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1、2003年6月June2003FLIGHTDYNAMICS文章编号:100220853(2003)0220005203无人机编队飞行问题初探朱战霞,袁建平(西北工业大学航天工程学院,陕西西安710072)摘要:回顾了国内外无人机的发展历史和近年来的发展趋势,简要介绍了无人机在军事、国民经济和科学技术方面的作用。分析了单架无人机执行任务时面临的问题和编队飞行的优势,介绍了国内外在无人机编队飞行方面的研究状况,关键词:中图分类号:同时对保证无人机编队飞行的关键技术进行了探讨和分析。无人机;编队飞行;关键技术文献标识码:AV279和编队飞行结合起来是对无人机发展的一个新领域
2、,可以拓宽无人机的应用范围,提高其使用效率。引言无人机由于具有重量轻、尺寸小、机动性高、隐蔽性好、适应性强和不必冒生命危险等特点,在民用和军用领域受到广泛关注。近年来,无人机在战争中用于执行侦察、监视、设置假目标、骚扰与诱惑和电子干扰等任务,取得了相当好的战果,使人们越来越意识到它的作用与潜力。除了靶机和侦察机之外,无人机逐渐向攻击型和战斗型方面发展,而且应用领域也越来越广。在军事上主要用来侦察、监视、通信中继、电子对抗、战果评估、骚扰、诱惑、反潜、目标攻击等;在国民经济上用于大地测量、气象观测、城市环境监测、地球资源勘探、森林防火和人工降雨等;在科学技术上用于大气取
3、样,对核、生、化污染区的取样与监测等;另外,由于无人机与空间飞行器都属于无人驾驶范畴,在某些方面具有相似之处,所以空间飞行器新型元器件、子系统、有效载荷的飞行试验也可以用无人机来进行先行验证。无人机作为一种有效的侦察、作战、防卫工具,虽然在近年来体现了较大的优越性和一些潜在的新用途,但是,如何尽可能地发挥其作用仍然是人们关注的焦点。为了提高无人机的作战效率,拓宽其使用范围,国外近几年提出一种全新的概念——无人机编队飞行。它可以弥补单架无人机执行任务时面临的问题,具有自己独特的优势和发展前景。将无人机1无人机的发展历史以及面临的问题虽然早在1913年就证实自动驾驶仪具有
4、自动操纵飞行器的能力,但这并没有立即使人们将注意力集中于无人机的发展和研制上,在之后长达40多年的时间里,无人机的发展相当缓慢。从20世纪60年代开始,无人机的价值逐渐被人们所认识,研制的步伐也开始加快。在20世纪70～80年代的中东战争中,小型无人机崭露头角。1982年6月,在有名的贝卡谷地战役中,以色列用自制的“侦察兵”和“猛犬”等无人机,收集了叙利亚的火力配置和战场情况,取得了突出的战果,引起了各国的震惊。在20世纪90年代的海湾战争中,多国部队成功地使用了多种无人机执行侦察、战场损伤评估、火炮校正和人员搜救等任务。据统计,在“沙漠风暴”行动中,美军仅“先锋”无
5、人机就出动307架次,飞行1011h。由于无人机在执行前线和深入敌后的作战任务中无人员损伤而且连续作战性强,因此受到作战部队的广泛欢迎。以上事实充分证明,在以信息技术为主的现代局部战争中,用无人机来执行侦察、监视、设置假目标、骚扰与诱惑和电子干扰等任务,取得了相当好的战果。世界上许多国家都在研制和开发自己的无人收稿日期:2002204212;修订日期:2002209205基金项目:西北工业大学“英才培养计划”’基金资助项目作者简介:朱战霞(19732),女,陕西武功人,讲师,博士,主要从事飞行器飞行动力学与控制研究;袁建平(19572),男,陕西宜川人,教授,博士生导
6、师,主要研究领域为飞行器动力学与控制及GPS应用。6飞行力学第21卷机,包括美国、法国、加拿大、英国、德国、意大利、日本、澳大利亚、中国等。我国无人机的研制开始于20世纪60年代左右,除靶机外,已经发展研制出数十种不同类型、配套完整、功能齐全、性能先进的无人机,包括长空系列、ASN系列等。从世界无人机发展趋势看,近年来,除了靶机和侦察机外,无人机的研制逐渐向其他类型发展,包括反雷达型、大高度超音速型、人工智能型、悬翼式、空空交战型等。对于单架无人机,它虽然具有重量轻、尺寸小、机动性高、隐蔽性好、适应性强、不必冒生命危险等一系列有人驾驶飞机无法比拟的优点,但仍然存在着相
7、应的问题。主要有:(1)执行侦察任务时,如果飞机中途出现故障,必须中断任务返回维修,这对民用虽无关紧要,但在战争中有可能贻误战机而破坏整个作战计划;(2)执行对地观测任务时,由于摄像机角度的限制,只能看到局部信息,有可能遗漏或者丢失目标。同时单架无人机只能从一个方向对目标进行观测,相机不能同时获得不同方位的立体图片和数据,影响了可靠性和逼真度;(3)在侦察范围上,单架无人机受到限制,有可能遗漏目标;(4)对于攻击型、战斗型无人机,其主要任务是摧毁敌方目标,需要尽可能按计划和要求圆满完成既定任务,以便保证整个战略战术的整体效果。若单架机出征,除同样存在
