无人驾驶飞机 -梁德旺-第1章

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　　主讲人简介：　
　　梁德旺教授；　现任南京航空航天大学副校长。1987年毕业于南京航空航天大学航空发动机专业；长期从事飞行器的总体气动力学、航空宇航推进系统的研究。先后数十次获得中国宇航科技基金奖一等奖；1991年被国务院评为”做出突出贡献的博士学位获得者”。　
　　内容简介：　
　　回顾航空百年史，我们来看以战斗机为代表的军用飞机的发展史。在过去是以活塞式发动机为动力的亚声速飞行时代，当前是以喷气式发动机为动力的超音速时代，那么未来将是无人战斗机的时代。那么什么是无人机？无人机是动力驱动，能够自主飞行，可重复使用，而且是无人驾驶的航空飞行器。那无人机同巡航导弹有若干共同之处，但也有很大区别。巡航导弹是携带战斗部对敌实施一次性攻击的武器，而无人机则可携带不同装备，执行不同任务，可多次回收使用。无人机兼有有人战斗机和导弹的优点，它和导弹一样没有人员的伤亡和被俘危险，又因不存在人的生理限制，可超长时间续航，也可以超高机动飞行；并且又因其目标特征小，具有很强的突防能力和生存力。同时它又和有人机一样，可多次使用，活动空间大，可执行多种任务，而无人机与有人机相比成本低得多。　
　　下面给大家介绍一下无人机的应用。无人机的应用大致可以分为四个方面；一个我们把它称为软杀伤，也是在电子对抗战争中间使用的无人机。硬杀伤就是进行无人攻击，对地也好，对空也好，都是硬杀伤的。那么反辐射无人机，是对雷达进行攻击，它是个自杀式的。在侦察方面，无人机到目前战争中用得更多还是在战场的侦察，可以进行光学侦察，带航空相机，CCD摄像机、红外行扫仪。另外在民用方面就更广了，森林防火，边防的缉私，航空拍照，地面的勘探等等，都可以使用无人机。　
　　第三个方面，无人机主要的关键技术是无人机的起飞和着陆技术。大家知道，有人机都是采用的轮式起降，都有起落降。而无人机不一样，由于没有人在上面，很多的方式都可以采用。例如有起飞车滑跑起飞，有采用火箭助推。着陆方面的技术有撞网回收和拦阻网回收。　
　　最后一个方面想给大家介绍一下无人机的发展趋势。未来无人机的发展将在高空、高速、隐身、长航时无人机方面得到发展。因为美国人现在提出了无人战斗机的概念，也研制出了X…45和X…47无人战斗机，各个国家也在相继和即将开展无人战斗机的研制。另外未来的战争将会往空间发展，高度发展。所以是一个高超声速无人机的技术，也将会得到比较大的发展。　
　　《无人驾驶飞机》　（全文）　
　　老师们，同学们，大家好，今天我给大家介绍一下《无人驾驶飞机》。1903年12月17日，美国莱特兄弟驾驶“飞行者1号”成功地飞行了四次，在最后的一次飞行中间，飞行59秒，距离260米，它标志着人类飞天梦的实现。　
　　回顾航空百年史，我们来看以战斗机为代表的军用飞机的发展史。应该说在过去是以活塞式发动机为动力的亚声速飞行时代。当前是以喷气式发动机为动力的超音速时代。那么未来将是无人战斗机，或者说是无人机的时代。所以今天我们将在这儿来介绍一下无人机的发展情况。什么是无人机？大家可能都会问到这个问题。我们说所谓无人机，它是动力驱动，能够自主飞行，可重复使用，而且一定是无人驾驶，也一定是航空飞行器，或者说是飞机。　
　　首先我们来看一下无人机和有人机有什么样的区别。所谓无人机，我刚才说了首先是无人驾驶，有人机当然是有人驾驶；那么无人机可以按照我们事先规划的航线来进行飞行，而有人机是驾驶员驾驶飞行；相对有人机而言，无人机的性能比较简单，而有人机由于有人在上面，它人员的支持系统和生命保障系统，那么飞机要复杂得多。这里大家可以看到的一张画面，就是驾驶舱里面的各种各样的仪表，而无人机没有这么多仪表；另外相对而言，无人机小，而且轻。小的无人机才十克，那么当然也有11吨重的无人机，而有人机再也没有10克或者说100公斤这样的飞机存在。　
　　我们接下来看一下无人机与航模的主要区别。大家讲，航模也是无人驾驶。的确在飞机上也没有人驾驶，但是它们两者是截然不同的。首先无人机是自主驾驶，自主飞行，而航模，飞机上没有人，但是遥控操纵，对于无人机来讲可以超视距、程序控制，而航模是视距内范围里，也就是在我们目视范围里，我们人员进行控制。另外从系统上来讲，无人机系统复杂，而航模相对来讲要简单得多。另外对无人机来讲，它有高速、中速和低速飞行无人机，而航模由于是人员操作，我们目视看的速度，我们反映的速度都不可能快，所以航模不可能是高速的，它只能是低速。另外无人机与巡航导弹它们之间有什么区别。无人机和巡航导弹都是无人驾驶，都是自主飞行。但是无人机，它可以带不同的装备，执行不同的任务。而巡航导弹，它带的战斗部，对敌攻击，而且是一次性使用。无人机可以重复多次使用。　
　　接下来我们看一下无人机系统的组成，首先它是飞行器平台。无人机，它一定有一个飞行器与之相应。第二它有无线电遥控、遥测装置。我们大家从图上可以看到的有两幅画面，一个是一个主控站，竖起来的是一个天线来对飞机进行遥控、遥测。那么右边的这幅画面，就是主控站里面的一些设备。在这个主控站里面，我们可以对无人机的航线进行规划，可以对无人机进行操纵，可以对无人机的整个飞行姿态进行遥控、遥测，随时掌握飞机在空中的姿态和飞行状况，还可以来执行相应的任务。无人机的组成系统中间有一个发射回收系统。那么飞机要上天，也要回来，因为多次使用，所以它有与之相适应的发射系统和回收系统。另外，无人机要执行相应的任务，比方说战场侦察、战场评估、对地攻击等等，那么也就要带相应的，通常称的任务设备。所以在无人机上通常对无人机，我们有几个指标的考核，除了它的飞行参数以外，一个是任务载重，就是说能载多少重的任务设备，能飞多长的时间，就是我们通常讲的续航时间。　
　　下面我们来看一下无人机的分类。简单地说无人机可以分为军用和民用两大类无人机。那么在军用无人机中间又可以分为无人侦察机、无人战斗机、靶机、微型无人机和无人直升机。下面我们将逐一地看一下各类飞机的情况。　
　　这个大家看到的是以色列研制的“苍鹭”无人机，它的翼展16。6米，机长8。5米，升限也就是说它能飞到的高度是7500米到13500米，起飞重量1100公斤，巡航速度110到212公里/每小时，它的任务重量，就是能载任务设备的重量是250公斤，续航时间50个小时，专门用于侦察和监视。这是“搜索者”无人机，也是以色列研制的，它的翼展是7。22米，机长是5。15米，它的最大起飞重量是372公斤，可以飞行14个小时，任务重量是63公斤，这个也是一个战略无人机。大家可以看到的，它是美国的“纳蚊”，翼展12。8米，机长5。75米，升限达到7600米，起飞重量六百多公斤，最大速度259公里/每小时，在空中续航40小时，那么也是用于侦察和监视。美国在这个飞机的基础上，又发展了“捕食者”无人机。大家从画面上可以看到，这个形状很相似，跟纳蚊有很多相似之处，就是捕食者是在这个基础上发展的。那么大家看到“捕食者”的头部形状要比“纳蚊”大。为什么？这是因为，在这个飞机里面装有卫星天线。这个大家可能都很关心，好多同学都知道的，这就是“全球鹰”无人侦察机，这是在无人侦察机方面，我简单的给大家看了一些画面。在我们国家也研制了有相应的无人侦察机，特别是战术无人侦察机，比方说爱生系列的，云笛、云燕等等，也有相应的无人机。　
　　那么无人战斗机方面，现在在研的，有美国的X…45和X…47。那么这个大家看到的是X…45，它的翼展是10。36米，它的起飞重量是6804公斤，最大速度213公里/每小时，有效载荷907公斤。这个是X…47的无人战斗机，大家可以看到画面是X…47的首飞镜头。X…47，它的翼展是7。62米，机长8。53米，起飞重量2495公斤，有效重是252公斤。大家可以看到这个飞机马上要着陆了，而且都是轮式起降。因为这个轮式起降在目前国际上，无人机发展中间是比较热的一种起降技术。靶机是无人机中一个系列之一。那么现在看到的是我国研制的“长空一号”无人靶机的一个打靶情况。那么这个靶机翼展7。5米，机长6。98米，升限18000千米，起飞重量2345公斤，最大时速可以达到920公里。　
　　微型无人机是近几年，或者说上个世纪90年代才产生的一种微小型无人机。这个是美国在进行微型无人机的试飞。那么大家可以看到，微型无人机相对来讲简单多了，它可以手一抛，飞机就出去了，然后来进行它的自主控制和飞行控制。大家要注意，这不是航模，我刚才讲了，它还是自主飞行的。　
　　这个是无人直升机，这个是“翔鸟”无人直升机的一个飞行镜头。那么这个地方，我们大家看到，它的机长是7。07米，所谓的机长是指旋翼的长度，升限达到3000千米，巡航速度每小时150公里，有效载重是50公斤，续航时间四个小时，这是关于无人机的一个简单的介绍。　
　　下面我想给大家说一下无人机的发展过程。第一架无人机是什么时候、在什么情况下产生的。当初是在1935年，德国在希特勒的领导下，希特勒为了发动第二次世界大战，就命令他的空军开展火箭的研究。一个方面就是外形像飞机一样的火箭研究。第二种是弹道式的飞行轨迹是抛物形的火箭研究，而且在波罗的海的乌采顿岛上修建了佩内明德试验场进行试飞。那么1942年6月，再一次把这个工程提出来了，在1942年的12月24日实现了首飞。这个地方大家看到的是由冯×布劳恩主持研制的叫V…1无人轰炸机。那么冯×布劳恩是什么人呢？二次大战之后，他到了美国，后来主持了美国的阿波罗空间计划。那么再后来进一步的发展，就形成了V…2无人机，应该说V…2无人机的产生，在无人机技术方面是一个里程碑。同时无人机的发展使得航空器中间的另一个就是导弹诞生了，因为第一个无人轰炸机，当年二次大战期间，德国人为了打击英国，向英国伦敦投放了五千架V…1无人机。因为大家知道，当初的无人机技术水平和现在的无人机技术水平是不可比拟的，所以无论是打击精度还是怎么样都不可能和现在比，如果现在投入五千架的轰炸机将会是个什么样的，我想现在的伦敦可能就不是这个样子了。　
　　有了第一个无人机以后，我们下面就来看看无人机的发展，分了三个阶段：第一个阶段就是在上世纪五、六十年代，形成了一个无人靶机的研制时期，所以我们把它简称靶机时代。那么在上世纪五、六十年代，世界处在一个冷战时期，一些超级大国在加紧进行军备竞赛，研制出了一批高性能的飞机和导弹。如何对这些飞机和导弹的性能进行检验和鉴定，也是我们通常在航空装备进行设计定型的时候，它必须要进行打靶试验。那么打什么？于是就提出了要研制无人靶机来适应航空装备，武器装备鉴定需要，靶机就在这个时候诞生和形成发展起来的。　
　　第一架靶机是美国的“火峰1型”靶机，它是涡轮喷气发动机推进，高亚音速，全金属机体结构。机长大概有七米，翼展3。93米，起飞重量1134公斤，最大的平飞速度是1112公里/每小时。这里我给大家展示的是中国的第一架靶机，这个就是我们学校研制的长空靶机，这个靶机的机长是8。4米，起飞重量2060公斤，最大的平飞速度是每小时920公里，高度范围是在相对地面50米到18000米。　
　　第二个阶段是无人侦察机的诞生。在越南战争期间，有人军用侦察机应该说得到了广泛地应用，特别是像美国的U…2侦察机，SR…71等等有人侦察机，但是在这个期间，U…2侦察机在越南、前苏联和我国的上空接连被击落下来，应该说损失是很惨重的，而且美国人在外交上也很被动。于是美国人就提出来了，要研制无人侦察机。那么这样的话，就可以减少人员的伤亡。于是美国人首先把火蜂靶机改装成无人驾驶侦察机，把它称为Ryan147，那么这个就是Ryan147无人侦察机。它的机长是8。8米，翼展3。93米，起飞重量1430公斤，最大的平飞速度612米/秒，高度达到18000米。那么中国的第一架无人侦察机是什么样子的，大家可以看到这是长虹无人机。它的机长8。97米，翼展9。76米，起飞重量1085公斤。这个无人侦察机是通过母机挂在这个机翼下面，在空中进行发射的，所以应该说无人机空中发射的还不是太多。　
　　第三个阶段是无人机飞速的发展阶段。也就是上世纪九十年代以后，在这个时期有些什么特点？第一个是现代战争中间无人机在广泛地应用。可以说无人机从辅助、支援这么一个作战转为了一个主战，就是说主要来进行打仗用的一个武器装备，这是一个很大的变化，飞跃的变化。第二个小型无人机崭露头角，尤其是在中东战争，应该说它起到一个非常好的战例。在贝卡谷地战役中间以色列利用了小型的无人飞机，来诱导（叙利亚）的防空、堤防雷达的开机，很典型的一个战例。第三个无人机的发展系列化，出现了三大发展热点，一个是长航时无人机、无人战斗机和微型无人机。在这个时候美国的“全球鹰”也研制出来了。另外一个特点，就是各个国家相继成立了无人机专业化部队。那么以前它不是一个专门的部队在用，而是由空军或者哪个部队在用，那么后面就形成了专门的无人机部队。这是讲到了无人机的三个发展阶段。　
　　下面跟大家介绍一下推动无人机快速发展的背景和原因，第一个原因我想跟大家介绍的就是政治上的原因。在越南战争中间，大家都知道，美国在越战中间是输得很惨的。那么我们先不说地面部队，我们先来说一下美国在越南战争期间，空军是怎么样个状况，它有2600多架飞机被击落，其中有五千多名的飞行员被俘，或者是死于战争，应该说就这一点损失是非常大的，所以可以说丧亡惨重。人们厌战、反战情绪高涨。所以引起了政治危机，这就是政治上它必须解决这个问题。如何减少人员伤亡，必须无人化，这就提出来了，要研制无人机。第二个经济上的考虑。给大家看到的是一个有人驾驶飞机的成本，就是各种有人驾驶飞机的单价，大家看到了这是成倍的增长。F22达到了一亿美元的价格，单机价格。那么轰炸机，价格更是惊人了。像B2隐身轰炸机，它的造价是4。5亿美元。那么我们做了一个简单的对比，我们南京长江二桥的建设，花了33。5亿人民币，这两个价格，就是一架B2隐身机轰炸机的价格跟我们建设一座长江大桥的经费是差不多的。　
　　另外无人机的使用费用比较低，因为无人机体积比较小，重量也比较轻，那么造价成本都很低，有的是降低三分之一，有的可以说是一个数量级。另外无人机特别无人战斗机可以长期保存在仓库里面，十年