黃智

[摘? ? 要]當前，在航空領(lǐng)域中，計算機技術(shù)、電子技術(shù)以及信息技術(shù)的應用日益廣泛，再加上現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需求，不斷擴展和提高了

無人機的應用性能與范圍。文章主要分析無人機的發(fā)展現(xiàn)狀，對無人機技術(shù)展開探討，闡述無人機技術(shù)的發(fā)展趨勢，以供參考。

[關(guān)鍵詞]無人機;發(fā)展現(xiàn)狀;技術(shù)

[中圖分類號]V279 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）07–00–02

UAV Development and UAV Technology

Huang Zhi

[Abstract]At present， in the aviation field， the application of computer technology， electronic technology， and information technology is increasingly widespread， coupled with the needs of modern warfare， continuously expanding and improving the application performance and scope of UAVs. In this regard， the article mainly analyzes the development status of unmanned aerial vehicles， while discussing the technology of unmanned aerial vehicles， and finally expounds the development trend of unmanned aerial vehicles for reference.

[Keywords]UAV; development status; technology

無人機是無人駕駛飛機的簡稱，主要是指借助自備的程序控制裝置以及無線電遙控設(shè)備操縱的不載人飛機。無人機上沒有駕駛艙，但對程序控制裝置以及自動駕駛儀等設(shè)備進行了安裝。當前，無人機在空中偵察、電子干擾、反潛、通信、監(jiān)視等領(lǐng)域中得到了廣泛運用。艦艇、地面或母機遙控站人員借助雷達等設(shè)備，對其展開數(shù)字傳輸、遙測、定位、跟蹤。和其他武器相比，無人機具有更多的優(yōu)點，如可重復使用、設(shè)計靈活等。本文主要分析了無人機的發(fā)展現(xiàn)狀和相關(guān)技術(shù)。

1 無人機系統(tǒng)的組成和特點

1.1 系統(tǒng)組成

無人機的主要構(gòu)成部分有電源系統(tǒng)、回收系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、飛機機體^[1]。飛行管理和控制系統(tǒng)簡稱為飛控系統(tǒng)，主要對無人機控制和飛行予以負責，是無人機最重要的組成部分，直接影響著采集數(shù)據(jù)和傳輸?shù)耐暾?、無人機飛行的穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)可以準確接收遙控指令和第一時間對相應信息進行反饋。發(fā)射、回收系統(tǒng)可以確保無人機起飛和飛行的順利性，同時在將相關(guān)要求任務完成后，順利返回地面，確保無人機可以再次使用。

1.2 無人機系統(tǒng)特點

①無人機具有重量輕、體積小的特點，確保其飛行靈活性以及速度的提升^[2]。②無人機的電源系統(tǒng)，為無人機在多載荷情況下，長時間、長距離的續(xù)航提供了保障。相較于傳統(tǒng)有飛行員駕駛的飛機，因為無人機無需對駕駛艙進行設(shè)置，因此裝載相應設(shè)備以及燃料的空間更大，工作效率更加理想，促使無人機工作續(xù)航時間有效延長。同時無需對駕駛員的身體情況進行考慮，可以展開具有較強復雜性或危險性的任務。③無人機體型小，機身具有較強的靈活性。在傳統(tǒng)雷達監(jiān)測掃描情況下，運用特殊材質(zhì)制作的無人機，隱身性能較高，同時造價較低，可以規(guī)模生產(chǎn)。④無人機主要借助遠程指令進行操作，具有加強的自主控制能力，可以對諸多具有較高危險性的任務進行遠程操作，使不必要的人員傷亡率顯著降低，促使安全性顯著增強。

2 無人機發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 發(fā)展勢頭迅猛

當前，無人機技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，針對民用方面而言，我國民用無人機在12個月之內(nèi)的交易數(shù)量增長率始終保持在30%以上。而在產(chǎn)業(yè)規(guī)模方面，無人機的規(guī)模顯著擴大。因為本身的需求越來越高，在高技術(shù)領(lǐng)域逐漸得到了廣泛應用，同時，無人機技術(shù)自身的不斷發(fā)展也促進了相關(guān)行業(yè)的良好發(fā)展，同時直接影響著整個航空領(lǐng)域。

2.2 技術(shù)日趨完善

針對技術(shù)水平而言，在數(shù)控技術(shù)和航空技術(shù)的不斷發(fā)展下，無人機不管是在控制方面，還是在運行方面均有了顯著進步。同時不斷更新的信息技術(shù)，為無人機改進也提供了有利條件。當前的無人機類型多種多樣，既有發(fā)展較為完善的中小型無人機，同時大型無人機發(fā)展也日益迅猛，相對而言可以完成一些具有較強綜合性的任務^[3]。而在性能方面，針對無人機最重視的航程而言，均可以長時間飛行，其他性能也與普通飛機的效果越來越接近。所以，針對效果而言，無人機已經(jīng)朝著完善與體系化方向發(fā)展。

2.3 不能完全替代正常機種

當前，無人機技術(shù)的發(fā)展日趨成熟，且在飛行速度上的發(fā)展十分迅猛。但因為無人機自身具有一定的局限性，同時受目前技術(shù)水平的限制，因此就算在并行的領(lǐng)域中，無人機也不能替代普通飛機的作用。本身由于控制的原因，很少預設(shè)各種狀況的出現(xiàn)以及處理方法，所以應變能力較差。此外，無人機需要亟待提升的地方也還很多。無人機在配合協(xié)作方面也存在極大的問題，因為遠程操作難以將全局充分考慮到，而編碼預設(shè)本身也不一定可以覆蓋全部狀況，所以在可以將這些問題有效解決前，還需要不斷提高無人機技術(shù)。

3 無人機技術(shù)

3.1 動力技術(shù)

無人機形成兩極發(fā)展趨勢，對無人機的發(fā)動機技術(shù)要求也越來越高。超長續(xù)航時間的大型無人機的長滯空特性，導致其在承載燃油有限的情況下，要求必須具有可靠性更強、油耗低的新型發(fā)動機技術(shù)使其功能要求得到滿足。而在微型無人機的發(fā)展中，研究的一大重要內(nèi)容便是微型動力裝置。當前，在諸多正在開發(fā)的微型無人機中，動力新概念得到了深入研究和實踐。現(xiàn)階段，無人機使用的發(fā)動機主要有太陽能式、轉(zhuǎn)子式、渦輪式、活塞式等^[4]。其中，太陽能式發(fā)動機對太陽能進行了有效利用，使無人機的長滯空需要得到了滿足，具有較好的發(fā)展前景。

3.2 隱身技術(shù)

隱身技術(shù)主要包括聲波隱身、激光隱身、可見光隱身、紅外隱身、雷達隱身等^[5]。借助于對各種新工藝、新材料以及結(jié)構(gòu)隱身設(shè)計等技術(shù)的綜合應用，將無人機紅外輻射特征、雷達反射面積和其他聲、電、光探測的顯著可探測特征有效降低，從而最大化控制無人機被干擾、跟蹤、識別、打擊和發(fā)現(xiàn)的概率以及無人機失事率。利用先進的隱身材料促進無人機隱身性能增強。比如，石墨合成材料可以對多種波長的微波進行吸收，促使無人機被雷達探測到的概率降低;運用等離子體等隱身材料，可以使微波和光電等多種綜合傳感器順利實現(xiàn)隱身的目的;將吸收特定波長紅外光的涂層涂在無人機表面，把防紅外輻射制劑注入到發(fā)動機燃料中，可以使無人機紅外隱身的目標順利實現(xiàn)，促使得被紅外探測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的概率大大降低。

3.3 發(fā)射、回收技術(shù)

以發(fā)射點位置進行區(qū)分，發(fā)射系統(tǒng)主要包括水（艦）上發(fā)射、陸（冰或雪）上發(fā)射、空中發(fā)射?？罩邪l(fā)射，即母機投放，也就是由母機運到空中指定定位置后展開點火投放，以促進無人機使用壽命提高，最大化控制傷亡率。但對母機的設(shè)計提出了較高的要求，同時應用的環(huán)境局限性較強;陸上發(fā)射又可按照發(fā)射方式分成垂直起飛、滑跑車起飛、起落架起飛、發(fā)射架發(fā)射等。根據(jù)回收地點可以把回收分成水上或艦上回收、陸上回收、空中回收;根據(jù)回收方式可以分為兩類，即遙控降落回收和自主降落回收;根據(jù)回收系統(tǒng)可分成滑跑降落回收（起落架回收）、傘降回收、回收網(wǎng)回收等諸多類型。其中，自主降落方式要求將定位、降落和返航等程序添加到飛控系統(tǒng)之中，設(shè)計較為復雜，但操作難度不大，應用范圍較廣^[6]。

3.4 飛控和監(jiān)控技術(shù)

飛控和監(jiān)控技術(shù)主要指的是導航、飛控、定位、遙控以及遙測等技術(shù)。在無人機發(fā)展中，這些技術(shù)是極為核心、重要的技術(shù)?，F(xiàn)代無人機的設(shè)計越來越優(yōu)化，總體朝著模塊化、數(shù)字化、標準化、智能化和小型化方向發(fā)展，所以系統(tǒng)的精確性、自主性、精確性更強，同時價格更低、維護方便。通用化的無人機公共核心電子組件也將被推出。

數(shù)據(jù)傳輸鏈的可靠和安全問題是遙控、遙測系統(tǒng)十分重要的技術(shù)。現(xiàn)階段，可加密、超高強、可擴頻的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將逐漸替代經(jīng)常使用的全向輻射天線寬波束傳輸系統(tǒng)。今后將加大對多目標控制、中繼傳輸、多路傳輸、數(shù)據(jù)壓縮、減小寬帶和自調(diào)控、自適應、自檢、告警等技術(shù)的研究力度。

飛控導航系統(tǒng)是一種全數(shù)字的自動駕駛儀系統(tǒng)，其主要組成部分有高可靠性傳感器、高性能綜合軟件、機載計算機、INS（慣導）+GPS。智能化控制的無人機，若是有必要，可以實現(xiàn)地形匹配、地形跟蹤等新技術(shù)。

3.5 總體綜合優(yōu)化設(shè)計技術(shù)

在無人機的設(shè)計中，要將可維護性、可掌控性、目標特性以及空氣動力等方面的要求納入考慮范圍，要綜合優(yōu)化設(shè)計電磁兼容性、任務系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、材料、結(jié)構(gòu)形式以及總體外形等。因為無人機機體小、重量輕，因此必須從飛控系統(tǒng)和氣動布局方面入手，展開綜合設(shè)計，以此使飛機的可操性和穩(wěn)定性得到保證。同時由于無人機上無駕駛員操控，這便對其自主性、實時調(diào)控能力以及自適應性提出了較高的要求。所以，以不同的技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)指標要求為基礎(chǔ)，機體啟動布局設(shè)計越來越多樣化。不僅有類型風格各不相同的正常布局的無人機，就特定的應用環(huán)境，設(shè)計者也逐漸開始運用鴨式布局。

4 無人機的發(fā)展趨勢

從世界各國無人機發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢來看，其發(fā)展方向主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①智能化趨勢。今后成功的民用無人機公司需要對端到端的解決方案，從云基礎(chǔ)設(shè)施、軟硬件到客戶定制的整體解決方案予以提供。在確保系統(tǒng)可靠性和安全性的基礎(chǔ)上，無人機制造商需要促進其靈活性和能力增強，受客戶需求以及市場動態(tài)的影響，開發(fā)出諸多新功能。②全隱身、長航時趨勢。在軍事領(lǐng)域中，無人機逐漸朝著更高飛行高度、更長滯空的方向發(fā)展，同時借助將變色涂層涂在飛機機身上，讓人肉眼難以發(fā)現(xiàn)，同時借助復合材料對輻射予以吸收，進而將雷達隱身的目的實現(xiàn)。在微電子技術(shù)的不斷發(fā)展下，無人機也更加集成化，當前甚至已經(jīng)發(fā)明了由碳纖維制作而成的如同蒼蠅大小的無人機。③柔性化、通用化趨勢。當前的無人機的控制需要事先進行編程，今后在計算機技術(shù)的不斷發(fā)展下，在無人機的系統(tǒng)設(shè)計中可以對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，把不同功能的不同行動方式預編為各個模塊。如此，在使用無人機的時候，只需對不同的模塊進行切換便可以了，進而讓無人機能夠與不同情境、不同任務相適應，做到一機多用。

5 結(jié)語

現(xiàn)階段，無人機市場得到了顯著發(fā)展，立足于設(shè)計、制造、研發(fā)等技術(shù)領(lǐng)域到操作員培訓、無人機租賃等保障、服務、管理領(lǐng)域，可以看出，無人機的發(fā)展?jié)摿薮?。相關(guān)系統(tǒng)的發(fā)展與諸多關(guān)鍵技術(shù)息息相關(guān)，有了這些關(guān)鍵技術(shù)，今后的無人機將會得到更迅猛的發(fā)展。同時，無人機關(guān)鍵技術(shù)的提升，必定可以降低其成本，今后，無人機將會越來越普遍，在工業(yè)巡檢、農(nóng)林植保、民用攝影等方面得到更加廣泛的應用。

參考文獻

[1] 王海濤，向婷婷.無人機的發(fā)展概況和關(guān)鍵技術(shù)解析[J].電信快報，2020（12）：13-15+36.

[2] 于海龍，戚麗程.無人機自主控制技術(shù)發(fā)展與挑戰(zhàn)[J].中國新通信，2020，22（2）：112.

[3] 馬秀娟，武帥，蔡春偉，等.應用于無人機的無線充電技術(shù)研究[J].電機與控制學報，2019，23（8）：1-9.

[4] 晏磊，廖小罕，周成虎，等.中國無人機遙感技術(shù)突破與產(chǎn)業(yè)發(fā)展綜述[J].地球信息科學學報，2019，21（4）：476-495.

[5] 郁一帆，王磊.無人機技術(shù)發(fā)展新動態(tài)[J].飛航導彈，2019（2）：34-42.

[6] 樊邦奎，張瑞雨.無人機系統(tǒng)與人工智能[J].武漢大學學報（信息科學版），2017，42（11）：1523-1529.