【簡(jiǎn)介：】無(wú)人機(jī)主要有五項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)，分別是機(jī)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)、機(jī)體材料技術(shù)、飛zhi行控制技術(shù)、無(wú)線dao通信遙控技術(shù)、無(wú)線圖像回傳技術(shù)，這五項(xiàng)目技術(shù)支撐著現(xiàn)代化智能型無(wú)人機(jī)的發(fā)展

無(wú)人機(jī)主要有五項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)，分別是機(jī)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)、機(jī)體材料技術(shù)、飛zhi行控制技術(shù)、無(wú)線dao通信遙控技術(shù)、無(wú)線圖像回傳技術(shù)，這五項(xiàng)目技術(shù)支撐著現(xiàn)代化智能型無(wú)人機(jī)的發(fā)展與改進(jìn)。

機(jī)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)：飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度研究與全尺寸飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度地面驗(yàn)證試驗(yàn)。在飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度技術(shù)研究方面，包括飛機(jī)結(jié)構(gòu)抗疲勞斷裂及可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)，飛機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)強(qiáng)度、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、航空噪聲、飛機(jī)結(jié)構(gòu)綜合環(huán)境強(qiáng)度、飛機(jī)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)技術(shù)以及計(jì)算結(jié)構(gòu)技術(shù)等。

機(jī)體材料技術(shù)：機(jī)體材料（包括結(jié)構(gòu)材料和非結(jié)構(gòu)材料）、發(fā)動(dòng)機(jī)材料和涂料，其中最主要的是機(jī)體結(jié)構(gòu)材料和發(fā)動(dòng)機(jī)材料，結(jié)構(gòu)材料應(yīng)具有高的比強(qiáng)度和比剛度，以減輕飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量，改善飛行性能或增加經(jīng)濟(jì)效益，還應(yīng)具有良好的可加工性，便于制成所需要的零件。非結(jié)構(gòu)材料量少而品種多，有：玻璃、塑料、紡織品、橡膠、鋁合金、鎂合金、銅合金和不銹鋼等。

飛行控制技術(shù)：提供無(wú)人機(jī)三維位置及時(shí)間數(shù)據(jù)的GPS差分定位系統(tǒng)、實(shí)時(shí)提供無(wú)人機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)的狀態(tài)傳感器、從無(wú)人機(jī)地面監(jiān)控系統(tǒng)接收遙控指令并發(fā)送遙測(cè)數(shù)據(jù)的機(jī)載微波通訊數(shù)據(jù)鏈、控制無(wú)人機(jī)完成自動(dòng)導(dǎo)航和任務(wù)計(jì)劃的飛行控制計(jì)算機(jī)，所述飛行控制計(jì)算機(jī)分別與所述航姿傳感器、GPS差分系統(tǒng)、狀態(tài)傳感器和機(jī)載微波通訊數(shù)據(jù)鏈連接。本實(shí)用新型采用一體化全數(shù)字總線控制技術(shù)、微波數(shù)據(jù)鏈和GPS導(dǎo)航定位技術(shù)，可使無(wú)人機(jī)平臺(tái)滿足多種陸地及海上低空快速監(jiān)測(cè)要求。

無(wú)線通信遙控技術(shù)：無(wú)人機(jī)通信一般采用微波通信，微波是一種無(wú)線電波，它傳送的距離一般可達(dá)幾十公里。頻段一般是902－928MHZ，常見(jiàn)有MDSEL805， 一般都選用可靠的跳頻數(shù)字電臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線遙控。

　　各種類(lèi)型的無(wú)人機(jī)性能各異、功能紛呈，具體的關(guān)鍵技術(shù)也千差萬(wàn)別，這正是無(wú)人機(jī)作為一種新型裝備蓬勃發(fā)展的重要特色所在。無(wú)人機(jī)研制周期相對(duì)較短，研制經(jīng)費(fèi)較省，使用風(fēng)險(xiǎn)較低，各種新技術(shù)、新材料可大量應(yīng)用于新型無(wú)人機(jī)的發(fā)展，各種關(guān)鍵技術(shù)也得到高度重視。在信息化、網(wǎng)絡(luò)化、體系化背景下，無(wú)人機(jī)的發(fā)展將更加突飛猛進(jìn)。

　　X-47B 無(wú)人機(jī)

　　目前在全世界范圍內(nèi)已掀起了無(wú)人機(jī)的研制熱潮，全球共有57個(gè)國(guó)家研制和發(fā)展無(wú)人機(jī)，種類(lèi)達(dá)1000 多種，其中已成為無(wú)人機(jī)產(chǎn)品的有400 多種。

　　研制無(wú)人機(jī)的公司主要是諾斯羅普·格魯曼公司、通用原子航空系統(tǒng)公司、航空環(huán)境公司以及美國(guó)飛機(jī)軍械有限公司，典型產(chǎn)品包括“掃描鷹”、“影子”、“捕食者”、“死神”、“全球鷹”、“RQ-170”等。

　　捕食者無(wú)人機(jī)

　　全球鷹無(wú)人機(jī)

　　RQ-180 無(wú)人機(jī)

　　縱覽國(guó)外無(wú)人機(jī)，其發(fā)展呈現(xiàn)出以下主要特點(diǎn)：

　?。?）大/ 中/ 小/ 微型、遠(yuǎn)/ 中/近程、高/ 中/ 低空各種類(lèi)型無(wú)人機(jī)全譜系全面發(fā)展。

　　（2）無(wú)人機(jī)型號(hào)系列化發(fā)展。為滿足不同客戶需求或?yàn)楸M快顯著提高戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能，多采用系列化改進(jìn)改型。

　　（3）采取以任務(wù)為牽引、平臺(tái)為核心的發(fā)展模式。

　?。?）無(wú)人機(jī)自主化水平有待提高。

　　國(guó)外無(wú)人機(jī)發(fā)展趨勢(shì)

　?。?）中小型無(wú)人機(jī)仍將占有重要的位置。

　?。?）無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)發(fā)展迅猛。

　?。?）用于偵察監(jiān)視的高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)需求旺盛。

　?。?）“飛翼布局”無(wú)人機(jī)是高端無(wú)人機(jī)發(fā)展的重要方向。

　?。?）臨近空間超高速無(wú)人機(jī)將作為重要突防裝備進(jìn)行大力發(fā)展。

　?。?）近中程多用途無(wú)人直升機(jī)成為新的熱點(diǎn)，將成為無(wú)人機(jī)大家族中不可或缺的重要組成部分。

　　（7）無(wú)人機(jī)系統(tǒng)技術(shù)全面協(xié)調(diào)發(fā)展。

　　無(wú)人機(jī)關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展預(yù)測(cè)

　　1 能源與動(dòng)力技術(shù)

　　無(wú)人機(jī)采用的推進(jìn)系統(tǒng)形式要比有人飛機(jī)多，采用的能源與動(dòng)力類(lèi)型各異，包括：傳統(tǒng)的小型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)、小型渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)、活塞發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)以及電池組、太陽(yáng)能電池、燃料電池、超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)、定向能及核同位素等。

　　不同用途的無(wú)人機(jī)對(duì)動(dòng)力裝置的要求不同，但都希望動(dòng)力裝置燃油經(jīng)濟(jì)性好、重量輕、體積小、可靠性高、成本低、使用維修方便。從經(jīng)濟(jì)因素、可靠性等方面考慮，現(xiàn)階段無(wú)人機(jī)均采用技術(shù)成熟的活塞、渦扇、渦噴、渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)或在這些發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn)。

　　活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)適合于低空低速中小型、長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)；

　　渦扇、渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)適合于高空長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)以及無(wú)人作戰(zhàn)機(jī)，這類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)油耗低，發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸、重量和推力能與無(wú)人機(jī)達(dá)到較好的匹配；

　　渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)適合于低成本、短壽命、高機(jī)動(dòng)的靶機(jī)或自殺攻擊類(lèi)無(wú)人機(jī)。

　　從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，單純對(duì)現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改型并不能完全滿足無(wú)人機(jī)對(duì)飛行速度、高速、續(xù)航性能等指標(biāo)的要求，開(kāi)發(fā)適合于無(wú)人機(jī)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)十分必要，尤其是中小推力的大涵道比、小尺寸核心機(jī)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，這類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)將是未來(lái)無(wú)人機(jī)動(dòng)力裝置發(fā)展的重點(diǎn)。此外，開(kāi)展太陽(yáng)能、燃料電池、液氫燃料系統(tǒng)等新型能源的應(yīng)用研究，可為無(wú)人機(jī)提供更高效的動(dòng)力源。

　　太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)

　　2 無(wú)人機(jī)平臺(tái)技術(shù)

　　高效氣動(dòng)力技術(shù)

　　無(wú)人機(jī)在氣動(dòng)力設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)理念方面與有人機(jī)存在較大差別。有人機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)通常以航程、速度作為優(yōu)先優(yōu)化目標(biāo)，然而無(wú)人機(jī)通常以航時(shí)作為優(yōu)先優(yōu)化目標(biāo)。無(wú)人機(jī)尺寸小、速度低，存在低雷諾數(shù)條件下的高升力、高升阻比、高續(xù)航因子設(shè)計(jì)要求。高效氣動(dòng)力技術(shù)是提高無(wú)人機(jī)性能的重要技術(shù)途徑。

　　隱身技術(shù)

　　提高無(wú)人機(jī)的生存能力的關(guān)鍵就是降低其可探測(cè)性。隨著材料、電磁學(xué)、熱力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)等學(xué)科的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的新技術(shù)也將應(yīng)用于無(wú)人機(jī)的隱身設(shè)計(jì)中，具體包括以下幾個(gè)方面。

　　外形隱身技術(shù)。采用翼身高度融合的無(wú)尾飛翼布局、內(nèi)埋式進(jìn)氣道、二維噴管等設(shè)計(jì)技術(shù)可有效降低雷達(dá)反射面積和紅外特征，提高無(wú)人機(jī)的隱身能力。

　　等離子體隱身技術(shù)。理論和試驗(yàn)研究表明，等離子體技術(shù)是隱身技術(shù)發(fā)展的新方向之一，飛行器上安裝的等離子發(fā)生器所產(chǎn)生的等離子體能對(duì)飛行器關(guān)鍵部位進(jìn)行遮擋，并對(duì)雷達(dá)照射進(jìn)行吸收，從而實(shí)現(xiàn)飛行器隱身。目前，這項(xiàng)技術(shù)在研究中暴露出了很多問(wèn)題，仍有待解決。

　　主動(dòng)隱身技術(shù)。主動(dòng)隱身技術(shù)是根據(jù)照射到飛行器上的電磁波頻率、入射方向等，利用機(jī)載有源射頻發(fā)射裝置主動(dòng)地發(fā)射與散射回波相位相反、幅度一致的電磁波，實(shí)現(xiàn)與散射回波的對(duì)消。目前，主動(dòng)隱身技術(shù)尚處于理論與試驗(yàn)研究階段，但隨著隱身技術(shù)的發(fā)展，特別是飛行器近場(chǎng)散射特性技術(shù)、ESM( 電子支援措施) 等技術(shù)的發(fā)展，主動(dòng)有源對(duì)消隱身技術(shù)必將成為未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)。

　　氣動(dòng)彈性技術(shù)

　　為追求長(zhǎng)航時(shí)性能，無(wú)人機(jī)通常采用大展弦比布局以盡可能提高升阻比（如一些無(wú)人機(jī)展弦比達(dá)到30以上），采用輕量化機(jī)體結(jié)構(gòu)降低飛行重量。但大展弦比布局、輕量化結(jié)構(gòu)與機(jī)體強(qiáng)度和剛度要求會(huì)產(chǎn)生突出矛盾。

　　氣動(dòng)載荷設(shè)計(jì)技術(shù)

　　滯空型無(wú)人機(jī)一般飛行速度較低、翼載小、升力大，對(duì)于同樣強(qiáng)度的陣風(fēng)，無(wú)人機(jī)陣風(fēng)載荷比有人機(jī)大得多。無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度一般需要將陣風(fēng)載荷作為主要的設(shè)計(jì)工況，而陣風(fēng)載荷大小決定了無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度。如果以現(xiàn)有輕型飛機(jī)、通用飛機(jī)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行無(wú)人機(jī)載荷設(shè)計(jì)，無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)將付出很大的代價(jià)。以輕量化結(jié)構(gòu)為目標(biāo)，綜合無(wú)人機(jī)氣動(dòng)力特性、無(wú)人機(jī)飛行控制操縱方式、無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)壽命等因素開(kāi)展無(wú)人機(jī)氣動(dòng)載荷設(shè)計(jì)技術(shù)是提高無(wú)人機(jī)綜合性能的重要技術(shù)途徑。

　　復(fù)合材料結(jié)構(gòu)技術(shù)

　　無(wú)人機(jī)以復(fù)合材料結(jié)構(gòu)為主，不同類(lèi)型的無(wú)人機(jī)對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)有不同的要求，如大型無(wú)人機(jī)主要對(duì)大尺寸、全復(fù)材結(jié)構(gòu)有較高要求，而小型無(wú)人機(jī)對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的要求是低成本、快速加工制造、快速修復(fù)等。

　　3 自主控制技術(shù)

　　態(tài)勢(shì)感知技術(shù)

　　實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)自主控制必須不斷發(fā)展態(tài)勢(shì)感知技術(shù)，通過(guò)各種信息獲取設(shè)備自主地對(duì)任務(wù)環(huán)境進(jìn)行建模，包括對(duì)三維環(huán)境特征的提取、目標(biāo)的識(shí)別、態(tài)勢(shì)的評(píng)估等。

　　規(guī)劃與協(xié)同技術(shù)

　　規(guī)劃與協(xié)同技術(shù)涉及兩個(gè)方面的技術(shù)：路徑規(guī)劃和協(xié)同控制。這兩個(gè)方面相互依托，互相聯(lián)系。無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃與重規(guī)劃能力是無(wú)人機(jī)自主控制系統(tǒng)必須具有的，即系統(tǒng)可以根據(jù)探測(cè)到的態(tài)勢(shì)變化，實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)地規(guī)劃、修改系統(tǒng)的任務(wù)路徑，自動(dòng)生成完成任務(wù)的可行飛行軌跡。自主飛行無(wú)人機(jī)典型的規(guī)劃問(wèn)題是如何有效、經(jīng)濟(jì)地避開(kāi)威脅，防止碰撞，完成任務(wù)目標(biāo)。

　　自主決策技術(shù)

　　對(duì)于復(fù)雜環(huán)境下工作的無(wú)人機(jī)，必然要求具有較強(qiáng)的自主決策能力，以適應(yīng)未來(lái)的需要。自主決策技術(shù)需要解決的主要問(wèn)題包括：任務(wù)設(shè)定、編隊(duì)中不同無(wú)人機(jī)協(xié)調(diào)工作、機(jī)群的使命分解等。

　　執(zhí)行任務(wù)技術(shù)

　　無(wú)人機(jī)自主控制發(fā)展的最終目的是使它對(duì)環(huán)境和任務(wù)的變化具有快速的反應(yīng)能力。無(wú)人機(jī)自主控制應(yīng)該具有開(kāi)放的平臺(tái)結(jié)構(gòu)，并面向任務(wù)、面向效能包含最大的可拓展性。先進(jìn)的無(wú)人機(jī)自主控制應(yīng)當(dāng)提供編隊(duì)飛行、多機(jī)協(xié)同執(zhí)行任務(wù)的能力。

　　4 網(wǎng)絡(luò)化通信技術(shù)

　　目前的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)作為相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)只在局域使用，未來(lái)的戰(zhàn)場(chǎng)在同一空域?qū)⒊涑庵鞣N功能、各種類(lèi)型的無(wú)人機(jī)與戰(zhàn)斗機(jī)、直升機(jī)。無(wú)人機(jī)之間、無(wú)人機(jī)與有人機(jī)之間、無(wú)人機(jī)與地面作戰(zhàn)系統(tǒng)必須進(jìn)行有機(jī)協(xié)調(diào)，使無(wú)人機(jī)都成為“全球信息柵格”的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)與其他無(wú)人機(jī)或指揮控制系統(tǒng)之間的互聯(lián)、互通、互操作。

　　針對(duì)無(wú)人機(jī)集群作戰(zhàn)、協(xié)同作戰(zhàn)以及網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)的應(yīng)用需求，應(yīng)突破無(wú)線寬帶分布式動(dòng)態(tài)多址接入、實(shí)時(shí)魯棒的寬帶傳輸、數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)頑存等關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建無(wú)人機(jī)集群數(shù)據(jù)鏈自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)體系，為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、寬帶、安全的無(wú)人機(jī)集群數(shù)據(jù)鏈提供技術(shù)支撐。

　　5 多任務(wù)載荷一體化、平臺(tái)/ 任務(wù)載荷一體化技術(shù)

　　有效載荷是無(wú)人機(jī)執(zhí)行偵察、監(jiān)視、電子對(duì)抗、打擊、戰(zhàn)效評(píng)估任務(wù)的關(guān)鍵因素，應(yīng)用于無(wú)人機(jī)的有效載荷包括通用傳感器( 光電、雷達(dá)、信號(hào)、氣象、生化)、武器、貨物( 傳單、補(bǔ)給品) 等。

　　隨著電子、通信、計(jì)算機(jī)等技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)人機(jī)的傳感器技術(shù)發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：多光譜/ 超光譜探測(cè)技術(shù)、先進(jìn)的合成孔徑雷達(dá)技術(shù)、激光雷達(dá)技術(shù)。

　　我國(guó)無(wú)人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

　　我國(guó)無(wú)人機(jī)研究起步于20 世紀(jì)50 年代，在90 年代取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。經(jīng)過(guò)不懈努力，無(wú)人機(jī)技術(shù)取得長(zhǎng)足進(jìn)步，性能不斷提高，已形成較為完善的無(wú)人機(jī)體系，各種類(lèi)型、各種功能無(wú)人機(jī)已投入使用。但從整體水平來(lái)看，我國(guó)無(wú)人機(jī)技術(shù)與美國(guó)和以色列等無(wú)人機(jī)強(qiáng)國(guó)相比差距明顯，存在以下幾個(gè)突出問(wèn)題。

　　行業(yè)規(guī)劃與規(guī)范問(wèn)題

　　雖然我國(guó)在無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展方面取得長(zhǎng)足發(fā)展，產(chǎn)品種類(lèi)繁多，但存在重復(fù)投資、低水平重復(fù)、高端無(wú)人機(jī)發(fā)展依然較落后的突出問(wèn)題。

　　發(fā)動(dòng)機(jī)瓶頸問(wèn)題

　　我國(guó)無(wú)人機(jī)的發(fā)展很大程度上受制于發(fā)動(dòng)機(jī)，一方面我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)研制基礎(chǔ)本身較為薄弱；另一方面在無(wú)人機(jī)特定的高空低雷諾、大過(guò)載等飛行條件下，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)也提出了特殊的要求。目前，我國(guó)無(wú)人機(jī)動(dòng)力主要以活塞和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)為主，活塞發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛。但作為未來(lái)主流，無(wú)人機(jī)動(dòng)力所采用的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)與國(guó)外差距明顯，不能完全滿足無(wú)人機(jī)對(duì)飛行速度、航時(shí)等指標(biāo)的要求。

　　網(wǎng)絡(luò)化通信問(wèn)題

　　我國(guó)在無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈技術(shù)方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但需要進(jìn)一步提高不同類(lèi)別無(wú)人機(jī)之間，無(wú)人機(jī)與有人機(jī)之間，不同使用單位之間大范圍、大規(guī)模使用無(wú)人機(jī)的互操作能力；規(guī)范完善數(shù)據(jù)鏈與任務(wù)載荷、數(shù)據(jù)鏈與航電系統(tǒng)之間的接口標(biāo)準(zhǔn)體系；提高網(wǎng)絡(luò)化水平；進(jìn)一步提高測(cè)控與信息傳輸速率，以滿足高分辨率、多光譜/ 超光譜、多載荷的傳輸速率需求。

　　來(lái)源：《航空制造技術(shù)》 作者 陶于金 等