【無人機組裝與調試】第一章概述

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第一章概述

第二章關于新西達30A電調說明書的問題

第三章舵機安裝與調整

第四章 F450四軸裝機實例-選擇機型、需要的器材工具材料

第五章無人機遙控器

第六章電調、電池、電機

1.1 什么是無人機？

無人駕駛飛機是指由動力驅動、不搭載操作人員的一種空中飛行器。它依靠空氣動力為飛行器提供升力，能夠自主或遙控飛行，能攜帶多種任務設備、執行多種任務，可一次性或多次重復使用的無人駕駛航空器，簡稱無人機（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）。

無人駕駛飛機簡稱“無人機”（“UAV”），是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛行器。無人機實際上是無人駕駛飛行器的統稱，從技術角度定義可以分為：無人固定翼飛機、無人垂直起降飛機、無人飛艇、無人直升機、無人多旋翼飛行器、無人傘翼機等。與載人飛機相比，它具有體積小、造價低、使用方便、對作戰環境要求低、戰場生存能力較強等優點。由于無人駕駛飛機對未來空戰有著重要的意義，世界各主要軍事國家都在加緊進行無人駕駛飛機的研制工作。2013年11月，中國民用航空局（CA）下發了《民用無人駕駛航空器系統駕駛員管理暫行規定》，由中國AOPA協會負責民用無人機的相關管理。根據《規定》，中國內地無人機操作按照機型大小、飛行空域可分為11種情況，其中僅有116千克以上的無人機和4600立方米以上的飛艇在融合空域飛行由民航局管理，其余情況，包括日漸流行的微型航拍飛行器在內的其他飛行，均由行業協會管理、或由操作手自行負責。

1.2 無人機的分類

無人機的應用領域非常廣泛，無人機的尺寸、重量、性能及任務等方面差異也都非常大。由于無人機的多樣性，因此，從不同的考量角度，無人機有多種分類方法。

1.2.1 按用途分類

無人機按用途分類，可分為軍用無人機與民用無人機兩大類。

軍用無人機：根據不同的軍事用途和作戰任務，軍用無人機可分為無人偵察機/監視機、無人戰斗機、通信中繼無人機、電子干擾無人機和靶機等類型。

（1）無人戰斗機：是指可攜帶小型和大威力的精確制導武器、激光武器或反輻射導彈，執行空戰或對地攻擊任務的無人機。如圖所示是美國的MQ-9“死神”無人戰斗機，MQ-9“死神”無人機是一種極具殺傷力的新型無人作戰飛機。除了攻擊外，它還可以執行情報、監視和偵察等任務。

（2）無人戰斗機：是指可攜帶小型和大威力的精確制導武器、激光武器或反輻射導彈，執行空戰或對地攻擊任務的無人機。如圖所

示是美國的MQ-9“死神”無人戰斗機，MQ-9“死神”無人機是一種極具殺傷力的新型無人作戰飛機。除了攻擊外，它還可以執行情報、監視和偵察等任務。

（3）通信中繼無人機：作為空中中繼平臺，通信中繼無人機可增加信息的傳輸距離，即利用無人機向其他軍用機或陸、海軍飛機傳送圖像等信號，這些無人機一般都安裝了超高頻或甚高頻的無線電通信設備。如圖所示是可用于空中指揮和通信中繼任務的無人飛艇。

（4）電子干擾無人機：電子干擾是指利用有源或無源電子干擾設備，通過輻射電磁波或釋放鋁箔條和金屬干擾絲，破壞敵方通信系統，干擾敵方電子設備，使其效能低下，甚至完全失效。目前，很多無人電子干擾機采用的是無源干擾方式，其基本的干擾設備包括鋁箔條投放器、曳光彈投放器和雷達回波增強設備等。

（5）電子誘餌/欺騙無人機也是一種無源欺騙性干擾無人機。通過飛機上攜帶的干擾設備來增強地面雷達的反射回波，模擬真實目標，并通過飛機的速度和外形等方面來模擬戰斗機或轟炸機的運動姿態，誘使敵方雷達或地面防空武器開機或開火，從而暴露地面雷達或地面防空武器的位置，消耗地方的火力，然后再通過其它武器裝備對敵方的雷達或地面防空武器進行精確打擊。圖1-5所示是美國空軍為F-16和B-52裝備的微型誘餌無人機MALD-J，MALD-J誘餌無人機是一種飛航式空中發射誘餌，能在敵方雷達上敵方軍機的雷達和飛行特征，消耗對方的防空力量。

民用無人機：在民用領域方面，由于無人機具有成本相對較低、無人員傷亡風險、生存能力強、機動性能好、使用方便等優勢，因此得到了廣泛的應用。其主要應用市場包括：航空拍攝、航空攝影、地質地貌測繪、森林防火、地震調查、核輻射探測、邊境巡邏、應急救災、農作物估產、農田信息監測、管道巡查、高壓輸電線路巡查、野生動物保護、科研實驗、海事偵察、魚情監控、環境監測、大氣取樣、增雨、資源勘探、禁毒、反恐、警用偵查巡邏、治安監控、消防偵查、通信中繼、城市規劃、數字化城市建設等多個領域。表1-1所示為民用無人機的分類劃分。

1.2.2 按飛行平臺構型分類

無人機按飛行平臺構型分類可以分為：

固定翼無人機、無人直升機、多旋翼無人機?、無人飛艇和傘翼無人機等，圖中所示為最常見的無人機飛行平臺。

1.2.3 按大小分類

按照無人機的重量及外形尺寸的大小，無人機可以分為微型無人機、小型無人機、中型無人機和大型無人機幾大類。

大型無人機重量一般大于500～800kg；

中型無人機重量一般在200～500kg內；

輕型無人機重量一般在100～200kg；

小型無人機重量一般在1～100kg以內；

微型無人機重量一般小于1kg。表1-2所示為按大小分類的無人機的重量和尺寸數據對比。

1.2.4 按飛行性能分類

（1）. 按速度分類?

無人機按速度分類?可分為：

低速無人機、亞聲速無人機、跨聲速無人機、超聲速無人機和高超聲速無人機。

低速無人機速度一般小于0.4Ma（Ma為馬赫數）；

亞聲速無人機速度一般在0.4～0.85Ma；

跨聲速無人機速度一般在0.85～1.3Ma；

超聲速無人機速度一般在1.3～5Ma；

高超聲速無人機速度一般大于5Ma。

圖1-10所示為超聲速和高超聲速無人機的外形對比。

（2）. 按航程分類

無人機按航程（或活動半徑）分類可分為：

超近程無人機、近程無人機、短程無人機、中程無人機和遠程無人機。

超近程無人機活動半徑在5～15km之間，

近程無人機活動半徑在15～50km之間，

短程無人機活動半徑在50～200km之間，

中程無人機活動半徑在200～800km之間，

遠程無人機活動半徑大于800km。

圖1-11所示為洛克希德馬丁公司研制的 RQ-3“暗星”（Dark Star）遠程無人偵察機，其作戰半徑達900多千米。

（3）. 按實用升限分類

無人機按實用升限分類可分為：

超低空無人機、低空無人機、中空無人機、高空無人機和超高空無人機。

超低空無人機實用升限一般在0～100m之間，

低空無人機實用升限一般在100～1000m之間，

中空無人機實用升限一般在1000～7000m之間，

高空無人機實用升限一般在7000～20000m之間，

超高空無人機實用升限一般大于20000m。

圖1-12所示為中國的“彩虹-3A”察打一體化中空無人機，作戰半徑為200千米。

1.3 無人機的發展

從1917年發明的第一架無人機開始，到今天的無人偵察機、無人戰斗機等軍用無人機，以及在航空拍攝、地質地貌測繪、森林防火等方面廣泛使用的民用無人機，無人機的發展已經歷了近百年的歷史。無人機因其具有無人員傷亡風險、生存能力強、機動性能好、使用方便、成本低等優點逐漸受到世界各國的重視，并且在很多領域正逐步替代有人飛行器，承擔越來越多的飛行任務。

無人機的發展，大致經歷了以下幾個階段：20世紀20~60年代，無人機主要作為靶機使用，是無人機發展的起步階段；60~80年代，無人偵察機及電子戰類無人機在戰場上嶄露頭角，無人機開始進入實用階段；從90年代起，無人機在現代高技術局部戰爭中得到了全面的應用，無人機在民用領域也得到了迅猛發展，無人機正處在一個迅速崛起和蓬勃發展的階段。

兩次世界大戰期間，軍用無人機技術主要體現在導彈和無人靶機兩個方面。1918年，法國的第一架無線電遙控飛機試飛成功；1921年英國研制成功世界上第一架可以實用的無人靶機，該靶機可在近2千米的高度以160Km/h的速度飛行。1931年9月，英國費爾雷公司將一架“女王”有人駕駛雙翼飛機改裝成“費利王后”（Fairey Queen）靶機進行了9分鐘的有控飛行。1932年，英國Home艦隊將“費利王后”攜往地中海作試驗，檢驗Home艦隊防空火力的效能及靶機的飛行性能。當時“費利王后”沖著Home艦隊的密集防空火力飛行了2小時而未被擊中，這不僅說明了當時海軍防空武器的低效，同時也充分證明了靶機的實用價值。1933年英國又研制出了有名的“蜂后”（Queen Bee）靶機，隨即投入批量生產。這種靶機在1934~1943年共生產了420架，它們的使用一直持續到第二次世界大戰之后。

可說是這個時期靶機發展的典型代表。當時美國為了訓練戰斗機飛行員和防空導彈操作手，著手研制一些可模仿當時戰斗機、轟炸機性能的靶機，美國的瑞安航天公司（Ryan Aeronautical Company）在1948年贏得美國空軍的合約，開始研制一種高亞聲速、噴氣推進的靶機，這就是后來久負盛名的“火蜂”靶機。由于設計成功，1953年開始成批生產，很快便有1280架早期的“火蜂”Q-2A與KDA型在美國三軍和加拿大皇家空軍服役。截止到1984年，共有近6500架“火蜂”系列靶機投入使用。

在這個階段，除美國外，法國、意大利、澳大利亞、加拿大、以色列、日本和德國等國也相繼研制出多種靶機。因此，在很長一段時間內，靶機基本上就是無人機的一個代名詞。

無人靶機的發展也帶動了遙控遙測技術、飛行控制與導引技術、小型發動機技術、發射與回收技術以及無人機專用設備等無人機關鍵技術的發展。在靶機的發展過程中，無人機技術先后突破了低速、高亞聲速和超聲速的速度飛行界限，同時也突破了超低空、低空、中高空和高空的空域飛行界限，為無人機今后的全面發展奠定了基礎。

1960年冷戰期間，美國曾多次派U-2有人駕駛偵察飛機前往前蘇聯偵察導彈基地。1960年5月，美國中央情報局所屬的一架U-2高空偵察機在前蘇聯領空被SA-2防空導彈擊落，正是因為這一事件使得美國決定研制無人偵察機。美國空軍很快啟動了“專用飛行器”（SPA）計劃，這個計劃是在“火蜂”無人靶機基礎上發展的無人偵察機計劃。1960年夏，瑞安公司開始嘗試將“火蜂”改型為一種具有低雷達可探測性、航程更遠、操縱性更好的無人偵察機—147A，后來又很快改進完成了航程更遠的147B型；隨后又根據前蘇聯防空導彈的特點研制成功了有名的147D“螢火蟲”無人偵察機。該機裝有可搜集SA-2地空導彈制導系統信號特征的電子情報模塊，可通過引誘SA-2地空導。

彈雷達開機截獲其信號特征，并將其轉發到ERB-47電子戰飛機上。

2003年的伊拉克戰爭中，美軍使用了10種以上的無人機支援作戰行動，其數量是阿富汗戰爭的3倍多，這些無人機主要包括陸軍的“獵犬”、“指針”和“影子200”無人機，海軍陸戰隊的“龍眼”和“先鋒”無人機，空軍的“全球鷹”和“捕食者”無人機。“全球鷹”在巴格達上空執行了數次作戰任務，共收集圖像3700多幅，“捕食者”也摧毀了包括防空導彈連、導彈發射裝置、伊拉克電視臺雷達和衛星設施等多個地面目標。這些無人機在對伊作戰中發揮了極大的作用，這標志著現代戰爭開始進入了無人化作戰的階段。

2010年3月至5月，美國先后試驗試飛了HTV-2“獵鷹”高超聲速無人機和X-37B空天無人機。2015年5月20日，在美國卡納維爾角空軍基地，美國空軍使用阿特拉斯-V型火箭將X-37B再次送入太空，執行第四次在軌飛行任務。在此之前的2012年12月至2014年10月的第三次飛行試驗中，X-37B共計在軌飛行了671天，這標志著無人機開始向更高、更遠、更快的空天領域發展。如圖所示為X-37B空天無人機。

在軍事領域，無人作戰飛機和空天無人機的迅速發展，使無人機逐步成為軍事裝備體系中的關鍵力量和維護國家安全的戰略制高點。2011年2月，美國海軍無人作戰飛機X-47B在加利福尼亞的愛德華茲空軍基地成功實現首飛。2013年7月，X-47B成功在“喬治·布什”號航空母艦上實現攔阻著陸，標志著美國海軍已經掌握了無人機在航空母艦上起飛降落的關鍵技術。

圖為美國陸軍的“影子200”無人機，一位美陸軍地面機動計劃無人機主管在一份AAI公司聲明中說，對戰地指揮員來說，“影子”系統是“關乎生死存亡的工具”。

自20世紀90年代起，許多國家將無人機發展置于重要地位，投入逐年增加。目前全球共有57個國家研制和發展無人機，研制和發展的無人機系統近千種，其中已成為無人機產品的近400種。美國占據了無人機發展的制高點，以色列起步較早，在戰術無人機、長航時無人機方面具有特色和優勢，俄羅斯始終沒有放松先進技術的開發應用研究，歐洲和亞洲各國也加快了無人機發展的步伐，無人機系統的發展已在世界范圍內掀起了的一輪新的高潮。

1.4 無人機的發展趨勢

隨著無人機系統的發展，無人機從無人航空器擴展到臨近空間無人飛行器，進而又擴展到太空無人飛行器；無人機系統的任務從單一的偵察監視擴展到信息對抗、通信中繼等方面，目前又進一步擴展到

精確打擊、制空作戰等領域；無人機系統的技術也進一步向自主控制、高生存力、高可靠性、互通互聯等方向發展。就目前無人機的發展趨勢來看，無人機的發展方向主要體現在以下幾個方面。

（1）高空長航時方向

在未來戰爭中，長航時無人機，特別是高空長航時無人機將成為偵察衛星和有人駕駛戰略偵察飛機的重要補充和增強手段。一些國家已將其作為一個環節列入“軍用衛星、載人飛船、預警機、戰略導彈、長航時無人機”這一防衛作戰大系統，實施戰略偵察，成為獲取戰略情報的重要手段之一。

（2）隱身化方向

隱身戰斗機的技術已日見成熟，隱身技術應用到無人機上也是大勢所趨。美軍最先研制出的“暗星”隱身無人機，就是一種高空長航時戰術無人機。

（3）精確打擊、制空作戰

21世紀將出現能夠深入戰區縱深，在高度危險戰場環境中執行攻擊任務的無人作戰飛機。這種飛機能執行現有轟炸機、戰斗機、武裝直升機和巡航導彈的任務，成為一種新型的精確打擊武器系統。

（4）微小型化、智能化

由于微小型無人機操作簡便靈活，具有較強的機動性能和低空飛行優勢，隨著全球反恐和特種作戰任務的需要，各國對微小型無人機的發展也十分重視。而且，隨著電子技術和控制技術的發展，將來的無人機應能按預先設定的程序半自主地完成任務，甚至從頭至尾完全自主地完成任務。

（5）臨近空間領域

臨近空間無人機在對特定區域的持續偵察監視、通信中繼、導航、電子戰、導彈防御、空間對抗等方面有著獨特的優勢，是陸、海、空、天裝備的重要補充力量，已成為世界武器裝備發展的焦點領域。

（6）組網編隊飛行

無人機的脆弱性和載荷能力的局限性，決定了隨著應用的不斷擴展和使用要求的不斷提高，多無人機組網協作執行任務將是一個很好的發展途徑。

（7）多領域、多樣化方向

無人機除了在軍事領域的廣泛應用外，近年來在民用領域也呈現了井噴態勢，無人機的種類也根據其應用領域的擴展朝著多樣化的方向發展。相信在不久的將來，會有更多、更完善的無人機在社會的各個領域發揮它獨特的作用。?

1.5? 無人機的系統組成

隨著無人機性能的不斷發展和完善，能夠執行復雜任務的無人機系統包括以下各個分系統：

(1)無人飛行器分系統：機體、動力裝置、飛行控制與管理設備等；

(2)任務設備分系統：戰場偵察校射設備、電子對抗設備、通信中繼設備、攻擊任務設備、電子技術偵察設備、核生化探測設備、戰場測量設備、靶標設備等；

(3)測控與信息傳輸分系統：無線電遙控/遙測設備、信息傳輸設備、中繼轉發設備等；

(4)指揮控制分系統：飛行操縱與管理設備、綜合顯示設備、地圖與飛行航跡顯示設備、任務規劃設備、記錄與回放設備、情報處理與通信設備、其他情報和通信信息接口等；

(5)發射與回收分系統：與發射(起飛)和回收(著陸)有關的設備或裝置，如發射車、發射箱、助推器、起落架、回收傘、攔阻網等；

(6)保障與維修分系統：基層級保障維修設備，基地級保障維修設備等。

無人飛行器分系統是執行任務的載體，它攜帶遙控遙測設備和任務設備，到達目標區域完成要求的任務。測控與信息傳輸分系統通過上行信道，實現對無人機的遙控；通過下行信道，完成對無人機狀態參數的遙測．并傳回偵察獲取的情報信息。任務設備分系統完成要求的偵察、校射、電子對抗、通信中繼、對目標的攻擊和靶機等任務。指揮控制分系統完成指揮、作戰計劃制定、任務數據加載、無人機地面和空中工作狀態監視和操縱控制，以及飛行參數和情報數據記錄等任務。發射與回收分系統完成無人機的發射(起飛)和回收(著陸)任務。保障與維修分系統主要完成系統的日常維護，以及無人機的狀態測試和維修等任務。