1、飛控系統(tǒng)是無人機(jī)的“駕駛員”-更精確、更清晰
飛控子系統(tǒng)是無人機(jī)完成起飛、空中飛行、執(zhí)行任務(wù)和返場回收等整個(gè)飛行過程的核心系統(tǒng),飛控對(duì)于無人機(jī)相當(dāng)于駕駛員對(duì)于有人機(jī)的作用,我們認(rèn)為是無人機(jī)最核心的技術(shù)之一。飛控一般包括傳感器、機(jī)載計(jì)算機(jī)和伺服作動(dòng)設(shè)備三大部分,實(shí)現(xiàn)的功能主要有無人機(jī)姿態(tài)穩(wěn)定和控制、無人機(jī)任務(wù)設(shè)備管理和應(yīng)急控制三大類。
其中,機(jī)身大量裝配的各種傳感器(包括角速率、姿態(tài)、位置、加速度、高度和空速等)是飛控系統(tǒng)的基礎(chǔ),是保證飛機(jī)控制精度的關(guān)鍵,在不同飛行環(huán)境下、不同用途的無人機(jī)對(duì)傳感器的配置要求也不同。未來對(duì)無人機(jī)態(tài)勢感知、戰(zhàn)場上識(shí)別敵我、防區(qū)外交戰(zhàn)能力等方面的需求,要求無人機(jī)傳感器具有更高的探測精度、更高的分辨率,因此國外無人機(jī)傳感器中大量應(yīng)用了超光譜成像、合成孔徑雷達(dá)、超高頻穿透等新技術(shù)。
2、導(dǎo)航系統(tǒng)是無人機(jī)的“眼睛”,多技術(shù)結(jié)合是未來方向
導(dǎo)航系統(tǒng)向無人機(jī)提供參考坐標(biāo)系的位置、速度、飛行姿態(tài),引導(dǎo)無人機(jī)按照指定航線飛行,相當(dāng)于有人機(jī)系統(tǒng)中的領(lǐng)航員。無人機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)主要分非自主(GPS等)和自主(慣性制導(dǎo))兩種,但分別有易受干擾和誤差積累增大的缺點(diǎn),而未來無人機(jī)的發(fā)展要求障礙回避、物資或武器投放、自動(dòng)進(jìn)場著陸等功能,需要高精度、高可靠性、高抗干擾性能,因此多種導(dǎo)航技術(shù)結(jié)合的“慣性+多傳感器+GPS+光電導(dǎo)航系統(tǒng)”將是未來發(fā)展的方向。
3、動(dòng)力系統(tǒng)-渦輪有望逐步取代活塞,新能源發(fā)動(dòng)機(jī)提升續(xù)航能力
不同用途的無人機(jī)對(duì)動(dòng)力裝置的要求不同,但都希望發(fā)動(dòng)機(jī)體積小、成本低、工作可靠:1)無人機(jī)目前廣泛采用的動(dòng)力裝置為活塞式發(fā)動(dòng)機(jī),但活塞式只適用于低速低空小型無人機(jī);2)對(duì)于一次性使用的靶機(jī)、自殺式無人機(jī)或?qū)?,要求推重比高但壽命可以?1-2h),一般使用渦噴式發(fā)動(dòng)機(jī);3)低空無人直升機(jī)一般使用渦軸發(fā)動(dòng)機(jī),高空長航時(shí)的大型無人機(jī)一般使用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)(美國全球鷹重達(dá)12t);4)消費(fèi)級(jí)微型無人機(jī)(多旋翼)一般使用電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī),起飛質(zhì)量不到100克、續(xù)航時(shí)間小于一小時(shí)。
往前看,我們認(rèn)為隨著渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)推重比、壽命不斷提高、油耗降低,渦輪將取代活塞成為無人機(jī)的主力動(dòng)力機(jī)型,太陽能、氫能等新能源電動(dòng)機(jī)也有望為小型無人機(jī)提供更持久的生存力。
4、數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)?ldquo;放風(fēng)箏的線”–從獨(dú)立專用系統(tǒng)向全球信息格柵(GIG)過渡
數(shù)據(jù)鏈傳輸系統(tǒng)是無人機(jī)的重要技術(shù)組成,負(fù)責(zé)完成對(duì)無人機(jī)遙控、遙測、跟蹤定位和傳感器傳輸,上行數(shù)據(jù)鏈實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)遙控、下行數(shù)據(jù)鏈執(zhí)行遙測、數(shù)據(jù)傳輸功能。普通無人機(jī)大多采用定制視距數(shù)據(jù)鏈,而中高空、長航時(shí)無人機(jī)則都會(huì)采用視距和超視距衛(wèi)通數(shù)據(jù)鏈。
現(xiàn)代數(shù)據(jù)鏈技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)者無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈向著高速、寬帶、保密、抗干擾的方向發(fā)展,無人機(jī)實(shí)用化能力將越來越強(qiáng)。往前看,隨著機(jī)載傳感器、定位的精細(xì)程度和執(zhí)行任務(wù)的復(fù)雜程度不斷上升,對(duì)數(shù)據(jù)鏈的貸款提出了很強(qiáng)的要求,未來隨著機(jī)載高速處理器的突飛猛進(jìn),預(yù)計(jì)幾年后現(xiàn)有射頻數(shù)據(jù)鏈的傳輸速率將翻倍,未來在全天候要求低的領(lǐng)域可能還將出現(xiàn)激光通訊方式。
從美國制定的無人機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展戰(zhàn)略上看,數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)從最初IP化的傳輸、多機(jī)互連網(wǎng)絡(luò),正在向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換傳輸,以及最終的完全全球信息格柵(GIG)配置過渡,為授權(quán)用戶提供無縫全球信息資源交互能力,既支持固定用戶、又支持移動(dòng)用戶。