無人機系統

無人機及與其配套的通信站、起飛（發射）回收裝置以及無人機的運輸、儲存和檢測裝置等的統稱。

事實上，無人機要完成任務，除需要飛機及其攜帶的任務設備外，還需要有地面控制設備、數據通信設備、維護設備，以及指揮控制和必要的操作、維護人員等，較大型的無人機還需要專門的發射/回收裝置。所以說，完整意義上的無人機應稱為無人機系統(unmanned AeriaI system，UAS)。

基本介紹

• 中文名：無人機系統
• 外文名：unmannedaerial vehicle system

系統簡介

無人機的通信站既可以建在地面，也可以設在車、船或其他平台上，通過通信站，不但可以獲得無人機所偵察到的信息，而且還可以向無人機發布指令，控制它的飛行，使無人機能夠順利完成任務。無人機的起飛（發射）裝置有多種類型，主要的起飛（發射）方式有地面滑跑起飛、沿導軌發射、空中投放等，有些小型無人機由容器式發射裝置靠容器內的液壓或氣壓動力發射。無人機的回收方式包括自動著陸、降落傘回收和攔截網回收等。不同類型和不同使用環境下的無人機，可選擇不同的系統構成，比如：小型無人機通常採用彈射或火箭發射；而大型無人機則採用起落架或發射車進行發射。

基本結構

無人機系統主要包括飛機機體、飛控系統、數據鏈系統、發射回收系統、電源系統等。飛控系統又稱為飛行管理與控制系統，相當於無人機系統的“心臟”部分，對無人機的穩定性、數據傳輸的可靠性、精確度、實時性等都有重要影響，對其飛行性能起決定性的作用；數據鏈系統可以保證對遙控指令的準確傳輸，以及無人機接收、傳送信息的實時性和可靠性，以保證信息反饋的及時有效性和順利、準確的完成任務。發射回收系統保證無人機順利升空以達到安全的高度和速度飛行，並在執行完任務後從天空安全回落到地面。

無人機是一種自帶動力的、無線電遙控或自主飛行的、能執行多種任務並能多次使用的無人駕駛飛行器。要實現無人機的自主飛行、順利完成指定任務，其飛行控制、導航與制導是最關鍵的技術。

無人機自動飛行控制系統的基本任務是當無人機在空中受到干擾時保持飛機姿態與航跡的穩定，以及按地面無線傳輸指令的要求，改變飛機姿態與航跡，並完成導航計算、遙測數據傳送、任務控制與管理等。無人機導航系統的基本任務是控制無人機按照預定的任務航路飛行。實現導航的基本條件是必須能夠確定無人機飛行的實時位置和速度等相關參數信息。制導系統的基本任務是確定無人機與目標的相對位置，操縱無人機飛行，在一定的準確度下，引導無人機沿預定的軌跡飛向目標。對於無人機來說，在自動飛行控制系統的基礎上，導航、制導和飛控系統之間是相互聯繫的。

系統組成

隨著無人機性能的不斷發展和完善，能夠執行複雜任務的無人機系統包括以下各個分系統：

(1)無人飛行器分系統：機體、動力裝置、飛行控制與管理設備等；

(2)任務設備分系統：戰場偵察校射設備、電子對抗設備、通信中繼設備、攻擊任務設備、電子技術偵察設備、核生化探測設備、戰場測量設備、靶標設備等；

(3)測控與信息傳輸分系統：無線電遙控/遙測設備、信息傳輸設備、中繼轉發設備等；

(4)指揮控制分系統：飛行操縱與管理設備、綜合顯示設備、地圖與飛行航跡顯示設備、任務規劃設備、記錄與回放設備、情報處理與通信設備、其他情報和通信信息接口等；

(5)發射與回收分系統：與發射(起飛)和回收(著陸)有關的設備或裝置，如發射車、發射箱、助推器、起落架、回收傘、攔阻網等；

(6)保障與維修分系統：基層級保障維修設備，基地級保障維修設備等。

無人飛行器分系統是執行任務的載體，它攜帶遙控遙測設備和任務設備，到達目標區域完成要求的任務。測控與信息傳輸分系統通過上行信道，實現對無人機的遙控；通過下行信道，完成對無人機狀態參數的遙測．並傳回偵察獲取的情報信息。任務設備分系統完成要求的偵察、校射、電子對抗、通信中繼、對目標的攻擊和靶機等任務。指揮控制分系統完成指揮、作戰計畫制定、任務數據載入、無人機地面和空中工作狀態監視和操縱控制，以及飛行參數和情報數據記錄等任務。發射與回收分系統完成無人機的發射(起飛)和回收(著陸)任務。保障與維修分系統主要完成系統的日常維護，以及無人機的狀態測試和維修等任務。

主要分類

無人機的飛速發展，形成了種類繁多、形態各異、豐富多彩的現代無人機家族，而且新概念還在不斷湧現，創新的廣度和深度也在不斷加大，所以對於無人機的分類尚無統一、明確的標準。傳統的分類方法中有按重量、大小分類的，也有按照航程、航時分類的，或是按照用途、飛行方式、飛行速度等分類的。本書將已有的各種分類方法整理、歸納如下，並嘗試分析每種分類方法的局限。

按照用途分類

按照無人機所能擔負的任務或功用分類，是一種最容易理解的分類。根據無人機所能承擔的任務，可將無人機分為靶機、無人偵察機、通信中繼無人機、誘餌(假目標)無人機、火炮校射無人機、反輻射無人機、電子干擾無人機、特種無人機、對地攻擊無人機、無人作戰飛機等。這種分類方法突出的是無人機的任務特性。對於很多實際的無人機裝備來說，往往存在著利用相同的無人機平台搭載不同的任務載荷而成為另一種類無人機的問題。

按照飛行平台的大小重量分類

按照飛行平台的大小重量可以將無人機分為大型、中型、小型和微型無人機。其中，起飛重量500kg以上的稱為大型無人機，200～500kg之間的稱為中型無人機，小於200kg的稱為小型無人機。這種分類的最大局限在於難以適應無人機裝備的最新發展。隨著現代無人機技術的快速發展，一些大型無人機的起飛重量已達數噸以上，而一些仍被視作中小型戰術無人機的起飛重量也突破了500kg的限制。另外，對於微型無人機，美國國防高級研究計畫局(DARPA)的定義是翼展在15cm以下的無人機。微型無人機的誕生引發了一系列關於微型無人機飛行機理、自主控制、制導導航、任務載荷、作戰使用等方面的新問題。

按飛行方式分類

按照無人機的飛行方式或飛行原理可將無人機分為固定翼無人機、旋翼無人機、撲翼無人機、動力飛艇、臨近空間無人機、空天無人機等。其中的新概念是“撲翼無人機”，它是像昆蟲和鳥一樣通過拍打、撲動機翼來產生升力以進行飛行的一種飛行器，更適合於微小型飛行器。這種分類的局限主要在於僅突出了平台的飛行原理，而不能反映使用方面的特性要求。另外，微型的固定翼無人機與稍大一些的無人機的飛行機理也有較大差別。臨近空間無人機是指在臨近空問飛行和完成任務的無人機，由於臨近空間空氣稀薄，無人機在其中巡航飛行必須採用新的飛行機理。空天無人機則是可在航空空間與航天空間跨越飛行的無人機，其飛行機理體現了航空航天技術的融合創新。

性能指標

(1)航程：衡量無人機作戰距離的重要指標。與無人機的翼型、結構、動力裝置等有關。另外，美軍已經在研究無人機空中加油技術，以增加無人機的航程。

(2)續航時間：衡量無人機任務持續性的重要指標。不同類型的無人機系統，對續航時間的要求是相同的。飛機耗盡其可用燃料所能持續飛行的時間稱為最大續航時間。

(3)升限：飛機能維持平飛的最大飛行高度叫升限，分為理論升限和實用升限。飛行高度對於軍用航空器來說，是保證作戰任務完成的重要指標。

(4)飛行速度：飛行速度是衡量無人機飛行能力，甚至是突防、攻擊性能的重要數據，包括巡航速度和最大速度。巡航速度是指飛機在巡航狀態下的平飛速度，一般是最大速度的70%～80%。

(5)爬升率：在一定飛行重量和發動機工作狀態下，飛機在單位時問內上升的高度。也可用爬升到某高度耗用掉多少時間來表示。

發展規模

2018年11月6日，據中國航空工業集團有限公司發布的《無人機系統發展白皮書（2018）》顯示，全球無人機系統產業投資規模比20年前增長了30倍，全球年產值約150億美元。未來十年，產值累計超過4000億美元，預計將帶動萬億美元級的產業配套拓展和創新服務市場。