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無(wú)人機關(guān)鍵技術(shù)有哪些
無(wú)人機在氣動(dòng)力設計要求、設計理念方面與有人機存在較大差別。有人機氣動(dòng)設計通常以航程、速度作為優(yōu)先優(yōu)化目標，然而無(wú)人機通常以航時(shí)作為優(yōu)先優(yōu)化目標。那么，下面是由小編為大家分享無(wú)人機關(guān)鍵技術(shù)知識，歡迎大家閱讀瀏覽。
1 能源與動(dòng)力技術(shù)
無(wú)人機采用的推進(jìn)系統形式要比有人飛機多，采用的能源與動(dòng)力類(lèi)型各異，包括：傳統的小型渦扇發(fā)動(dòng)機、小型渦噴發(fā)動(dòng)機、小型渦槳發(fā)動(dòng)機、活塞發(fā)動(dòng)機、轉子發(fā)動(dòng)機以及電池組、太陽(yáng)能電池、燃料電池、超燃沖壓發(fā)動(dòng)機、定向能及核同位素等。
不同用途的無(wú)人機對動(dòng)力裝置的要求不同，但都希望動(dòng)力裝置燃油經(jīng)濟性好、重量輕、體積小、可靠性高、成本低、使用維修方便。從經(jīng)濟因素、可靠性等方面考慮，現階段無(wú)人機均采用技術(shù)成熟的活塞、渦扇、渦噴、渦槳發(fā)動(dòng)機或在這些發(fā)動(dòng)機基礎上進(jìn)行適應性改進(jìn)�；钊桨l(fā)動(dòng)機適合于低空低速中小型、長(cháng)航時(shí)無(wú)人機;渦扇、渦槳發(fā)動(dòng)機適合于高空長(cháng)航時(shí)無(wú)人機以及無(wú)人作戰機，這類(lèi)發(fā)動(dòng)機油耗低，發(fā)動(dòng)機尺寸、重量和推力能與無(wú)人機達到較好的匹配;渦噴發(fā)動(dòng)機適合于低成本、短壽命、高機動(dòng)的靶機或自殺攻擊類(lèi)無(wú)人機。
從長(cháng)遠發(fā)展來(lái)看，單純對現有發(fā)動(dòng)機進(jìn)行改型并不能完全滿(mǎn)足無(wú)人機對飛行速度、高速、續航性能等指標的要求，開(kāi)發(fā)適合于無(wú)人機使用的發(fā)動(dòng)機十分必要，尤其是中小推力的大涵道比、小尺寸核心機的渦扇發(fā)動(dòng)機，這類(lèi)發(fā)動(dòng)機將是未來(lái)無(wú)人機動(dòng)力裝置發(fā)展的重點(diǎn)。此外，開(kāi)展太陽(yáng)能、燃料電池、液氫燃料系統等新型能源的應用研究，可為無(wú)人機提供更高效的動(dòng)力源。
2 無(wú)人機平臺技術(shù)
(1)高效氣動(dòng)力技術(shù)。
無(wú)人機在氣動(dòng)力設計要求、設計理念方面與有人機存在較大差別。有人機氣動(dòng)設計通常以航程、速度作為優(yōu)先優(yōu)化目標，然而無(wú)人機通常以航時(shí)作為優(yōu)先優(yōu)化目標。無(wú)人機尺寸小、速度低，存在低雷諾數條件下的高升力、高升阻比、高續航因子設計要求。高效氣動(dòng)力技術(shù)是提高無(wú)人機性能的重要技術(shù)途徑。
(2)隱身技術(shù)。
提高無(wú)人機的生存能力的關(guān)鍵就是降低其可探測性。隨著(zhù)材料、電磁學(xué)、熱力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)等學(xué)科的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的新技術(shù)也將應用于無(wú)人機的隱身設計中，具體包括以下幾個(gè)方面。
外形隱身技術(shù)。采用翼身高度融合的無(wú)尾飛翼布局、內埋式進(jìn)氣道、二維噴管等設計技術(shù)可有效降低雷達反射面積和紅外特征，提高無(wú)人機的隱身能力。
等離子體隱身技術(shù)。理論和試驗研究表明，等離子體技術(shù)是隱身技術(shù)發(fā)展的新方向之一，飛行器上安裝的等離子發(fā)生器所產(chǎn)生的等離子體能對飛行器關(guān)鍵部位進(jìn)行遮擋，并對雷達照射進(jìn)行吸收，從而實(shí)現飛行隱身。目前，這項技術(shù)在研究中暴露出了很多問(wèn)題，仍有待解決。
主動(dòng)隱身技術(shù)。主動(dòng)隱身技術(shù)是根據照射到飛行器上的電磁波頻率、入射方向等，利用機載有源射頻發(fā)射裝置主動(dòng)地發(fā)射與散射回波相位相反、幅度一致的電磁波，實(shí)現與散射回波的對消。目前，主動(dòng)隱身技術(shù)尚處于理論與試驗研究階段，但隨著(zhù)隱身技術(shù)的發(fā)展，特別是飛行器近場(chǎng)散射特性技術(shù)、ESM(電子支援措施) 等技術(shù)的發(fā)展，主動(dòng)有源對消隱身技術(shù)必將成為未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)。
(3)氣動(dòng)彈性技術(shù)。為追求長(cháng)航時(shí)性能，無(wú)人機通常采用大展弦比布局以盡可能提高升阻比(如一些無(wú)人機展弦比達到30以)，采用輕量化機體結構降低飛行重量。但大展弦比布局、輕量化結構與機體強度和剛度要求會(huì )產(chǎn)生突出矛盾。
(4)氣動(dòng)載荷設計技術(shù)。滯空型無(wú)人機一般飛行速度較低、翼載小、升力大，對于同樣強度的陣風(fēng)，無(wú)人機陣風(fēng)載荷比有人機大得多。無(wú)人機結構強度一般需要將陣風(fēng)載荷作為主要的設計工況，而陣風(fēng)載荷大小決定了無(wú)人機結構設計的強度。如果以現有輕型飛機、通用飛機的強度設計標準進(jìn)行無(wú)人機載荷設計，無(wú)人機結構將付出很大的代價(jià)。以輕量化結構為目標，綜合無(wú)人機氣動(dòng)力特性、無(wú)人機飛行控制操縱方式、無(wú)人機設計壽命等因素開(kāi)展無(wú)人機氣動(dòng)載荷設計技術(shù)是提高無(wú)人機綜合性能的重要技術(shù)途徑。
(5)復合材料結構技術(shù)。無(wú)人機以復合材料結構為主，不同類(lèi)型的無(wú)人機對復合材料結構有不同的要求，如大型無(wú)人機主要對大尺寸、全復材結構有較高要求，而小型無(wú)人機對復合材料結構的要求是低成本、快速加工制造、快速修復等。
3 自主控制技術(shù)
根據無(wú)人機自主控制的定義和內涵，無(wú)人機自主控制的關(guān)鍵技術(shù)應該包括態(tài)勢感知技術(shù)、規劃與協(xié)同技術(shù)、自主決策技術(shù)以及執行任務(wù)技術(shù)4個(gè)方面。
(1)態(tài)勢感知技術(shù)。
實(shí)現無(wú)人機自主控制必須不斷發(fā)展態(tài)勢感知技術(shù)，通過(guò)各種信息獲取設備自主地對任務(wù)環(huán)境進(jìn)行建模，包括對三維環(huán)境特征的提取、目標的識別、態(tài)勢的評估等。
(2)規劃與協(xié)同技術(shù)。
規劃與協(xié)同技術(shù)涉及兩個(gè)方面的技術(shù)：路徑規劃和協(xié)同控制。這兩個(gè)方面相互依托，互相聯(lián)系。
無(wú)人機路徑規劃與重規劃能力是無(wú)人機自主控制系統必須具有的，即系統可以根據探測到的態(tài)勢變化，實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)地規劃、修改系統的任務(wù)路徑，自動(dòng)生成完成任務(wù)的可行飛行軌跡。自主飛行無(wú)人機典型的規劃問(wèn)題是如何有效、經(jīng)濟地避開(kāi)威脅，防止碰撞，完成任務(wù)目標。
未來(lái)無(wú)人機的工作模式包括無(wú)人機單機行動(dòng)和多機編隊協(xié)同，協(xié)同控制技術(shù)主要包括：優(yōu)化編隊的任務(wù)航線(xiàn)、軌跡的規劃和跟蹤、編隊中不同無(wú)人機間相互的協(xié)調，在兼顧環(huán)境不確定性及自身故障和損傷的情況下實(shí)現重構控制和故障管理等。
(3)自主決策技術(shù)。
對于復雜環(huán)境下工作的無(wú)人機，必然要求具有較強的自主決策能力，以適應未來(lái)的需要。自主決策技術(shù)需要解決的主要問(wèn)題包括：任務(wù)設定、編隊中不同無(wú)人機協(xié)調工作、機群的使命分解等。
(4)執行任務(wù)技術(shù)。
無(wú)人機自主控制發(fā)展的最終目的是使它對環(huán)境和任務(wù)的變化具有快速的反應能力。無(wú)人機自主控制應該具有開(kāi)放的平臺結構，并面向任務(wù)、面向效能包含最大的可拓展性。先進(jìn)的無(wú)人機自主控制應當提供編隊飛行、多機協(xié)同執行任務(wù)的能力。
4 網(wǎng)絡(luò )化通信技術(shù)
目前的無(wú)人機系統作為相對獨立的系統只在局域使用，未來(lái)的戰場(chǎng)在同一空域將充斥著(zhù)各種功能、各種類(lèi)型的無(wú)人機與戰斗機、直升機。無(wú)人機之間、無(wú)人機與有人機之間、無(wú)人機與地面作戰系統必須進(jìn)行有機協(xié)調，使無(wú)人機都成為“全球信息柵格”的一個(gè)節點(diǎn)，實(shí)現無(wú)人機與其他無(wú)人機或指揮控制系統之間的互聯(lián)、互通、互操作。
針對無(wú)人機集群作戰、協(xié)同作戰以及網(wǎng)絡(luò )化作戰的應用需求，應突破無(wú)線(xiàn)寬帶分布式動(dòng)態(tài)多址接入、實(shí)時(shí)魯棒的寬帶傳輸、數據鏈網(wǎng)絡(luò )頑存等關(guān)鍵技術(shù)，構建無(wú)人機集群數據鏈自適應網(wǎng)絡(luò )體系，為實(shí)現實(shí)時(shí)、寬帶、安全的無(wú)人機集群數據鏈提供技術(shù)支撐。
針對無(wú)人機寬帶網(wǎng)絡(luò )多跳中繼動(dòng)態(tài)變化、節點(diǎn)容量受限問(wèn)題，需要將網(wǎng)絡(luò )編碼技術(shù)與路由技術(shù)相結合，通過(guò)選擇編碼機會(huì )最大的路徑進(jìn)行傳輸、優(yōu)化基于網(wǎng)絡(luò )編碼的節點(diǎn)接入策略、多跳網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)間信息交換傳輸策略，在不增加時(shí)延的情況下提高網(wǎng)絡(luò )吞吐量，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的大容量傳輸。
5 多任務(wù)載荷一體化、平臺/任務(wù)載荷一體化技術(shù)
有效載荷是無(wú)人機執行偵察、監視、電子對抗、打擊、戰效評估任務(wù)的關(guān)鍵因素，應用于無(wú)人機的有效載荷包括通用傳感器(光電、雷達、信號、氣象、生化)、武器、貨物( 傳單、補給品)等。無(wú)人機系統作戰效能不僅僅對任務(wù)載荷本身性能有較高的要求，而且必須滿(mǎn)足無(wú)人機尺寸、重量、功耗、隱身等裝機要素約束以及成本要求。隨著(zhù)電子、通信、計算機等技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)人機的傳感器技術(shù)發(fā)展主要表現在以下幾個(gè)方面。
多光譜/超光譜探測技術(shù)。該技術(shù)可探測可見(jiàn)光和紅外區域的幾十個(gè)甚至幾百個(gè)頻段，它利用檢測低反差目標的雜波抑制和光譜識別可以降低誤判率，極大提高了目標識別和探測的準確性，常用于探測隱蔽或普通偽裝的目標。
先進(jìn)的合成孔徑雷達技術(shù)。相對于光電/紅外探測系統，合成孔徑雷達能在夜間以及能見(jiàn)度低的惡劣天氣條件下工作，以高分辨率進(jìn)行大范圍成像偵察，但其設備重量和功耗均較大，只適合于大型無(wú)人機裝載使用。隨著(zhù)輕型天線(xiàn)和緊湊信號處理裝置等技術(shù)的進(jìn)步，合成孔徑雷達有向小型化發(fā)展的趨勢，并可裝備于中小型的戰術(shù)無(wú)人機。
激光雷達技術(shù)。激光雷達具有分辨率高、隱蔽性好、低空探測性能好、體積小、重量輕等顯著(zhù)優(yōu)勢，不但可以探測“樹(shù)下目標”，還可以對目標進(jìn)行分類(lèi)，為指揮人員提供精確的目標信息。將激光雷達技術(shù)與無(wú)人機相結合，必將發(fā)揮更大的作用。然而當遇到大雨、濃霧、濃煙等惡劣天氣時(shí)，激光衰減急劇加大，而且大氣環(huán)流還會(huì )導致激光光束發(fā)生畸變、抖動(dòng)，直接影響激光雷達的測量精度。
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