固定翼无人机|未来战场打击和信息保障的重要角色

2023-08-31
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无人机在现代战争中扮演着越来越重要的角色。根据飞行模式的不同,无人机可以主要分为三种类型:固定翼无人机、旋翼机和扑翼机。相较于固定翼无人机和旋翼机,扑翼机的理论研究尚不成熟,缺乏大规模应用的条件。


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电影《沙丘》中出现的扑翼机


旋翼机通过控制旋翼的转速来调整机身的姿态,它的两大特点是可以实现空中悬停以及垂直起降,因此多见应用于民用领域,如辅助拍照及录像等工作中。

旋翼机的大部分动力被用于维持其平稳姿态,而固定翼无人机主要靠气动外形所产生的升力来对抗自重,所以后者拥有更出色的续航能力。除此以外,固定翼无人机还有速度快、气动效率高以及机动性强等优点,更适合长距离飞行,因此多应用于军事领域。

与有人机类似,大型固定翼无人机的起飞和降落过程一般需要借助跑道。

比较知名的大型固定翼无人机有:
·美国海军的X-47B舰载无人机;
·美国海军的MQ-25黄貂鱼多用途无人机;
·中国的翼龙3、翼龙-10A等翼龙系列无人机;
·中国的以及彩虹5、彩虹7等彩虹系列无人机。

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大型固定翼无人机

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01

X-47B舰载无人机

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02   MQ-25

黄貂鱼无人机


  03

  翼龙3无人机  

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 04

 彩虹5无人机 

小型固定翼无人机的起降方式更为多样化。

除借助跑道外,常见的起飞方式还有手抛起飞、滑轨发射、容器发射和车载起飞等方式,而常见的回收方式除滑跑回收外也包括拦网回收、降落伞回收、气垫回收等方式。

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小型固定翼无人机

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01

 滑轨发射 

  

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02阵列式

容器发射



03   拦网回收 


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04

降落伞回收


通过在小型固定翼无人机上增加旋翼结构,可以实现固定翼无人机的垂直起降。在该类型无人机的起飞和降落过程中,通过控制垂直方向旋翼的转动来调整机体所处的高度,水平方向的旋翼则为飞机提供前进的动力。当飞机在水平方向的速度到达一定值时,便不再需要垂直方向的旋翼提供升力,因此部分无人机将垂直方向的旋翼设计为倾转旋翼,当飞机进入巡航模式时调转旋翼的朝向,从而进一步提高无人机的巡航速度。


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以色列“黑豹”倾转旋翼无人机


固定翼无人机的性能表现与飞行控制系统的设计水平密切相关。

无人机的飞行控制系统主要由三个子系统组成:

·导航系统

·控制系统

·制导系统

 导航系统 可以让无人机获知自身当前所处的位置,目前一般是通过结合绝对位置和相对位置进行组合导航的。绝对位置是通过如GPS、北斗等卫星定位模块获得,而相对位置是通过如陀螺仪等惯性传感元件获得的。

 控制系统 的功能是利用如PID控制、滑模控制等算法来让无人机能稳定迅速地完成自身姿态的调整。

 制导系统 的主要作用是让无人机知道要如何到达目的地,实质工作包括路径规划和曲线优化,路径规划负责无碰撞路线的搜索,而曲线优化负责优化已产生的路线,确保满足飞行约束条件和优化目标。

无人机可以实现更快的飞行速度、更低廉的作战成本,利用无人机逐渐替代有人机作战是大势所趋。有人机/无人机协同、分布式空中作战、集群作战等将会成为未来空中作战的重要形态。





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天权

硕士研究生期间就读于东南大学微惯性仪表与先进导航技术实验室。

主要研究方向涉及XX仪表和XX陀螺,研究产品分别应用于XX装备与XX导航领域,已经发表专利2篇。

现任安徽梦克斯航空科技有限公司研发工程师,主要负责XX项目的研制开发。
主要项目经验:

·主导完成XX装置的研发

·主导完成XX保护伞项目,已批量生产

·主导完成XX平台项目的研制任务


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