无人机发展与无人机技术

黄智

[摘    要]当前，在航空领域中，计算机技术、电子技术以及信息技术的应用日益广泛，再加上现代战争的需求，不断扩展和提高了

无人机的应用性能与范围。文章主要分析无人机的发展现状，对无人机技术展开探讨，阐述无人机技术的发展趋势，以供参考。

[关键词]无人机;发展现状;技术

[中图分类号]V279 [文献标志码]A [文章编号]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

无人机是无人驾驶飞机的简称，主要是指借助自备的程序控制装置以及无线电遥控设备操纵的不载人飞机。无人机上没有驾驶舱，但对程序控制装置以及自动驾驶仪等设备进行了安装。当前，无人机在空中侦察、电子干扰、反潜、通信、监视等领域中得到了广泛运用。舰艇、地面或母机遥控站人员借助雷达等设备，对其展开数字传输、遥测、定位、跟踪。和其他武器相比，无人机具有更多的优点，如可重复使用、設计灵活等。本文主要分析了无人机的发展现状和相关技术。

1 无人机系统的组成和特点

1.1 系统组成

无人机的主要构成部分有电源系统、回收系统、发射系统、数据链系统、飞控系统、飞机机体^[1]。飞行管理和控制系统简称为飞控系统，主要对无人机控制和飞行予以负责，是无人机最重要的组成部分，直接影响着采集数据和传输的完整性、无人机飞行的稳定性。数据链系统可以准确接收遥控指令和第一时间对相应信息进行反馈。发射、回收系统可以确保无人机起飞和飞行的顺利性，同时在将相关要求任务完成后，顺利返回地面，确保无人机可以再次使用。

1.2 无人机系统特点

①无人机具有重量轻、体积小的特点，确保其飞行灵活性以及速度的提升^[2]。②无人机的电源系统，为无人机在多载荷情况下，长时间、长距离的续航提供了保障。相较于传统有飞行员驾驶的飞机，因为无人机无需对驾驶舱进行设置，因此装载相应设备以及燃料的空间更大，工作效率更加理想，促使无人机工作续航时间有效延长。同时无需对驾驶员的身体情况进行考虑，可以展开具有较强复杂性或危险性的任务。③无人机体型小，机身具有较强的灵活性。在传统雷达监测扫描情况下，运用特殊材质制作的无人机，隐身性能较高，同时造价较低，可以规模生产。④无人机主要借助远程指令进行操作，具有加强的自主控制能力，可以对诸多具有较高危险性的任务进行远程操作，使不必要的人员伤亡率显著降低，促使安全性显著增强。

2 无人机发展现状

2.1 发展势头迅猛

当前，无人机技术得到了迅猛发展，针对民用方面而言，我国民用无人机在12个月之内的交易数量增长率始终保持在30%以上。而在产业规模方面，无人机的规模显著扩大。因为本身的需求越来越高，在高技术领域逐渐得到了广泛应用，同时，无人机技术自身的不断发展也促进了相关行业的良好发展，同时直接影响着整个航空领域。

2.2 技术日趋完善

针对技术水平而言，在数控技术和航空技术的不断发展下，无人机不管是在控制方面，还是在运行方面均有了显著进步。同时不断更新的信息技术，为无人机改进也提供了有利条件。当前的无人机类型多种多样，既有发展较为完善的中小型无人机，同时大型无人机发展也日益迅猛，相对而言可以完成一些具有较强综合性的任务^[3]。而在性能方面，针对无人机最重视的航程而言，均可以长时间飞行，其他性能也与普通飞机的效果越来越接近。所以，针对效果而言，无人机已经朝着完善与体系化方向发展。

2.3 不能完全替代正常机种

当前，无人机技术的发展日趋成熟，且在飞行速度上的发展十分迅猛。但因为无人机自身具有一定的局限性，同时受目前技术水平的限制，因此就算在并行的领域中，无人机也不能替代普通飞机的作用。本身由于控制的原因，很少预设各种状况的出现以及处理方法，所以应变能力较差。此外，无人机需要亟待提升的地方也还很多。无人机在配合协作方面也存在极大的问题，因为远程操作难以将全局充分考虑到，而编码预设本身也不一定可以覆盖全部状况，所以在可以将这些问题有效解决前，还需要不断提高无人机技术。

3 无人机技术

3.1 动力技术

无人机形成两极发展趋势，对无人机的发动机技术要求也越来越高。超长续航时间的大型无人机的长滞空特性，导致其在承载燃油有限的情况下，要求必须具有可靠性更强、油耗低的新型发动机技术使其功能要求得到满足。而在微型无人机的发展中，研究的一大重要内容便是微型动力装置。当前，在诸多正在开发的微型无人机中，动力新概念得到了深入研究和实践。现阶段，无人机使用的发动机主要有太阳能式、转子式、涡轮式、活塞式等^[4]。其中，太阳能式发动机对太阳能进行了有效利用，使无人机的长滞空需要得到了满足，具有较好的发展前景。

3.2 隐身技术

隐身技术主要包括声波隐身、激光隐身、可见光隐身、红外隐身、雷达隐身等^[5]。借助于对各种新工艺、新材料以及结构隐身设计等技术的综合应用，将无人机红外辐射特征、雷达反射面积和其他声、电、光探测的显著可探测特征有效降低，从而最大化控制无人机被干扰、跟踪、识别、打击和发现的概率以及无人机失事率。利用先进的隐身材料促进无人机隐身性能增强。比如，石墨合成材料可以对多种波长的微波进行吸收，促使无人机被雷达探测到的概率降低;运用等离子体等隐身材料，可以使微波和光电等多种综合传感器顺利实现隐身的目的;将吸收特定波长红外光的涂层涂在无人机表面，把防红外辐射制剂注入到发动机燃料中，可以使无人机红外隐身的目标顺利实现，促使得被红外探测系统发现的概率大大降低。

3.3 发射、回收技术

以发射点位置进行区分，发射系统主要包括水（舰）上发射、陆（冰或雪）上发射、空中发射。空中发射，即母机投放，也就是由母机运到空中指定定位置后展开点火投放，以促进无人机使用寿命提高，最大化控制伤亡率。但对母机的设计提出了较高的要求，同时应用的环境局限性较强;陆上发射又可按照发射方式分成垂直起飞、滑跑车起飞、起落架起飞、发射架发射等。根据回收地点可以把回收分成水上或舰上回收、陆上回收、空中回收;根据回收方式可以分为两类，即遥控降落回收和自主降落回收;根据回收系统可分成滑跑降落回收（起落架回收）、伞降回收、回收网回收等诸多类型。其中，自主降落方式要求将定位、降落和返航等程序添加到飞控系统之中，设计较为复杂，但操作难度不大，应用范围较广^[6]。

3.4 飞控和监控技术

飞控和监控技术主要指的是导航、飞控、定位、遥控以及遥测等技术。在无人机发展中，这些技术是极为核心、重要的技术。现代无人机的设计越来越优化，总体朝着模块化、数字化、标准化、智能化和小型化方向发展，所以系统的精确性、自主性、精确性更强，同时价格更低、维护方便。通用化的无人机公共核心电子组件也将被推出。

数据传输链的可靠和安全问题是遥控、遥测系统十分重要的技术。现阶段，可加密、超高强、可扩频的数据传输系统将逐渐替代经常使用的全向辐射天线宽波束传输系统。今后将加大对多目标控制、中繼传输、多路传输、数据压缩、减小宽带和自调控、自适应、自检、告警等技术的研究力度。

飞控导航系统是一种全数字的自动驾驶仪系统，其主要组成部分有高可靠性传感器、高性能综合软件、机载计算机、INS（惯导）+GPS。智能化控制的无人机，若是有必要，可以实现地形匹配、地形跟踪等新技术。

3.5 总体综合优化设计技术

在无人机的设计中，要将可维护性、可掌控性、目标特性以及空气动力等方面的要求纳入考虑范围，要综合优化设计电磁兼容性、任务系统、飞控系统、电子系统、材料、结构形式以及总体外形等。因为无人机机体小、重量轻，因此必须从飞控系统和气动布局方面入手，展开综合设计，以此使飞机的可操性和稳定性得到保证。同时由于无人机上无驾驶员操控，这便对其自主性、实时调控能力以及自适应性提出了较高的要求。所以，以不同的技术、战术指标要求为基础，机体启动布局设计越来越多样化。不仅有类型风格各不相同的正常布局的无人机，就特定的应用环境，设计者也逐渐开始运用鸭式布局。

4 无人机的发展趋势

从世界各国无人机发展现状和发展趋势来看，其发展方向主要表现在以下几个方面：①智能化趋势。今后成功的民用无人机公司需要对端到端的解决方案，从云基础设施、软硬件到客户定制的整体解决方案予以提供。在确保系统可靠性和安全性的基础上，无人机制造商需要促进其灵活性和能力增强，受客户需求以及市场动态的影响，开发出诸多新功能。②全隐身、长航时趋势。在军事领域中，无人机逐渐朝着更高飞行高度、更长滞空的方向发展，同时借助将变色涂层涂在飞机机身上，让人肉眼难以发现，同时借助复合材料对辐射予以吸收，进而将雷达隐身的目的实现。在微电子技术的不断发展下，无人机也更加集成化，当前甚至已经发明了由碳纤维制作而成的如同苍蝇大小的无人机。③柔性化、通用化趋势。当前的无人机的控制需要事先进行编程，今后在计算机技术的不断发展下，在无人机的系统设计中可以对结构进行优化，把不同功能的不同行动方式预编为各个模块。如此，在使用无人机的时候，只需对不同的模块进行切换便可以了，进而让无人机能够与不同情境、不同任务相适应，做到一机多用。

5 结语

现阶段，无人机市场得到了显著发展，立足于设计、制造、研发等技术领域到操作员培训、无人机租赁等保障、服务、管理领域，可以看出，无人机的发展潜力巨大。相关系统的发展与诸多关键技术息息相关，有了这些关键技术，今后的无人机将会得到更迅猛的发展。同时，无人机关键技术的提升，必定可以降低其成本，今后，无人机将会越来越普遍，在工业巡检、农林植保、民用摄影等方面得到更加广泛的应用。

参考文献

[1] 王海涛，向婷婷.无人机的发展概况和关键技术解析[J].电信快报，2020（12）：13-15+36.

[2] 于海龙，戚丽程.无人机自主控制技术发展与挑战[J].中国新通信，2020，22（2）：112.

[3] 马秀娟，武帅，蔡春伟，等.应用于无人机的无线充电技术研究[J].电机与控制学报，2019，23（8）：1-9.

[4] 晏磊，廖小罕，周成虎，等.中国无人机遥感技术突破与产业发展综述[J].地球信息科学学报，2019，21（4）：476-495.

[5] 郁一帆，王磊.无人机技术发展新动态[J].飞航导弹，2019（2）：34-42.

[6] 樊邦奎，张瑞雨.无人机系统与人工智能[J].武汉大学学报（信息科学版），2017，42（11）：1523-1529.