从美路线图看无人系统技术体系与发展趋势

对无人系统技术进行了综合评述,并对其发展趋势进行了展望。首先,基于美国国防部八版无人机/无人系统路线图的规划,深入分析了互操作性、自主性、人机协同、通信、网络安全、动力与能源、载荷等主要技术方向的内涵和关键能力,绘制了各个技术方向的发展规划脉络。随后,调研分析了美国在不同技术方向的发展现状和应用情况。最后,综合路线图分析和发展情况分析,研判了未来无人系统技术的发展趋势。综述表明,未来无人系统技术将呈现体系化、智能化、高能化三大发展趋势。所提出的从路线图规划和发展现状分析来研判无人系统技术发展的方法对厘清无人系统技术体系和发展趋势具有一定借鉴意义。

无人化联合战术跨域协同及规划能力发展

为提升无人系统之间跨域协同水平,从现代战争中大量运用无人机遂行空中情报支援、引导地面打击与目标校射、目标毁伤评估任务等实战案例出发,探讨了无人系统支持下的联合战术跨域协同能力发展。以美军无人系统发展为参考,阐述了无人化联合战术跨域协同的概念与内涵;以美军两个MQ-9中队同步打击案例为分析对象,多角度系统性比较了跨域协同与同域协同之间的异同;重点从系统集成与能力验证角度调研了国内外相关发展现状,并简要对比国内外差距;结合传统作战指挥与筹划的特点,分析跨域协同作战指挥与规划能力的缺口;从指挥架构、组织形态、关键技术等方面,深入探讨跨域协同对于发展规划能力的主要思路。

面向机动飞行的固定翼无人机位姿跟踪控制

机动飞行是无人机系统技术的重要发展方向之一.针对机动飞行位姿一体化控制需要及固定翼无人机平台欠驱动特点,本文提出了一种适用于固定翼无人机机动飞行的位姿同步控制方法.首先,利用对偶四元数紧凑、无奇异性的特点建立固定翼无人机位姿一体化模型.然后,提出虚拟坐标系设计方法,将控制力矩映射到未约束的状态量.通过引入非线性增量式反步法,设计了无人机位姿跟踪控制律,实现了位姿与旋量的稳定跟踪.最后,基于Lyapunov稳定性理论开展了系统稳定性分析,通过数值仿真与半实物仿真验证了本文方法的可行性.

无人机系统发展阶段和智能化趋势

本文根据无人机系统的主要技术特征对其发展阶段进行了分析概括,并对其智能化趋势进行了展望。首先,通过分析无人机系统的百余年发展历程和核心特点,将无人机系统的发展划分为萌芽起步阶段、初步发展阶段、崛起发展阶段、蓬勃发展阶段、稳步发展阶段和智能化发展阶段;其次,从主要特征、使命任务、任务载荷、导航系统和控制方式等角度对各个阶段特点进行了多维分析和对比;最后,从单体无人系统智能化(认知智能)、无人集群系统智能化(群体智能)和有人-无人系统智能化(混合智能)三个方面分析了无人机系统发展的智能化趋势。希冀这种从具体技术特征的角度来划分无人机系统发展阶段的方法对厘清无人机系统发展历程和趋势具有一定借鉴意义。

太阳辐射作用下的飞机表面温场分布实验研究

提出一种通过缩比模型测试飞机在太阳辐射作用下的表面温度场分布,进而通过有限元方法实现太阳辐射温场的三维模拟显示的实验方法。该方法避免了外场测试条件中自然日光辐射强度不可控和环境温度变化的影响,为飞机在太阳辐射作用下的表面温场理论模型验证和实测提供一种有效的方法,对飞机红外特性、日历寿命等研究具有借鉴意义。

可变形倾转四旋翼无人机设计与飞行验证

随着无人机平台技术的发展,新构型无人机设计成为国内外研究的热点。针对四旋翼无人机欠驱动、航时短等问题,提出了一种新型具有自适应折叠机翼的倾转四旋翼无人机平台设计方法。首先,介绍了当前国内外小型垂直起降无人机的研究进展;其次,详细介绍了该型无人机的总体和结构设计;然后,基于牛顿-欧拉法和典型的级联反馈控制方法对该无人平台开展建模和控制方法研究,并基于计算流体力学方法模拟和分析了该无人机的气动特性。最后,通过搭建原理样机、开展飞行试验,验证了该型无人机作为一种新型快速垂直起降平台的可行性和优势。结果表明,该平台的最大飞行速度和航时分别可达36 m/s与25 min。提出的设计方法对未来的新型垂直起降无人机设计具有借鉴意义。