现代无人机系统设计技术
讲义
祝小平周洲编写
二O一二年七月
一、课程主要内容
1.无人机系统发展及趋势
➢无人机系统组成与功能；
➢无人机系统的地位与作用
➢无人机的分类；
➢国外无人机发展现状及趋势
2.无人机飞行控制、导航与制导技术
➢无人机控制与管理系统的地位与作用➢无人机控制与管理系统的特点
➢无人机控制与管理系统的组成和功能➢无人机控制模式
➢机载传感器
➢引导设备
➢伺服机构
➢导航系统
➢制导系统
3.无人机数据链技术
➢功能、分类、组成、指标体系
➢技术特点
➢以色列无人机数据链
➢美国的无人机数据链
➢未来数据链发展方向
4.先进无人机平台总体设计技术➢先进无人机发展方向
➢先进无人机平台共性技术
➢高空长航时无人机设计技术➢无人作战飞机设计技术
➢太阳能无人机设计技术
二、无人机系统发展及趋势
1 无人机系统组成与功能
无人机的定义：无人机是一种由动力驱动、机上无人驾驶的航空器。
无人机系统由无人机平台、任务载荷、数据链、指挥控制、发射与回收、保障与维修等分系统组成，各分系统组成和功能如下：
(1) 无人机平台分系统：包括机体、动力装置、飞行控制与导航子系统等；
无人机平台分系统是执行任务的载体，它携带任务载荷，飞行至目标区域完成要求的任务。
(2) 任务载荷分系统：信息支援、信息对抗、火力打击等；
任务载荷分系统完成要求的信息支援、信息对抗、火力打击等任务。
(3) 数据链分系统：无线电遥控/遥测设备、信息传输设备、中继转发设备等；
数据链分系统通过上行信道，实现对无人机的遥控；通过下行信道，完成对无人机飞行状态参数的遥测，并传回任务信息。
(4) 指挥控制分系统：飞行操纵设备、综合显示设备、飞行航迹与态势显示设备、任务规划设备、记录与回放设备、情报处理与通信设备、与其它任务载荷信息接口等；
指挥控制分系统完成指挥，作战计划制定，任务数据加载，无人机地面和空中工作状态监视和操纵控制，以及飞行参数、态势和任务数据记录等任务。
(5) 发射与回收分系统：与发射(起飞)和回收(着陆)有关的设备或装置，如发射车、发射箱、弹射装置、助推器、起落架、回收伞、拦阻网等；
发射与回收分系统完成无人机的发射(起飞)和回收(着陆)任务。
(6) 保障与维修分系统：基层级保障维修设备，基地级保障维修设备等。
保障与维修分系统主要完成无人机系统的日常维护，以及无人机的状态测试和维修等任务。
2 无人机的作用和地位
无人机系统以其机动灵活、持久飞行和“零伤亡”等特点几乎渗透到战场空间的各个领域。近期几次局部战争中无人机的突出表现，更加引起了各国军方，尤其是军事强国的高度重视，已成为信息武器装备体系的关键节点和重要组成部分，在信息支援、信息对抗和火力打击等领域发挥着不可替代的作用。与有人驾驶飞机相比，无人机的优势主要体现在以下五个方面：一是可长时间执行空中任务；二是可替代有人驾驶飞机进入核/生/化等污染环境执行任务；三是不存在飞行员伤亡，政治和军事风险较小；四是由于不考虑人的因素，可承受更大的载荷，飞机的隐身和机动性上可实现质的飞跃；五是全寿命费
用低、作战效费比高。与卫星相比，无人机系统具有时效性、针对性和灵活性强等优势。由于无人机系统的突出特点，决定它的地位和作用。
a.无人机是夺取信息权的有利工具。无人机能够提供长期持久的
战场信息支持服务，可实时获取和战场信息，具有多维一体、
全域覆盖、持续实时、准确精细的信息感知能力；不同类型不
同高度的无人机系统组成了覆盖战场低空至临近空间区域范
围的通讯、导航和定位等信息支持网络，形成灵活、机动、多
层次、立体化的空基和近天基综合信息支持能力，提高了指挥
的效率，增强了作战的联合性和灵活性。
b.无人机是未来战场信息对抗的重要支柱。信息对抗，是指对敌
方信息系统实施电子干扰、电子欺骗、电子诱饵、网络攻击、
和反辐射摧毁。不同类别的无人机系统能够满足战略、战役、
战术多层次的信息对抗能力的需要，能够提供“软”“硬”不
同类型的信息对抗手段，提供从战术信息对抗支援到战略战役
信息对抗打击的作战能力，实现对敌方信息系统全频段、全时
域、全天候的信息攻击，形成多层次的信息作战力量体系框架。
c.无人机将成为空中作战的主导力量。无人机将具备时敏目标察
打能力、对敌纵深重要目标精确打击能力、临近空间作战能力
和跨大气层作战能力，成为21世纪空中作战的主导力量。在
联合作战中，无人作战飞机可执行防空压制任务，协调各种力
量对敌领土纵深实施打击；无人机与地面和海上力量配合，可
为地面和海上兵器指示目标和实施火力校射，提高打击精度；
无人机还可以执行战斗求援、战场管理、战区导弹防御、反雷、心理战等。
d.无人机是执行最危险任务的最佳选择。高技术信息化战争使用
精确制导武器的比重越来越大，核、生、化武器并存，杀伤力
增大，参战人员将面临巨大危险。因此，无人机能够代替有人
机执行最危险的任务，最大限度地避免人员伤亡。
3 无人机的分类
无人机可以按功能、大小、速度、活动半径、实用升限、续航时间等方法进行分类。
按功能分类：无人机可以分为军用无人机和民用无人机两大类。军用无人机又分为信息支援、信息对抗、火力打击三大类，其中信息支援类无人机包括侦察监视、信号情报、目标指示、毁伤评估、预警探测、地形测绘、核生化/辐射和爆炸物侦测、水文监测、气象探测、作战搜索救援、通信中继、信息组网等类型无人机；信息对抗类无人机包括电子对抗（含电子侦察、电子防护、电子攻击）、网络战、诱饵/欺骗、心理战等类型无人机；火力打击类无人机包括时敏目标打击、对地攻击、制空作战、反潜/反舰、地雷/水雷探测、反水雷、防空反导等类型无人机。民用无人机包括检测巡视类无人机、通信中继类无人机、遥感绘制类无人机和时敏目标打击类无人机。检测巡视类无人机包括气象监测、(火灾、水灾、地震等)灾害监测、(交通、水
