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新自信 新格局 新征程

2020-12-22 18:15 性质:转载 作者:世纪浪人 来源:资鲸网
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【前言】智慧时代,无人机已成为我们日常生活中不可或缺的重要工具了。能实现航拍、地质、气象、抢险救灾、人群监控、民用安全、商品配送、电力线路巡查、消防、...

【前言】智慧时代,无人机已成为我们日常生活中不可或缺的重要工具了。

能实现航拍、地质、气象、抢险救灾、人群监控、民用安全、商品配送、电力线路巡查、消防、军警信息采集、农药喷洒、区域测绘、基础设施检查等多种功能应用……无人机的功能越来越强大了。

一、 无人机的定义及分类

1.无人机概念

无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称,英文缩写为“UAV”, 是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。从技术角度定义可以分为:无人固定翼飞机、无人垂直起降飞机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。与载人飞机相比,它具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强等优点。

由于无人驾驶飞机对未来空战有着重要的意义,世界各主要军事国家都在加紧进行无人驾驶飞机的研制工作。2013年11月,中国民用航空局(CA)下发了《民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定》,由中国AOPA协会负责民用无人机的相关管理。根据《规定》,中国内地无人机操作按照机型大小、飞行空域可分为11种情况,其中仅有116千克以上的无人机和4600立方米以上的飞艇在融合空域飞行由民航局管理,其余情况,包括日渐流行的微型航拍飞行器在内的其他飞行,均由行业协会管理、或由操作手自行负责。

与有人驾驶飞机相比,无人机往往更适合那些太“愚钝,肮脏或危险”的任务。无人机按应用领域,可分为军用与民用。军用方面,无人机分为侦察机和靶机。民用方面,无人机+行业应用,是无人机真正的刚需;目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用,大大的拓展了无人机本身的用途,发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。

无人机最早在20世纪20年代出现,1914年第一次世界大战正进行得如火如荼,英国的卡德尔和皮切尔两位将军,向英国军事航空学会提出了一项建议:研制一种不用人驾驶,而用无线电操纵的小型飞机,使它能够飞到敌方某一目标区上空,将事先装在小飞机上的炸弹投下去。这种大胆的设想立即得到当时英国军事航空学会理事长戴·亨德森爵士赏识。他指定由A.M.洛教授率领一班人马进行研制。无人机当时是作为训练用的靶机使用的。是一个许多国家用于描述最新一代无人驾驶飞机的术语。从字面上讲,这个术语可以描述从风筝,无线电遥控飞机,到V-1飞弹从发展来的巡航导弹,但是在军方的术语中仅限于可重复使用的比空气重的飞行器。

美国诺斯洛普·格鲁门公司生产的军用无人机——RQ-4全球鹰(来源:百度百科)

2.无人机分类

笔者参考多部中外相关文献发现:国内外无人机相关技术飞速发展,无人机系统种类繁多、用途广特点鲜明,致使其在尺寸、质量、航程、航时、飞行高度、飞行速度,任务等多方面都有较大差异。由于无人机的多样性,出于不同的考量会有不同的分类方法:

按飞行平台构型分类,无人机可分为固定翼无人机、旋翼无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机等。

按用途分类,无人机可分为军用无人机和民用无人机。军用无人机可分为侦察无人机、诱饵无人机、电子对抗无人机、通信中继无人机、无人战斗机以及靶机等;民用无人机可分为巡查/监视无人机、农用无人机、气象无人机、勘探无人机以及测绘无人机等。

按尺度分类(民航法规),无人机可分为微型无人机、轻型无人机、小型无人机以及大型无人机。微型无人机是指空机质量小于等于7kg,轻型无人机质量大于7kg,但小于等于116kg的无人机,且全马力平飞中,校正空速小于100km/h(55nmile/h),升限小于3000m。小型无人机,是指空机质量小于等于5700kg的无人机,微型和轻型无人机除外。大型无人机,是指空机质量大于5700kg的无人机。

按活动半径分类,无人机可分为超近程无人机、近程无人机、短程无人机、中程无人机和远程无人机。超近程无人机活动半径在15km以内,近程无人机活动半径在15~50km之间,短程无人机活动半径在50~200km之间,中程无人机活动半径在200~800km之间,远程无人机活动半径大于800km。

按任务高度分类,无人机可以分为超低空无人机、低空无人机、中空无人机、高空无人机和超高空无人机。超低空无人机任务高度一般在0~l00m之间,低空无人机任务高度一般在100~1000m之间,中空无人机任务高度一般在1000~7000m之间,高空无人机任务高度一般在7000~18000m之间,超高空无人机任务高度般大于18000m。

2018年9月份,世界海关组织协调制度委员会(HSC)第62次会议决定,将无人机归类为“会飞的照相机”。无人机按照“会飞的照相机”归类,就可以按“照相机”监管,各国对照相机一般没有特殊的贸易管制要求,非常有利于中国高科技优势产品进入国外民用市场。

国产高端品牌大疆无人机飞行姿态(来源:百度百科)

3.无人机的技术特点

实现高分辨率影像的采集

无人机可实现高分辨率影像的采集,在弥补卫星遥感经常因云层遮挡获取不到影像缺点的同时,解决了传统卫星遥感重访周期过长,应急不及时等问题。

无人战斗机

早在一战时期,科学家就开始研究利用无人机为作战平台了。

无人机系统由飞机平台系统、信息采集系统和地面控制系统组成。

最初的一代主要以侦察机为大宗,一些无人机已经装备了武器(例如美军RQ-1捕食者装备AGM-114地狱火空对地导弹)。由无人机担任更多角色的军事预想,最初是轰炸和对地攻击,空对空战斗,飞行员最后一块领域。 装备有武器的无人机被称为无人战斗机飞机(UCAV)。

发射和回收

新一代的无人机能从多种平台上发射和回收,例如从地面车辆、舰船、航空器、亚轨道飞行器和卫星进行发射和回收。地面操纵员可以通过计算机检验它的程序并根据需要改变无人机的航向。而其他一些更先进的技术装备、如高级窃听装置、穿透树叶的雷达、提供化学能力的微型分光计设备等,也将被安装到无人机上。

二、无人机发展简史

可以说,无人机几乎与有人驾驶飞机研究同步,只不过它的诞生是从军用领域开始的。

1910年,在莱特兄弟所取得的成功的鼓舞下,来自俄亥俄州的年轻军事工程师查尔斯·科特林建议使用没有人驾驶的飞行器:用钟表机械装置控制飞机,使其在预定地点抛掉机翼并象炸弹一样落向敌人。在美国陆军的支持和资助下,他制成并试验了几个模型,取名为“科特林空中鱼雷”、“科特林虫子”。

1917年:凯特灵(Kettering)空中鱼雷号(来源:科Way)

1.最初的发展

1933年,英国研制出了第一架可复用无人驾驶飞行器––“蜂王”。使用3架经修复的“小仙后”双翼机进行试验,从海船上对其进行无线电遥控,其中2架失事,但第三架试飞成功,使英国成为第一个研制并试飞成功无线电遥控靶机的国家。

德国科学家领先时代数十年。实际上直到80年代底以前,世界上每一种研制成功的无人机都是以V-1巡航导弹或“福克-沃尔夫”(Fw 189)飞机的构造思想为基础。

2.首次应用

二战期间,美国海军首先将无人机作为空面武器使用。1944年,美国海军为了对德国潜艇基地进行打击,使用了由B-17轰炸机改装的遥控舰载机。

美国空军的无人靶机出现于40年代末。最初这是安装了飞行遥控系统的普通飞机,用作高射兵器靶机。后来从1951年开始研制专用无线电遥控靶机和无人侦察机。

应该指出的是,无人驾驶技术兵器的出现是航空模型制造和飞行员功能转移至自动设备和仪表的结果。许多杂志和电子传媒用各种缩写来表述无人飞行器。

3.美军在亚太发动战争时广泛应用无人机

在朝鲜战争(1950-1953年)中,为了对地面目标进行侦察,美国空军曾尝试使用装有照相机的“火蜂”无人机,而使用“人猿泰山”无线电遥控炸弹摧毁桥梁。

60年代初,监视苏联导弹试验和侦察苏联导弹阵地的任务摆在了美国空军面前。在1架RB-47和2架U-2侦察机在苏联上空被击落后,美国开始研制“红色大篷车”(136型)高空无人侦察机。该无人机采用高单翼,雷达和红外隐身性能较好。

在越南战争(1965—1973年)期间,美国空军和海军为了进行空中侦察与观察,成功地使用了“火蜂”中空无人机。它可以从地面起飞,也可以从空中载机上发射,在有些行动过程中还从航母上起飞。它们在严密设防的北越上空共完成飞行约3400次。随着美国飞机被对方地空导弹击落数量的增加,对用于执行高空照相和无线电技术侦察任务的无人机的需求也迅速增加。

4.(前)苏联的经验

1930-1940年,苏联飞行设计师В?В?尼基京研制了两种型别的“飞翼”型专用鱼雷轰炸机––有人驾驶练习试射型和装有全套自动装置的无人驾驶型。到1940年前,设计出了飞行距离100公里及至更远的飞行鱼雷(飞行速度700公里/小时)。但是这一设计没有付诸实施。1941年,在伟大的卫国战争爆发之前,苏联成功地将ТБ-3重型轰炸机作为无人驾驶飞行器用于轰炸桥梁,但在战争期间和战后实际上并没有得到使用。

5.中东方向

上世纪70-90年代及其以后,以色列军事专家、科学家和设计师对无人驾驶技术装备的发展做出了突出贡献,并使以色列在世界无人驾驶系统的研制和作战使用领域占有重要地位。

在第三次中东战争(1969-1970年)期间,以色列国防军感到迫切需要无人机。作战行动同时在对叙利亚、约旦和埃及三条战线上进行,但头号对手是埃及。当时对空中照相的需求急剧增加,但以色列空军的所有需求无法得到满足。照相目标经常有强大的防空系统掩护。

6.全球发展

80—90年代,除了美国和以色列外,其他国家的许多飞机制造公司也在从事无人机的研制与生产。有些无人机研制与供应订货具有跨国的特点:美国公司向以色列空军提供了“马巴特”、“沙米特”和“特勒姆”无人机;以色列飞机工业公司签订了向美军提供“先锋”和“猎人”无人机的合同,并向斯里兰卡、台湾、泰国、印度提供“搜索者”无人机。

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