无人机系统

无人机及其控制与管理设备

无人机及与其配套的通信站、起飞（发射）回收装置以及无人机的运输、储存和检测装置等的统称。

系统简介

无人机的通信站既可以建在地面，也可以设在车、船或其他平台上，通过通信站，不但可以获得无人机所侦察到的信息，而且还可以向无人机发布指令，控制它的飞行，使无人机能够顺利完成任务。无人机的起飞（发射）装置有多种类型，主要的起飞（发射）方式有地面滑跑起飞、沿导轨发射、空中投放等，有些小型无人机由容器式发射装置靠容器内的液压或气压动力发射。无人机的回收方式包括自动着陆、降落伞回收和拦截网回收等。不同类型和不同使用环境下的无人机，可选择不同的系统构成，比如：小型无人机通常采用弹射或火箭发射；而大型无人机则采用起落架或发射车进行发射。

基本结构

无人机系统主要包括飞机机体、飞控系统、数据链系统、发射回收系统、电源系统等。飞控系统又称为飞行管理与控制系统，相当于无人机系统的“心脏”部分，对无人机的稳定性、数据传输的可靠性、精确度、实时性等都有重要影响，对其飞行性能起决定性的作用；数据链系统可以保证对遥控指令的准确传输，以及无人机接收、发送信息的实时性和可靠性，以保证信息反馈的及时有效性和顺利、准确的完成任务。发射回收系统保证无人机顺利升空以达到安全的高度和速度飞行，并在执行完任务后从天空安全回落到地面。

无人机是一种自带动力的、无线电遥控或自主飞行的、能执行多种任务并能多次使用的无人驾驶飞行器。要实现无人机的自主飞行、顺利完成指定任务，其飞行控制、导航与制导是最关键的技术。

无人机自动飞行控制系统的基本任务是当无人机在空中受到干扰时保持飞机姿态与航迹的稳定，以及按地面无线传输指令的要求，改变飞机姿态与航迹，并完成导航计算、遥测数据传送、任务控制与管理等。无人机导航系统的基本任务是控制无人机按照预定的任务航路飞行。实现导航的基本条件是必须能够确定无人机飞行的实时位置和速度等相关参数信息。制导系统的基本任务是确定无人机与目标的相对位置，操纵无人机飞行，在一定的准确度下，引导无人机沿预定的轨迹飞向目标。对于无人机来说，在自动飞行控制系统的基础上，导航、制导和飞控系统之间是相互联系的。

系统组成

随着无人机性能的不断发展和完善，能够执行复杂任务的无人机系统包括以下各个分系统：

(1)无人飞行器分系统：机体、动力装置、飞行控制与管理设备等；

(2)任务设备分系统：战场侦察校射设备、电子对抗设备、通信中继设备、攻击任务设备、电子技术侦察设备、核生化探测设备、战场测量设备、靶标设备等；

(3)测控与信息传输分系统：无线电遥控/遥测设备、信息传输设备、中继转发设备等；

(4)指挥控制分系统：飞行操纵与管理设备、综合显示设备、地图与飞行航迹显示设备、任务规划设备、记录与回放设备、情报处理与通信设备、其他情报和通信信息接口等；

(5)发射与回收分系统：与发射(起飞)和回收(着陆)有关的设备或装置，如发射车、发射箱、助推器、起落架、回收伞、拦阻网等；

(6)保障与维修分系统：基层级保障维修设备，基地级保障维修设备等。

无人飞行器分系统是执行任务的载体，它携带遥控遥测设备和任务设备，到达目标区域完成要求的任务。测控与信息传输分系统通过上行信道，实现对无人机的遥控；通过下行信道，完成对无人机状态参数的遥测．并传回侦察获取的情报信息。任务设备分系统完成要求的侦察、校射、电子对抗、通信中继、对目标的攻击和靶机等任务。指挥控制分系统完成指挥、作战计划制定、任务数据加载、无人机地面和空中工作状态监视和操纵控制，以及飞行参数和情报数据记录等任务。发射与回收分系统完成无人机的发射(起飞)和回收(着陆)任务。保障与维修分系统主要完成系统的日常维护，以及无人机的状态测试和维修等任务。

主要分类

无人机的飞速发展，形成了种类繁多、形态各异、丰富多彩的现代无人机家族，而且新概念还在不断涌现，创新的广度和深度也在不断加大，所以对于无人机的分类尚无统一、明确的标准。传统的分类方法中有按重量、大小分类的，也有按照航程、航时分类的，或是按照用途、飞行方式、飞行速度等分类的。本书将已有的各种分类方法整理、归纳如下，并尝试分析每种分类方法的局限。

按照用途分类

按照无人机所能担负的任务或功用分类，是一种最容易理解的分类。根据无人机所能承担的任务，可将无人机分为靶机、无人侦察机、通信中继无人机、诱饵(假目标)无人机、火炮校射无人机、反辐射无人机、电子干扰无人机、特种无人机、对地攻击无人机、无人作战飞机等。这种分类方法突出的是无人机的任务特性。对于很多实际的无人机装备来说，往往存在着利用相同的无人机平台搭载不同的任务载荷而成为另一种类无人机的问题。

按照飞行平台的大小重量分类

按照飞行平台的大小重量可以将无人机分为大型、中型、小型和微型无人机。其中，起飞重量500kg以上的称为大型无人机，200～500kg之间的称为中型无人机，小于200kg的称为小型无人机。这种分类的最大局限在于难以适应无人机装备的最新发展。随着现代无人机技术的快速发展，一些大型无人机的起飞重量已达数吨以上，而一些仍被视作中小型战术无人机的起飞重量也突破了500kg的限制。另外，对于微型无人机，美国国防高级研究计划局(DARPA)的定义是翼展在15cm以下的无人机。微型无人机的诞生引发了一系列关于微型无人机飞行机理、自主控制、制导导航、任务载荷、作战使用等方面的新问题。

按飞行方式分类

按照无人机的飞行方式或飞行原理可将无人机分为固定翼无人机、旋翼无人机、扑翼无人机、动力飞艇、临近空间无人机、空天无人机等。其中的新概念是“扑翼无人机”，它是像昆虫和鸟一样通过拍打、扑动机翼来产生升力以进行飞行的一种飞行器，更适合于微小型飞行器。这种分类的局限主要在于仅突出了平台的飞行原理，而不能反映使用方面的特性要求。另外，微型的固定翼无人机与稍大一些的无人机的飞行机理也有较大差别。临近空间无人机是指在临近空问飞行和完成任务的无人机，由于临近空间空气稀薄，无人机在其中巡航飞行必须采用新的飞行机理。空天无人机则是可在航空空间与航天空间跨越飞行的无人机，其飞行机理体现了航空航天技术的融合创新。

性能指标

(1)航程：衡量无人机作战距离的重要指标。与无人机的翼型、结构、动力装置等有关。另外，美军已经在研究无人机空中加油技术，以增加无人机的航程。

(2)续航时间：衡量无人机任务持续性的重要指标。不同类型的无人机系统，对续航时间的要求是相同的。飞机耗尽其可用燃料所能持续飞行的时间称为最大续航时间。

(3)升限：飞机能维持平飞的最大飞行高度叫升限，分为理论升限和实用升限。飞行高度对于军用航空器来说，是保证作战任务完成的重要指标。

(4)飞行速度：飞行速度是衡量无人机飞行能力，甚至是突防、攻击性能的重要数据，包括巡航速度和最大速度。巡航速度是指飞机在巡航状态下的平飞速度，一般是最大速度的70%～80%。

(5)爬升率：在一定飞行重量和发动机工作状态下，飞机在单位时问内上升的高度。也可用爬升到某高度耗用掉多少时间来表示。

发展规模

2018年11月6日，据中国航空工业集团有限公司发布的《无人机系统发展白皮书（2018）》显示，全球无人机系统产业投资规模比20年前增长了30倍，全球年产值约150亿美元。未来十年，产值累计超过4000亿美元，预计将带动万亿美元级的产业配套拓展和创新服务市场。

实际应用

2024年12月，云南省首个无人机系统，在昭通投用。昭通消防的无人机系统首次参与到一线救援中，凭借直线飞行优势，仅用1分钟便直达距离2.3公里的灾情现场上空，比当日出动的消防车辆缩短了6分钟时间。

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