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工程管理前沿【2020年第01期】

  • ID:271612
  • 浏览:3915
  • 学科:工程地质学
  • 更新时间:2020-03-24 16:24:05
  • 期刊: 工程管理前沿
内容简介
《工程管理前沿》杂志是由中国工程院主管,中国工程院、清华大学、高等教育出版社主办的建筑期刊。国际标准刊号:2095-7513,国内统一刊号:CN10-1205/N。《工程管理前沿》的办刊宗旨:依托建设领域高层权威信息背景,旨在做好政府领导决策的重要参谋;成为政策理论探讨的前沿阵地,积极探索和引导建设事业发展方向和改革实践;提供重大事件权威报道,深度阐释焦点话题,纵深调查热点事件,努力追求权威性、建设性、实用性和可读性风格;努力做大媒介传播平台,真诚为建设企事业单位服务,为中国建设事业和城市化发展服务,为广大读者开启一个探求知识的窗口。

无人机技术特点研究及未来发展趋势

2020-04-07 13:02:18 工程地质学 孙超
资料简介

摘要 :近年来,经济的发展,促进我国科技水平的提升。随着当今时代工程领域全球化、现代化和技术化发展,促进了新型飞行器—无人机的诞生。该领域的新技术近年来不断突破,以及对低成本、多功能军、民用飞行器需求不断增长,使得载人飞行器已经无法满足繁多的任务需求,尤其是长航时侦察和情报收集。在实际运用中,部分载人机已经被性价比较高的无人机所取代。无人机能执行各种危险的任务而使飞行员无需面临生命危险。因此,对军、民用飞行器制造商和各类学术科研机构来说,无人机在航空器中已逐渐发展成炙手可热的研究内容。本文就 无人机技术特点研究及未来发展趋势展开探讨。

无人机技术特点研究及未来发展趋势

孙超

青岛中油岩土工程有限公司 山东青岛 266071

摘要:近年来,经济的发展,促进我国科技水平的提升。随着当今时代工程领域全球化、现代化和技术化发展,促进了新型飞行器—无人机的诞生。该领域的新技术近年来不断突破,以及对低成本、多功能军、民用飞行器需求不断增长,使得载人飞行器已经无法满足繁多的任务需求,尤其是长航时侦察和情报收集。在实际运用中,部分载人机已经被性价比较高的无人机所取代。无人机能执行各种危险的任务而使飞行员无需面临生命危险。因此,对军、民用飞行器制造商和各类学术科研机构来说,无人机在航空器中已逐渐发展成炙手可热的研究内容。本文就无人机技术特点研究及未来发展趋势展开探讨。

关键词:无人机技术;应用;新方向

1无人机概述

无人驾驶飞机简称“无人机”,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。无人机一般由飞机平台系统、有效载荷系统(信息采集系统)和地面控制系统三大部分组成。飞机平台系统包括导航、飞控、机体、起飞/着陆系统机载部分、遥控遥测系统机载部分等。其核心是飞行控制系统,它是协调、管理和控制无人机各子系统的综合控制器,也是实现无人机飞行管理与控制的核心。有效载荷系统是根据执行任务的需要装载的设备,包括雷达、传感器、摄像机等。地面控制系统包括地面辅助设备、起飞/着陆系统、遥控检测地面部分、地面监控分系统。核心是监控分系统,全面监视、控制和指挥其他子系统工作,给操作员提供无人机信息,并根据操作员的命令安排子系统完成预定任务。无人机根据不同的维度,可以有多种分类方式,如表1所示。发动机技术、飞行控制技术和通信技术等是无人机系统的主要技术,由于无人机需求的不同,使得不同类型无人机的核心技术有所差别。以发动机技术为例,低空低速中小型、长航时无人机多采用活塞式发动机,高空长航时无人机以及无人作战机多采用涡扇、涡桨发动机。通信技术方面,为满足应急救灾、森林防火、环境监测、科研试验等对无人驾驶航空器系统的需求,工业和信息化部无线电管理局规划840.5-845MHz、1430-1444MHz和2408-2440MHz频段用于无人驾驶航空器系统。

表1无人机分类

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2无人机的技术类型划分

按重量和飞行高度可对无人机进行以下分类。第一,纳米无人机。重量级小于0.1kg,飞行高度小于100ft。第二,微型无人机。重量级为0.1~1.0kg,飞行高度小于500ft。第三,迷你无人机。重量级为1.0~20kg,飞行高度小于5000ft。第四,小型无人机。重量级为20~120kg,飞行高度小于20000ft。第五,战术无人机。重量级为120~1000kg,飞行高度小于30000ft。第六,中空长航时(MALE)无人机。重量级为1000~6000kg,飞行高度小于15000ft。第七,高空长航时(HALE)无人机。重量级大于6000kg,飞行高度小于65000ft。

3无人机技术在军事、航空领域的应用方向分析

无人机技术的功能化、模块化在高技术的发展下,其在军事、航空领域的应用会更具通用化和系列化的发展趋势,无人机在军事、航空领域的应用平台向着一机多能的方向进步[1]。这个过程主要表现为无人机技术的应用更偏向在内部结构优化的基础上应用模块化的手段,从而可以根据具体任务的执行来选择不同功能性质的无人机搭载设备,进而可以对不同的任务进行有效的执行,这种实现一机多用模式的技术成为无人机技术应用的新方向。例如美国通用公司的AMBER无人机便正是在这种思维下进行的研发,AMBER无人机在军事领域的应用主要是战场机动通讯中继平台方面。AMBER无人机的前视红外仪、红外行扫仪、高分辨率照相机、通讯视频中继雷达、信号情报侦察综合、电子支援设备等配套设施使得无人机在军事领域的应用更加具有先进性。同样英国制造的小妖精无人机型号则也具备一体多用的功能。小妖精无人机在战场监视、目标指示、电子战等任务中通常会搭载传感器、激光目标指示器和电子干扰机等多样化设备来执行战场任务。而且由于其在靶机上会配备侦察、电子设备或各种战斗装置,使得无人机在军事领域保持了其原有的作用,航空是无人机应用方向上的重要新型领域,由于无人机本身在军事领域的应用具备新生性质,且其实战方面的经验欠缺,这就使得无人机应用方向会偏向实用的航空领域。

4无人机监管建议

一是健全法律法规。明确无人机的法律属性,即是否界定为航空器。便于在处理法律纠纷时,有适用的法律制度;加快出台《无人机空域管理规定》,明确无人机空域申请、管理等相关细则;对于《关于民用无人机的管理有关问题的暂行规定》中要求的相关操作,明确具体管理部门及操作流程,加强实操性。二是加强标准化建设。建立无人机标准化工作组织,建立和完善无人机军用、民用标准技术体系,积极推进无人机的、数据处理、控制系统、导航系统、设备电磁兼容管理等诸多方面相关标准的研究。三是探索登记备案管理。2015年10月,美国宣布对个人无人飞机进行注册备案制。美国运输部表示,将会建立一个备案制度,让无人机的买家和拥有者向美国政府部门提交无人机的必要信息,一旦发生事故,政府将根据信息追查到无人机使用者。上海有关管理部门正在计划对民用无人机实施分级管理,普通玩具不受管控,但飞行高度、航程、重量达到一定标准的无人机将被限制使用,达到限制级别的无人机必须登记注册,操作者必须通过相关的考核取得操作证,所持无人机也将被注册在案。柳州市公安局在其官方App发布通告称,将对包括无人机、航模、探空气球甚至风筝、孔明灯在内的“低慢小”飞行器进行常态化管控,持有上述飞行器的单位和个人需要到派出所登记备案,在一些大型活动期间未经相关部门批准不得擅自使用。四是加快制定无人机分类标准,通过对平台结构、重量、用途、链路等维度划分实现无人机分类管理。加强完善行业标准,注重技术标准、环保标准、安全标准等建设,规范无人机生产企业管理,对企业规模、研发能力等方面提出具体要求,通过对企业基本条件的评价限定市场准入。五是加强无人机管控能力。研究制定无人机无线电管控解决方案,逐步提升无人机无线电管控能力。积极开展无人机管控技术研发,重点加强无人机捕获系统等。未来由无人机市场不断扩张所引发的无线电干扰情况将会增加,要加强无人机无线电频率规划和标准宣贯,引导无人机生产企业合法合规使用频率,配合工商、质监等部门开展专项联合执法检查,规范无人机的生产、销售等环节。

结语

过去10年,无人机市场发展迅速,无人机正在逐步代替传统意义上的载人飞行器。无人机进入民用市场的主要优势为低成本、高可靠性、高飞行安全性以及适航认证兼容性等。考虑到无人机对各类用户的潜在价值,其在民用航空领域的推广有着广阔而美好的技术前景。

参考文献

[1]邹湘伏,何清华,贺继林.无人机发展现状及相关技术[J].飞航导弹,2016,(10):9-14.

[2]陶于金,李沛峰.无人机系统发展与关键技术综述[J].航空制造技术,2015,(20):34-39.