鉅大LARGE | 點擊量：1588次 | 2021年04月13日
無人機到底有什么關鍵技術呢？
各種類型的無人機性能各異、功能紛呈，具體的關鍵技術也千差萬別，這正是無人機作為一種新型裝備蓬勃發(fā)展的重要特色所在。無人機研制周期相對較短，研制經(jīng)費較省，使用風險較低，各種新技術、新材料可大量應用于新型無人機的發(fā)展，各種關鍵技術也得到高度重視。在信息化、網(wǎng)絡化、體系化背景下，無人機的發(fā)展將更加突飛猛進。
目前在全世界范圍內(nèi)已掀起了無人機的研制熱潮，全球共有57個國家研制和發(fā)展無人機，種類達1000多種，其中已成為無人機產(chǎn)品的有400多種。
研制無人機的公司重要是諾斯羅普格魯曼公司、通用原子特種系統(tǒng)公司、特種環(huán)境公司以及美國飛機軍械有限公司，典型產(chǎn)品包括掃描鷹、影子、捕食者、死神、全球鷹、RQ-170等。
捕食者無人機
全球鷹無人機
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
RQ-180無人機
縱覽國外無人機，其發(fā)展呈現(xiàn)出以下重要特點：
（1）大/中/小/微型、遠/中/近程、高/中/低空各種類型無人機全譜系全面發(fā)展。
（2）無人機型號系列化發(fā)展。為滿足不同客戶需求或為盡快顯著提高戰(zhàn)術技術性能，多采用系列化改進改型。
（3）采取以任務為牽引、平臺為核心的發(fā)展模式。
（4）無人機自主化水平有待提高。
國外無人機發(fā)展趨勢
（1）中小型無人機仍將占有重要的位置。
（2）無人特種飛機發(fā)展迅猛。
（3）用于偵察監(jiān)視的高空長航時無人機需求旺盛。
（4）飛翼布局無人機是高端無人機發(fā)展的重要方向。
（5）臨近空間超高速無人機將作為重要突防裝備進行大力發(fā)展。
（6）近中程多用途無人直升機成為新的熱點，將成為無人機大家族中不可或缺的重要組成部分。
（7）無人機系統(tǒng)技術全面協(xié)調(diào)發(fā)展。
無人機關鍵技術及發(fā)展預測
1能源與動力技術
無人機采用的推進系統(tǒng)形式要比有人飛機多，采用的能源與動力類型各異，包括：傳統(tǒng)的小型渦扇發(fā)動機、小型渦噴發(fā)動機、小型渦槳發(fā)動機、活塞發(fā)動機、轉(zhuǎn)子發(fā)動機以及電池組、太陽能電池、燃料動力電池、超燃沖壓發(fā)動機、定向能及核同位素等。
不同用途的無人機對動力裝置的要求不同，但都希望動力裝置燃油經(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(xiàn)階段無人機均采用技術成熟的活塞、渦扇、渦噴、渦槳發(fā)動機或在這些發(fā)動機基礎上進行適應性改進。
活塞式發(fā)動機適合于低空低速中小型、長航時無人機；
渦扇、渦槳發(fā)動機適合于高空長航時無人機以及無人特種機，這類發(fā)動機油耗低，發(fā)動機尺寸、重量和推力能與無人機達到較好的匹配；
渦噴發(fā)動機適合于低成本、短壽命、高機動的靶機或自殺攻擊類無人機。
從長遠發(fā)展來看，單純對現(xiàn)有發(fā)動機進行改型并不能完全滿足無人機對飛行速度、高速、續(xù)航性能等指標的要求，開發(fā)適合于無人機使用的發(fā)動機十分必要，尤其是中小推力的大涵道比、小尺寸核心機的渦扇發(fā)動機，這類發(fā)動機將是未來無人機動力裝置發(fā)展的重點。此外，開展太陽能、燃料動力電池、液氫燃料系統(tǒng)等新型能源的應用研究，可為無人機供應更高效的動力源。
太陽能無人機
2無人機平臺技術
高效氣動力技術
無人機在氣動力設計要求、設計理念方面與有人機存在較大差別。有人機氣動設計通常以航程、速度作為優(yōu)先優(yōu)化目標，然而無人機通常以航時作為優(yōu)先優(yōu)化目標。無人機尺寸小、速度低，存在低雷諾數(shù)條件下的高升力、高升阻比、高續(xù)航因子設計要求。高效氣動力技術是提高無人機性能的重要技術途徑。
隱身技術
提高無人機的生存能力的關鍵就是降低其可探測性。隨著材料、電磁學、熱力學、空氣動力學等學科的不斷發(fā)展，越來越多的新技術也將應用于無人機的隱身設計中，具體包括以下幾個方面。
外形隱身技術。采用翼身高度融合的無尾飛翼布局、內(nèi)埋式進氣道、二維噴管等設計技術可有效降低特種反射面積和紅外特點，提高無人機的隱身能力。
等離子體隱身技術。理論和試驗研究表明，等離子體技術是隱身技術發(fā)展的新方向之一，飛行器上安裝的等離子發(fā)生器所出現(xiàn)的等離子體能對飛行器關鍵部位進行遮擋，并對特種照射進行吸收，從而實現(xiàn)飛行器隱身。目前，這項技術在研究中暴露出了很多問題，仍有待解決。
主動隱身技術。主動隱身技術是根據(jù)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)射裝置主動地發(fā)射與散射回波相位相反、幅度一致的電磁波，實現(xiàn)與散射回波的對消。目前，主動隱身技術尚處于理論與試驗研究階段，但隨著隱身技術的發(fā)展，特別是飛行器近場散射特性技術、ESM(電子支援措施)等技術的發(fā)展，主動有源對消隱身技術必將成為未來發(fā)展的重點。
氣動彈性技術
為追求長航時性能，無人機通常采用大展弦比布局以盡可能提高升阻比（如一些無人機展弦比達到30以上），采用輕量化機體結(jié)構降低飛行重量。但大展弦比布局、輕量化結(jié)構與機體強度和剛度要求會出現(xiàn)突出矛盾。
氣動載荷設計技術
滯空型無人機一般飛行速度較低、翼載小、升力大，關于同樣強度的陣風，無人機陣風載荷比有人機大得多。無人機結(jié)構強度一般要將陣風載荷作為重要的設計工況，而陣風載荷大小決定了無人機結(jié)構設計的強度。假如以現(xiàn)有輕型飛機、通用飛機的強度設計標準進行無人機載荷設計，無人機結(jié)構將付出很大的代價。以輕量化結(jié)構為目標，綜合無人機氣動力特性、無人機飛行控制操縱方式、無人機設計壽命等因素開展無人機氣動載荷設計技術是提高無人機綜合性能的重要技術途徑。
復合材料結(jié)構技術
無人機以復合材料結(jié)構為主，不同類型的無人機對復合材料結(jié)構有不同的要求，如大型無人機重要對大尺寸、全復材結(jié)構有較高要求，而小型無人機對復合材料結(jié)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
態(tài)勢感知技術
實現(xiàn)無人機自主控制必須不斷發(fā)展態(tài)勢感知技術，通過各種信息獲取設備自主地對任務環(huán)境進行建模，包括對三維環(huán)境特點的提取、目標的識別、態(tài)勢的評估等。
規(guī)劃與協(xié)同技術
規(guī)劃與協(xié)同技術涉及兩個方面的技術：路徑規(guī)劃和協(xié)同控制。這兩個方面相互依托，互相聯(lián)系。無人機路徑規(guī)劃與重規(guī)劃能力是無人機自主控制系統(tǒng)必須具有的，即系統(tǒng)可以根據(jù)探測到的態(tài)勢變化，實時或近實時地規(guī)劃、修改系統(tǒng)的任務路徑，自動生成完成任務的可行飛行軌跡。自主飛行無人機典型的規(guī)劃問題是如何有效、經(jīng)濟地避開威脅，防止碰撞，完成任務目標。
自主決策技術
關于復雜環(huán)境下工作的無人機，必然要求具有較強的自主決策能力，以適應未來的要。自主決策技術要解決的重要問題包括：任務設定、編隊中不同無人機協(xié)調(diào)工作、機群的使命分解等。
執(zhí)行任務技術
無人機自主控制發(fā)展的最終目的是使它對環(huán)境和任務的變化具有快速的反應能力。無人機自主控制應該具有開放的平臺結(jié)構，并面向任務、面向效能包含最大的可拓展性。先進的無人機自主控制應當供應編隊飛行、多機協(xié)同執(zhí)行任務的能力。
4網(wǎng)絡化通信技術
目前的無人機系統(tǒng)作為相對獨立的系統(tǒng)只在局域使用，未來的戰(zhàn)場在同一空域?qū)⒊涑庵鞣N功能、各種類型的無人機與戰(zhàn)斗機、直升機。無人機之間、無人機與有人機之間、無人機與地面特種系統(tǒng)必須進行有機協(xié)調(diào)，使無人機都成為全球信息柵格的一個節(jié)點，實現(xiàn)無人機與其他無人機或指揮控制系統(tǒng)之間的互聯(lián)、互通、互操作。
針對無人機集群特種、協(xié)同特種以及網(wǎng)絡化特種的應用需求，應突破無線寬帶分布式動態(tài)多址接入、實時魯棒的寬帶傳輸、數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡頑存等關鍵技術，構建無人機集群數(shù)據(jù)鏈自適應網(wǎng)絡體系，為實現(xiàn)實時、寬帶、安全的無人機集群數(shù)據(jù)鏈供應技術支撐。
5多任務載荷一體化、平臺/任務載荷一體化技術
有效載荷是無人機執(zhí)行偵察、監(jiān)視、電子對抗、打擊、戰(zhàn)效評估任務的關鍵因素，應用于無人機的有效載荷包括通用傳感器(光電、特種、信號、氣象、生化)、武器、貨物(傳單、補給品)等。
隨著電子、通信、計算機等技術的進步，無人機的傳感器技術發(fā)展重要表現(xiàn)在以下幾個方面：多光譜/超光譜探測技術、先進的合成孔徑特種技術、激光特種技術。
我國無人機發(fā)展現(xiàn)狀
我國無人機研究起步于20世紀50年代，在90年代取得實質(zhì)性進展。經(jīng)過不懈努力，無人機技術取得長足進步，性能不斷提高，已形成較為完善的無人機體系，各種類型、各種功能無人機已投入使用。但從整體水平來看，我國無人機技術與美國和以色列等無人機強國相比差距明顯，存在以下幾個突出問題。
行業(yè)規(guī)劃與規(guī)范問題
雖然我國在無人機技術發(fā)展方面取得長足發(fā)展，產(chǎn)品種類繁多，但存在重復投資、低水平重復、高端無人機發(fā)展依然較落后的突出問題。
發(fā)動機瓶頸問題
我國無人機的發(fā)展很大程度上受制于發(fā)動機，一方面我國發(fā)動機研制基礎本身較為薄弱；另一方面在無人機特定的高空低雷諾、大過載等飛行條件下，對發(fā)動機也提出了特殊的要求。目前，我國無人機動力重要以活塞和燃氣渦輪發(fā)動機為主，活塞發(fā)動機技術成熟、應用廣泛。但作為未來主流，無人機動力所采用的渦扇發(fā)動機與國外差距明顯，不能完全滿足無人機對飛行速度、航時等指標的要求。
網(wǎng)絡化通信問題
我國在無人機數(shù)據(jù)鏈技術方面取得了長足進步，但要進一步提高不同類別無人機之間，無人機與有人機之間，不同使用單位之間大范圍、大規(guī)模使用無人機的互操作能力；規(guī)范完善數(shù)據(jù)鏈與任務載荷、數(shù)據(jù)鏈與航電系統(tǒng)之間的接口標準體系；提高網(wǎng)絡化水平；進一步提高測控與信息傳輸速率，以滿足高分辨率、多光譜/超光譜、多載荷的傳輸速率需求。
