000m之間，高空無人機(jī)任務(wù)高度一般在7000～18000m之間，超高空無人機(jī)任務(wù)高度般大于18000m。
2018年9月份，世界海關(guān)組織協(xié)調(diào)制度委員會(huì)（HSC）第62次會(huì)議決定，將無人機(jī)歸類為“會(huì)飛的照相機(jī)”。無人機(jī)按照“會(huì)飛的照相機(jī)”歸類，就可以按“照相機(jī)”監(jiān)管，各國(guó)對(duì)照相機(jī)一般沒有特殊的貿(mào)易管制要求，非常有利于中國(guó)高科技優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品進(jìn)入國(guó)外民用市場(chǎng)。
國(guó)產(chǎn)高端品牌大疆無人機(jī)飛行姿態(tài)（來源：百度百科）
3.無人機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)
實(shí)現(xiàn)高分辨率影像的采集
無人機(jī)可實(shí)現(xiàn)高分辨率影像的采集，在彌補(bǔ)衛(wèi)星遙感經(jīng)常因云層遮擋獲取不到影像缺點(diǎn)的同時(shí)，解決了傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感重訪周期過長(zhǎng)，應(yīng)急不及時(shí)等問題。
無人戰(zhàn)斗機(jī)
早在一戰(zhàn)時(shí)期，科學(xué)家就開始研究利用無人機(jī)為作戰(zhàn)平臺(tái)了。
無人機(jī)系統(tǒng)由飛機(jī)平臺(tái)系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)和地面控制系統(tǒng)組成。
最初的一代主要以偵察機(jī)為大宗，一些無人機(jī)已經(jīng)裝備了武器（例如美軍RQ-1捕食者裝備AGM-114地獄火空對(duì)地導(dǎo)彈）。由無人機(jī)擔(dān)任更多角色的軍事預(yù)想，最初是轟炸和對(duì)地攻擊，空對(duì)空戰(zhàn)斗，飛行員最后一塊領(lǐng)域。 裝備有武器的無人機(jī)被稱為無人戰(zhàn)斗機(jī)飛機(jī)（UCAV）。
發(fā)射和回收
新一代的無人機(jī)能從多種平臺(tái)上發(fā)射和回收，例如從地面車輛、艦船、航空器、亞軌道飛行器和衛(wèi)星進(jìn)行發(fā)射和回收。地面操縱員可以通過計(jì)算機(jī)檢驗(yàn)它的程序并根據(jù)需要改變無人機(jī)的航向。而其他一些更先進(jìn)的技術(shù)裝備、如高級(jí)竊聽裝置、穿透樹葉的雷達(dá)、提供化學(xué)能力的微型分光計(jì)設(shè)備等，也將被安裝到無人機(jī)上。
二、無人機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史
可以說，無人機(jī)幾乎與有人駕駛飛機(jī)研究同步，只不過它的誕生是從軍用領(lǐng)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(jī)械裝置控制飛機(jī)，使其在預(yù)定地點(diǎn)拋掉機(jī)翼并象炸彈一樣落向敵人。在美國(guó)陸軍的支持和資助下，他制成并試驗(yàn)了幾個(gè)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(hào)（來源：科Way）
1.最初的發(fā)展
1933年，英國(guó)研制出了第一架可復(fù)用無人駕駛飛行器––“蜂王”。使用3架經(jīng)修復(fù)的“小仙后”雙翼機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，從海船上對(duì)其進(jìn)行無線電遙控，其中2架失事，但第三架試飛成功，使英國(guó)成為第一個(gè)研制并試飛成功無線電遙控靶機(jī)的國(guó)家。
德國(guó)科學(xué)家領(lǐng)先時(shí)代數(shù)十年。實(shí)際上直到80年代底以前，世界上每一種研制成功的無人機(jī)都是以V-1巡航導(dǎo)彈或“福克-沃爾夫”（Fw 189）飛機(jī)的構(gòu)造思想為基礎(chǔ)。
2.首次應(yīng)用
二戰(zhàn)期間，美國(guó)海軍首先將無人機(jī)作為空面武器使用。1944年，美國(guó)海軍為了對(duì)德國(guó)潛艇基地進(jìn)行打擊，使用了由B-17轟炸機(jī)改裝的遙控艦載機(jī)。
美國(guó)空軍的無人靶機(jī)出現(xiàn)于40年代末。最初這是安裝了飛行遙控系統(tǒng)的普通飛機(jī)，用作高射兵器靶機(jī)。后來從1951年開始研制專用無線電遙控靶機(jī)和無人偵察機(jī)。
應(yīng)該指出的是，無人駕駛技術(shù)兵器的出現(xiàn)是航空模型制造和飛行員功能轉(zhuǎn)移至自動(dòng)設(shè)備和儀表的結(jié)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(fā)動(dòng)戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)廣泛應(yīng)用無人機(jī)
在朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)（1950-1953年）中，為了對(duì)地面目標(biāo)進(jìn)行偵察，美國(guó)空軍曾嘗試使用裝有照相機(jī)的“火蜂”無人機(jī)，而使用“人猿泰山”無線電遙控炸彈摧毀橋梁。
60年代初，監(jiān)視蘇聯(lián)導(dǎo)彈試驗(yàn)和偵察蘇聯(lián)導(dǎo)彈陣地的任務(wù)擺在了美國(guó)空軍面前。在1架RB-47和2架U-2偵察機(jī)在蘇聯(lián)上空被擊落后，美國(guó)開始研制“紅色大篷車”（136型）高空無人偵察機(jī)。該無人機(jī)采用高單翼，雷達(dá)和紅外隱身性能較好。
在越南戰(zhàn)爭(zhēng)（1965—1973年）期間，美國(guó)空軍和海軍為了進(jìn)行空中偵察與觀察，成功地使用了“火蜂”中空無人機(jī)。它可以從地面起飛，也可以從空中載機(jī)上發(fā)射，在有些行動(dòng)過程中還從航母上起飛。它們?cè)趪?yán)密設(shè)防的北越上空共完成飛行約3400次。隨著美國(guó)飛機(jī)被對(duì)方地空導(dǎo)彈擊落數(shù)量的增加，對(duì)用于執(zhí)行高空照相和無線電技術(shù)偵察任務(wù)的無人機(jī)的需求也迅速增加。
4.（前）蘇聯(lián)的經(jīng)驗(yàn)
1930-1940年，蘇聯(lián)飛行設(shè)計(jì)師В?В?尼基京研制了兩種型別的“飛翼”型專用魚雷轟炸機(jī)––有人駕駛練習(xí)試射型和裝有全套自動(dòng)裝置的無人駕駛型。到1940年前，設(shè)計(jì)出了飛行距離100公里及至更遠(yuǎn)的飛行魚雷（飛行速度700公里/小時(shí)）。但是這一設(shè)計(jì)沒有付諸實(shí)施。1941年，在偉大的衛(wèi)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)之前，蘇聯(lián)成功地將ТБ-3重型轟炸機(jī)作為無人駕駛飛行器用于轟炸橋梁，但在戰(zhàn)爭(zhēng)期間和戰(zhàn)后實(shí)際上并沒有得到使用。
5.中東方向
上世紀(jì)70-90年代及其以后，以色列軍事專家、科學(xué)家和設(shè)計(jì)師對(duì)無人駕駛技術(shù)裝備的發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)，并使以色列在世界無人駕駛系統(tǒng)的研制和作戰(zhàn)使用領(lǐng)域占有重要地位。
在第三次中東戰(zhàn)爭(zhēng)（1969-1970年）期間，以色列國(guó)防軍感到迫切需要無人機(jī)。作戰(zhàn)行動(dòng)同時(shí)在對(duì)敘利亞、約旦和埃及三條戰(zhàn)線上進(jìn)行，但頭號(hào)對(duì)手是埃及。當(dāng)時(shí)對(duì)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(biāo)經(jīng)常有強(qiáng)大的防空系統(tǒng)掩護(hù)。
6.全球發(fā)展
80—90年代，除了美國(guó)和以色列外，其他國(guó)家的許多飛機(jī)制造公司也在從事無人機(jī)的研制與生產(chǎn)。有些無人機(jī)研制與供應(yīng)訂貨具有跨國(guó)的特點(diǎn)：美國(guó)公司向以色列空軍提供了“馬巴特”、“沙米特”和“特勒姆”無人機(jī)；以色列飛機(jī)工業(yè)公司簽訂了向美軍提供“先鋒”和“獵人”無人機(jī)的合同，并向斯里蘭卡、臺(tái)灣、泰國(guó)、印度提供“搜索者”無人機(jī)。
2025-08-23 20:37
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