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无人机专业考试总结

 

 

无人机专业考试总结

一、无人机的定义

无人驾驶飞机简称“无人机”,英文缩写为“UAV”,是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为:无人固定翼机、无人垂直起降机 、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。

二、无人机发展史

(一)研制背景

无人机最早在20世纪20年代出现,1914年第一次世界大战正进行得如火如荼,英国的卡德尔和皮切尔两位将军,向英国军事航空学会提出了一项建议:研制一种不用人驾驶,而用无线电操纵的小型飞机,使它能够飞到敌方某一目标区上空,将事先装在小飞机上的炸弹投下去。这种大胆的设想立即得到当时英国军事航空学会理事长戴·亨德森爵士赏识。他指定由A.M.洛教授率领一班人马进行研制。无人机当时是作为训练用的靶机使用的。是一个许多国家用于描述最新一代无人驾驶飞机的术语。从字面上讲,这个术语可以描述从风筝,无线电遥控飞机,到V-1飞弹从发展来的巡航导弹,但是在军方的术语中仅限于可重复使用的比空气重的飞行器。

(二)研发历程

20世纪40年代,二战中无人靶机用于训练防空炮手。

1945年,第二次世界大战之后将多余或者是退役的飞机改装成为特殊研究或者是靶机,成为近代无人机使用趋势的先河。随著电子技术的进步,无人机在担任侦查任务的角色上开始展露他的弹性与重要性。

20世纪55年到74年的越南战争,海湾战争乃至北约空袭南斯拉夫的过程中,无人机都被频繁地用于执行军事任务。

1982年以色列航空工业公司(IAI)首创以无人机担任其他角色的军事任务。在加利利和平行动(黎巴嫩战争)时期,侦察者无人机无人机系统曾经在以色列陆军和以色列空军的服役中担任重要战斗角色。 以色列国防军主要用无人机进行侦察,情报收集,跟踪和通讯。

1991年的沙漠风暴作战当中,美军曾经发射专门设计欺骗雷达系统的小型无人机作为诱饵,这种诱饵也成为其他国家效彷的对象。

19963月,美国国家航空航天局研制出两架试验机:X36试验型无尾无人战斗机。该机长5.7米,重88公斤,其大小相当于普通战斗机的28%。该机使用的分列式副翼和转向推力系统比常规战斗机更具有灵活性。水平垂直的机尾既减轻了重量和拉力,也缩小了雷达反射截面。无人驾驶战斗机将执行的理想任务是压制敌防空、遮断、战斗损失评估、战区导弹防御以及超高空攻击,特别适合在政治敏感区执行任务。

20世纪晚期之前, 他们不过是比全尺寸的遥控飞机小一些而已。美国军方在这类飞行器上的兴趣不断增长,因为他们提供了成本低廉,极富任务弹性的战斗机器,这些战斗机器可以被使用而不存在机组人员死亡的风险。

20世纪90年代,海湾战争后,无人机开始飞速发展和广泛运用。美国军队曾经购买和自制先锋无人机在对伊拉克的第二次和第三次 海湾战争中作为可靠的系统。

20世纪90年代后,西方国家充分认识到无人机在战争中的作用,竞相把高新技术应用到无人机的研制与发展上:新翼型和轻型材料大大增加了无人机的续航时间;采用先进的信号处理与通信技术提高了无人机的图像传递速度和数字化传输速度;先进的自动驾驶仪使无人机不再需要陆基电视屏幕领航,而是按程序飞往盘旋点,改变高度和飞往下一个目标。

三、无人机分类

国内外无人机相关技术飞速发展,无人机系统种类繁多、用途广特点鲜明,致使其在尺寸、质量、航程、航时、飞行高度、飞行速度,任务等多方面都有较大差异。由于无人机的多样性,出于不同的考量会有不同的分类方法:

(一)按飞行平台构型分类,无人机可分为固定翼无人机、旋翼无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机等。

1.固定翼

机翼平伸机体两侧,主要产生升力,机翼相对固定。

机翼弧度——翼型——影响升力大小

2.旋转翼类

旋翼机

主要升力——螺旋桨

1)以大疆为首的多轴无人机——多旋翼无人机——航拍系

2)直升机

常青树,历史最悠久

3)旋翼机

最安全

3.特种飞行器

如:飞艇、球形飞行器、仿生型

(二)按用途分类,无人机可分为军用无人机和民用无人机。

军用无人机可分为侦察无人机、诱饵无人机、电子对抗无人机、通信中继无人机、无人战斗机以及靶机等;民用无人机可分为巡查/监视无人机、农用无人机、气象无人机、勘探无人机以及测绘无人机等。

(三)按尺度分类(民航法规),无人机可分为微型无人机、轻型无人机、小型无人机以及大型无人机。微型无人机是指空机质量小于等于7kg,轻型无人机质量大于7kg,但小于等于116的无人机,且全马力平飞中,校正空速小于100km/h(55nmile/h),升限小于3000m。小型无人机,是指空机质量小于等于5700kg的无人机,微型和轻型无人机除外。大型无人机,是指空机质量大于5700kg的无人机。

(四)按活动半径分类,无人机可分为超近程无人机、近程无人机、短程无人机、中程无人机和远程无人机。超近程无人机活动半径在15km以内,近程无人机活动半径在1550km之间,短程无人机活动半径在50200km之间,中程无人机活动半径在200800km之间,远程无人机活动半径大于800km

(五)按任务高度分类,无人机可以分为超低空无人机、低空无人机、中空无人机、高空无人机和超高空无人机。超低空无人机任务高度一般在0loom之间,低空无人机任务高度一般在1001000m之间,中空无人机任务高度一般在10007000m之间,高空无人机任务高度一般在700018000m之间,超高空无人机任务高度般大于18000m

四、无人机应用

无人机按应用领域,可分为军用与民用。军用方面,无人机分为侦察机和靶机。民用方面,无人机+行业应用,是无人机真正的刚需;目前在航拍、农业、植保、自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用,大大的拓展了无人机本身的用途,发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。

(一)民用

广泛应用于警用、城市管理、农业、地质、气象、电力、抢险救灾、航拍、航测等行业,无人机的用途广泛。

1.电力巡检

工作原理:装配有高清数码摄像机和照相机以及GPS定位系统的无人机,可沿电网进行定位自主巡航,实时传送拍摄影像,监控人员可在电脑上同步收看与操控。无人机实现了电子化、信息化、智能化巡检,提高了电力线路巡检的工作效率、应急抢险水平和供电可靠率。而在山洪暴发、地震灾害等紧急情况下,无人机可对线路的潜在危险,诸如塔基陷落等问题进行勘测与紧急排查,丝毫不受路面状况影响,既免去攀爬杆塔之苦,又能勘测到人眼的视觉死角,对于迅速恢复供电很有帮助。

2.农业保险

工作原理:利用集成了高清数码相机、光谱分析仪、热红外传感器等装置的无人机在农田上飞行,准确测算投保地块的种植面积,所采集数据可用来评估农作物风险情况、保险费率,并能为受灾农田定损,此外,无人机的巡查还实现了对农作物的监测。无人机在农业保险领域的应用,一方面既可确保定损的准确性以及理赔的高效率,又能监测农作物的正常生长,帮助农户开展针对性的措施,以减少风险和损失。

3.环保工作

原理:无人机在环保领域的应用,大致可分为三种类型。一:环境监测:观测空气、土壤、植被和水质状况,也可以实时快速跟踪和监测突发环境污染事件的发展;二,环境执法:环监部门利用搭载了采集与分析设备的无人机在特定区域巡航,监测企业工厂的废气与废水排放,寻找污染源;三,环境治理:利用携带了催化剂和气象探测设的柔翼无人机在空中进行喷撒,与无人机播撒农药的工作原理一样,在一定区域内消除雾霾。

无人机开展航拍,持久性强,还可采用远红外夜拍等模式,实现全天候航监测,无人机执法又不受空间与地形限制。时效性强,机动性好,巡查范围广,尤其是在雾霾严重的京津冀地区,使得执法人员可及时排查到污染源,一定程度上减缓雾霾的污染程度。

4.航拍

工作原理:无人机搭载高清摄像机,在无线遥控的情况下,根据拍摄需求,在遥控操纵下从空中进行拍摄。

5.确权问题

工作原理:大到两国的领土之争,小到农村土地的确权,无人机都可上阵进行航拍。推荐理由:以钓鱼岛之争为例,无人机灵活机动,无需出动一兵一卒,就可记录下日本在我国钓鱼岛周围实施的图谋不轨的小动作。实际上,有些国家内部的边界确权问题,还牵扯到不同的种族,调派无人机前去采集边界数据,有效地避免了潜在的社会冲突。

6.倾斜摄影、数字城市

工作原理:利用携带拍摄装置的无人机,开展大规模航拍,实现空中俯瞰的效果。

7.快递

工作原理:无人机可实现鞋盒包装以下大小货物的配送,只需将收件人的GPS地址录入系统,无人机即可起飞前往。

8.灾后救援

工作原理:利用搭载了高清拍摄装置的无人机对受灾地区进行航拍,提供一手的最新影像。无人机保障了救援工作的安全,通过航拍的形式,避免了那些可能存在塌方的危险地带,将为合理分配救援力量、确定救灾重点区域、选择安全救援路线以及灾后重建选址等提供很有价值的参考。此外,无人机可实时全方位地实时监测受灾地区的情况,以防引发次生灾害。

9.遥感测绘

工作原理:首先说遥感,就是遥远的感知,广义来说,就是你没有到目标区域去,利用遥控技术,进行当地情况的查询。狭义上讲,就是卫星图片及航飞图片。测绘遥感,就是利用遥感技术,在计算机上面进行计算并且能够达到测绘目的行为。

(二)军用

察打一体化。

无人机用途广泛,成本低,效费比好;无人员伤亡风险;生存能力强,机动性能好,使用方便,在现代战争中有极其重要的作用。

侦察机用于完成战场侦察和监视、定位校射、毁伤评估、电子战等。靶机可作为火炮、导弹的靶标。

五、无人机与导弹、航模、玩具飞机的区别

(一)无人机与导弹的区别

无人机主要进行攻击、拦截、侦查等任务;导弹是利用无人机的技术,加挂爆炸物,和无人机的区别是有去无回,而且高爆性。导弹没有更多的拓展性、智能性,无法自驾;无人机无论大小、军用民用,可自动驾驶、程控,实施改变。

(二)无人机与航模、玩具飞机的区别

无人机一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。可以完全不用遥控器,可以通过电脑,通过地面站,地面电路来指挥。无人机可以长距离的飞行,航模不能。航空模型要在视距内,是一种重于空气的,有尺寸限制的,带有或不带有动力装置的,不能载人的航空器,要在视距内飞行的就叫航空模型。航模主要用于娱乐、竞技、实验、仿真实验。

无人机通过复杂的中央飞控系统,与地面控制参数进行交互,控制飞机的姿态和机动实现自主飞行。航模是在操控手的视距范围内由操控手遥控实现机动和姿态的调整。

在自动控制方面,无人机能够智能应对各种情况,要求进行任务执行,与地面站进行数据融合和任务确认,并要求进行下一步操作。大多数航模的自动控制只能实现失控后自动返航。

无人机系统由飞行平台、动力系统、飞控导航系统、链路系统、任务系统、地面站等组成,主要是为了完成特定任务,追求的是系统的任务完成能力,科技含量高。航空模型由飞行平台、动力系统、视距内遥控系统组成,主要是为了大众的观赏性,追求的是外表的像真或是飞行优雅等,科技含量并不高。部分高档的航空模型和低档的无人机在飞行平台、动力系统部分并无太大区别。

无人机多执行超视距任务,通过机载导航飞控系统自主飞行。通过链路系统上传控制指令和下传任务信息。航模通常在目视视距范围内飞行,通过手中的遥控发射机操纵飞机,机上一般没有任务设备。

玩具主要起到娱乐性、启蒙作用,功能单一。玩具只能在室内这种小风甚至无风环境飞行。

六、我国民用无人机存在的问题

随着技术的日趋成熟,我国民用无人机的应用领域日益广泛,飞行活动也日益频繁,但由于行业标准的缺失,各种违规飞行现象也随之而来。

我国民用无人机产业尚处于发展的初级阶段,行业政策、标准及法规仍相对空白。对此,我国民航局虽然也颁发了多个管理文件,如20096月颁发的《关于民用无人机管理有关问题的暂行规定》及《民用无人机空中交通管理办法》,20121月颁发的《民用无人机适航管理工作会议纪要》,还有20135月颁发的《民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定》,但这些都是临时性、指导性的规定,并未形成完整的针对民用无人机的规章及管理体系。随着技术的日趋成熟,我国民用无人机的应用领域日益广泛,飞行活动也日益频繁,但由于行业标准的缺失,各种违规飞行现象也随之而来。由于政策和法规的缺失,导致的管理不到位已成为制约民用无人机市场发展的一大瓶颈。具体表现为以下几个方面。

首先,从制造方面来说,生产的无人机产品缺乏统一的技术质量标准。目前除研发单位之外,各军工集团、科研院校、民营企业也看准了这个产业的前景,纷纷投资加入。由于国家还没有形成权威的研发、制造和设计标准,目前各生产企业都是依据自己的标准来生产,质量参差不齐,再加上大多数生产企业是从生产航模或有人驾驶航空器的企业转型而来,并非传统无人机制造企业,经验不足,产品的性能和适航性难以保证,结果不仅造成重复研发投入、低水平竞争、资金浪费,还会导致不安全事件的发生。

其次,运营过程中监管仍不明确。就空管方面而言,目前唯一可以遵循的规定只有《民用无人机空中交通管理办法》,只是笼统的对民用无人机的空域使用做了说明,对无人机到底如何运行、如何申请空域和管理细则上并没有做进一步的说明,无人机运行在实际操作层面上仍是一片混乱;目前针对民用无人机的适航管理,主要依照《关于民用无人机的管理有关问题的暂行规定》进行,文件规定了民用无人机运行应当申请办理临时国籍登记证、特许飞行证和无线电台许可,但对具体的管理部门和申办流程却未提及。政策的不明确以及空域、飞行许可等证件申请时较低的通过率,使得很多无人机运营人滋生了侥幸心理,于是出现了越来越多的“黑飞”现象。

最后,驾驶员培训不规范。绝大多数无人机驾驶员是由航模操作手转型而来的,缺乏系统的航空知识,有的甚至先前连航模操纵经验也没有。此外,对无人机驾驶员的培训绝大多数依靠的是生产制造企业,缺乏规范的程序和教学体系,培训效率和质量难以保证,真正合格的驾驶员少之又少。在《民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定》发布之前,无人机驾驶员均属于无证驾驶。该规定发布之后我国的无人机驾驶才算进入持证飞行阶段。尽管《民用无人驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定》在规范管理驾驶员上已经有了很大的进步,但由于该项规定仍属于临时性管理规定,对培训驾驶员到底由哪个机构来统一标准、审定教材、执照分哪些等级等问题仍有待细化。

针对目前民用无人机行业存在的问题,应该从以下几个方面解决。

第一,加强民航主管部门间的有效协作,对无人机的生产、销售和使用环节进行全面的管理,制定统一的行业标准,提升无人机飞行安全的可靠性,不漏掉每个可能导致安全问题出现的环节。

第二,明确飞行任务申请及空域申报程序,细化适航标准和飞行管制规则,使无人机飞行合理化、合法化。此外还要继续深化低空空域改革。因为无人机也属于通用航空的范畴,产业要发展,归根到底还是空域开放问题。因此希望国家尽快推动低空空域改革,进一步减少行政审批。

 


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