無(wú)人機(jī)(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)是一種有動(dòng)力的、可控制的、能攜帶多種設(shè)備、執(zhí)行多種任務(wù)、并能重復(fù)使用的無(wú)人駕駛航空器。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)(Unmanned
Aerial System,UAS)是指以無(wú)人機(jī)分系統(tǒng)為執(zhí)行任務(wù)的載體,加之與其配套的任務(wù)設(shè)備分系統(tǒng)、測(cè)控與信息傳輸分系統(tǒng)、指揮控制分系統(tǒng)、發(fā)射與回收分系統(tǒng)、保障與維修分系統(tǒng)等所組成的整體系統(tǒng)。
隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展,無(wú)人機(jī)在現(xiàn)代航空技術(shù)中的作用越來(lái)越重要。無(wú)人機(jī)用途廣泛,無(wú)人員傷亡風(fēng)險(xiǎn),生存能力強(qiáng),機(jī)動(dòng)性能好,續(xù)航時(shí)間長(zhǎng),在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮著極其重要的作用;另外,由于無(wú)人機(jī)使用方便,成本低,控制簡(jiǎn)單,載荷多樣,在民用領(lǐng)域也有著廣闊的應(yīng)用前景。無(wú)人機(jī)技術(shù)作為近年來(lái)飛速發(fā)展的尖端技術(shù),已成為航空航天院校的熱門專業(yè)。
《無(wú)人機(jī)系統(tǒng)概論》是無(wú)人機(jī)專業(yè)的基礎(chǔ)教材,通過(guò)本書(shū)的學(xué)習(xí)讀者可了解無(wú)人機(jī)領(lǐng)域所涉及的基本知識(shí)、基本原理及發(fā)展概況,為今后的學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),亦可開(kāi)闊視野,擴(kuò)大知識(shí)面。
本書(shū)首先對(duì)無(wú)人機(jī)的分類和發(fā)展概況進(jìn)行了介紹,以期讓讀者對(duì)無(wú)人機(jī)的發(fā)展歷程和最新成果有一個(gè)全面、系統(tǒng)的了解。在此基礎(chǔ)上,分別對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)組成、飛行原理、飛行性能、動(dòng)力裝置、任務(wù)規(guī)劃與導(dǎo)航、無(wú)人機(jī)構(gòu)造等方面的基本知識(shí)、基本原理進(jìn)行了介紹。書(shū)中內(nèi)容淺顯易懂,側(cè)重基本概念、基本原理、基本系統(tǒng)的闡述,適合用作無(wú)人機(jī)專業(yè)低年級(jí)學(xué)生和其他各專業(yè)學(xué)生的教材。
編者在本書(shū)編寫(xiě)過(guò)程中,參考了國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)資料及兄弟院校的有關(guān)教材,在此謹(jǐn)對(duì)原作者表示感謝。
本書(shū)涉及科學(xué)技術(shù)的很多領(lǐng)域,鑒于編者水平有限,書(shū)中不當(dāng)之處懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
編 者
于北京航空航天大學(xué)
2020年5月
第1章 緒 論
1.1 無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的定義
1.2 無(wú)人機(jī)的分類
1.2.1 按用途分類
1.2.2 按飛行平臺(tái)構(gòu)型分類
1.2.3 按大小分類
1.2.4 按飛行性能分類
1.3 全球無(wú)人機(jī)發(fā)展
1.3.1 起步階段
1.3.2 實(shí)用階段
1.3.3 蓬勃發(fā)展階段
1.3.4 最新發(fā)展
1.4 我國(guó)無(wú)人機(jī)發(fā)展
1.4.1 固定翼無(wú)人機(jī)
1.4.2 旋翼無(wú)人機(jī)
1.5 無(wú)人機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
習(xí) 題
第2章 無(wú)人機(jī)系統(tǒng)組成
2.1 飛行平臺(tái)
2.2 動(dòng)力裝置
2.3 飛控系統(tǒng)
2.4 導(dǎo)航系統(tǒng)
2.5 電氣系統(tǒng)
2.6 任務(wù)載荷
2.7 數(shù)據(jù)鏈路
2.8 地面控制站
2.9 發(fā)射與回收系統(tǒng)
習(xí) 題
第3章 飛行原理
3.1 飛行環(huán)境
3.1.1 大氣分布及特點(diǎn)
3.1.2 大氣的主要?dú)庀笠?/p>
3.1.3 大氣的特性
3.1.4 影響飛行的氣象因素
3.2 流體流動(dòng)的基本規(guī)律
3.2.1 相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理
3.2.2 連續(xù)性定理
3.2.3 伯努利定理
3.3 升力的產(chǎn)生及增升措施
3.3.1 翼型和迎角
3.3.2 升力的產(chǎn)生
3.3.3 影響飛機(jī)升力的因素
3.3.4 增升裝置
3.4 阻力的產(chǎn)生及減阻措施
3.4.1 摩擦阻力
3.4.2 壓差阻力
3.4.3 誘導(dǎo)阻力
3.4.4 干擾阻力
3.5 作用在飛機(jī)上的力
3.5.1 飛機(jī)上的空氣動(dòng)力
3.5.2 水平直線飛行受力
3.5.3 爬升受力
3.5.4 下降受力
3.5.5 轉(zhuǎn)彎受力
3.6 地面效應(yīng)
習(xí) 題
第4章 無(wú)人機(jī)飛行性能
4.1 飛行性能指標(biāo)
4.1.1 飛行速度
4.1.2 航 程
4.1.3 升 限
4.1.4 起飛著陸性能
4.2 無(wú)人機(jī)的氣動(dòng)布局
4.2.1 機(jī)翼的布局
4.2.2 尾翼的布局
4.2.3 縱向氣動(dòng)布局
4.3 無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)與操縱
4.3.1 無(wú)人機(jī)的縱向操縱
4.3.2 無(wú)人機(jī)的橫向操縱
4.3.3 無(wú)人機(jī)的方向操縱
4.4 無(wú)人機(jī)的穩(wěn)定性
4.4.1 無(wú)人機(jī)的縱向穩(wěn)定性
4.4.2 無(wú)人機(jī)的方向穩(wěn)定性
4.4.3 無(wú)人機(jī)的橫側(cè)向穩(wěn)定性
4.5 無(wú)人直升機(jī)的飛行與操縱
4.5.1 無(wú)人直升機(jī)旋翼的工作原理
4.5.2 無(wú)人直升機(jī)的飛行性能
4.5.3 無(wú)人直升機(jī)的操縱
4.5.4 無(wú)人直升機(jī)的氣動(dòng)布局
4.6 多旋翼直升機(jī)的飛行原理與飛行操縱
4.6.1 四旋翼直升機(jī)的飛行原理與飛行操縱
4.6.2 六旋翼直升機(jī)的飛行原理與飛行操縱
4.7 機(jī)動(dòng)飛行
4.7.1 盤(pán) 旋
4.7.2 俯沖、筋斗和躍升
4.7.3 戰(zhàn)斗轉(zhuǎn)彎
4.7.4 鐘形機(jī)動(dòng)
4.7.5 “眼鏡蛇”機(jī)動(dòng)
習(xí) 題
第5章 無(wú)人機(jī)動(dòng)力裝置
5.1 活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)
5.1.1 往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)
5.1.2 旋轉(zhuǎn)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)
5.1.3 活塞發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)
5.2 燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)
5.2.1 渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)
5.2.2 渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)
5.2.3 渦輪螺槳發(fā)動(dòng)機(jī)
5.2.4 渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)
5.3 沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)
5.4 電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)
5.4.1 動(dòng)力電源
5.4.2 動(dòng)力電機(jī)
5.4.3 調(diào)速控制系統(tǒng)
5.5 太陽(yáng)能動(dòng)力裝置
習(xí) 題
第6章 無(wú)人機(jī)任務(wù)規(guī)劃與導(dǎo)航
6.1 地圖坐標(biāo)系與數(shù)字化地圖
6.1.1 世界坐標(biāo)系
6.1.2 北京54坐標(biāo)系
6.1.3 西安80坐標(biāo)系
6.1.4 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換
6.1.5 數(shù)字化地圖
6.2 任務(wù)載荷
6.2.1 偵察監(jiān)視類載荷
6.2.2 通信類載荷
6.2.3 武器彈藥類載荷
6.3 任務(wù)規(guī)劃
6.3.1 任務(wù)規(guī)劃的概念與內(nèi)容
6.3.2 任務(wù)規(guī)劃的流程和方法
6.3.3 航路規(guī)劃
6.4 無(wú)人機(jī)通信鏈路
6.4.1 無(wú)人機(jī)鏈路的組成
6.4.2 鏈路信道傳輸特性
6.5 無(wú)人機(jī)導(dǎo)航方法
6.5.1 無(wú)線電導(dǎo)航
6.5.2 慣性導(dǎo)航
6.5.3 衛(wèi)星導(dǎo)航
6.5.4 圖像匹配導(dǎo)航
6.5.5 天文導(dǎo)航
6.5.6 組合導(dǎo)航
習(xí) 題
第7章 無(wú)人機(jī)的構(gòu)造
7.1 固定翼無(wú)人機(jī)的構(gòu)造
7.1.1 機(jī)翼的構(gòu)造
7.1.2 機(jī)身的構(gòu)造
7.1.3 起落裝置的構(gòu)造
7.2 無(wú)人直升機(jī)的構(gòu)造
7.2.1 直升機(jī)機(jī)體構(gòu)造
7.2.2 旋翼的構(gòu)造
7.2.3 直升機(jī)操縱系統(tǒng)
7.2.4 直升機(jī)尾槳
7.2.5 直升機(jī)起落裝置
7.3 多旋翼直升機(jī)的構(gòu)造
7.3.1 多旋翼直升機(jī)總體布局
7.3.2 多旋翼直升機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)形式
習(xí) 題
參考文獻(xiàn)