無人機系統(tǒng)及作戰(zhàn)使用

前言

　　軍用無人機被人們贊譽為21世紀(jì)的“尖兵之翼”。美國國防部從2000年起，短短8年時間，就專為無人機連續(xù)發(fā)布了4版路線圖。在未來信息化條件下的局部戰(zhàn)爭中，作為網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)重要節(jié)點和打擊平臺的各類無人機，可居高臨下快速發(fā)現(xiàn)、跟蹤、打擊各類動、靜態(tài)目標(biāo)，必將成為未來陸、海、空、天、電磁一體化作戰(zhàn)的“殺手锏”武器。　　縱觀無人機的發(fā)展歷程可以看出，無人機及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與作戰(zhàn)需求的牽引和運用方式的創(chuàng)新是密不可分的，也是相互促進的。從1917年第1架無人遙控飛機問世起，由于技術(shù)的限制，半個多世紀(jì)中無人機主要被用作靶機。直至20世紀(jì)70年代的美國對越戰(zhàn)爭，戰(zhàn)損的壓力迫使美軍開始將無人機用于情報偵察。而以色列在中東戰(zhàn)爭中對無人機的出色運用，極大地促進了全世界對無人機的重視和發(fā)展。近年來，美軍在海灣戰(zhàn)爭、科索沃戰(zhàn)爭、阿富汗戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭中對無人機的大量軍事運用，特別是“捕食者”直接發(fā)射導(dǎo)彈攻擊地面目標(biāo)，更是將無人機的發(fā)展與使用推向了新的高潮。未來，隨著無人作戰(zhàn)飛機的發(fā)展和智能協(xié)同等技術(shù)的應(yīng)用，必將進一步創(chuàng)新無人機的作戰(zhàn)運用空間，進而又會促進無人機技術(shù)向更高水平的發(fā)展。因此，從技術(shù)與應(yīng)用相結(jié)合的角度，全面認識無人機系統(tǒng)的技術(shù)內(nèi)涵與使用等問題，對無人機的管理、使用、保障和研究來說，都是很必要的。　　本書旨在從技術(shù)與應(yīng)用相結(jié)合的角度，對無人機系統(tǒng)的技術(shù)內(nèi)涵、運用方式、現(xiàn)狀及發(fā)展等問題進行較為全面的分析探討，內(nèi)容的選材與組織，力圖體現(xiàn)系統(tǒng)性、應(yīng)用性和前瞻性。全書共分11章。第1章總論無人機系統(tǒng)，對無人機系統(tǒng)的組成特點、分類型譜、發(fā)展歷程等問題進行了系統(tǒng)綜述。第2章歸納總結(jié)了世界主要國家無人機，包括無人作戰(zhàn)飛機的發(fā)展及應(yīng)用情況。第3章對無人機系統(tǒng)飛行器平臺的組成、升力機理、動力系統(tǒng)等進行了概要介紹。第4章系統(tǒng)介紹了無人機的飛行控制、制導(dǎo)與導(dǎo)航技術(shù)，包括前沿的無人機編隊控制技術(shù)。第5章介紹了無人機的任務(wù)載荷和數(shù)據(jù)鏈路，包括無人作戰(zhàn)飛機的武器。第6章討論無人機的指揮控制與任務(wù)規(guī)劃，闡述了地面指揮控制站的原理、特點。第7章概要介紹了無人機系統(tǒng)的發(fā)射與回收技術(shù)。第8章對無人機的作戰(zhàn)運用問題進行了討論，闡述了無人機集群協(xié)同作戰(zhàn)的原理和技術(shù)框架。第9章論述了無人機系統(tǒng)的綜合保障和模擬訓(xùn)練問題。第10章概要介紹了臨近空間無人機。第11章分析了無人機系統(tǒng)的未來發(fā)展。　　在本書寫作過程中，筆者的研究生孔韜、劉月、董志興、王晉云、胡明朗、沈東、郭慶、史中正等在資料的收集整理、文稿錄入、插圖繪制等方面做了大量的工作。

內(nèi)容概要

　　《無人機系統(tǒng)及作戰(zhàn)使用》從技術(shù)與應(yīng)用相結(jié)合的角度，全面系統(tǒng)地介紹和討論了無人機的技術(shù)原理和使用問題。全書共分11章，總結(jié)了作者在無人機系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)及使用方面的部分教研工作，不僅從總體上對無人機系統(tǒng)的組成、分類、特點等進行了討論，還對世界無人機的發(fā)展現(xiàn)狀、無人機系統(tǒng)各組成部分的技術(shù)原理和使用特點進行了分析和介紹，又對無人機運用和保障的方式方法及相關(guān)技術(shù)、臨近空間無人機、無人機的發(fā)展趨勢等進行了探討和總結(jié)歸納?！　　稛o人機系統(tǒng)及作戰(zhàn)使用》內(nèi)容涵蓋面廣，可作為無人機領(lǐng)域從事管理、教學(xué)、科研和使用的各類人員的參考用書，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)的教學(xué)用書和學(xué)習(xí)參考書。

作者簡介

　　魏瑞軒，生于1968年，2001年于西安交通大學(xué)獲工學(xué)博士學(xué)位，博士后畢業(yè)，現(xiàn)任空軍工程大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，兼任陜西省自動化學(xué)會副秘書長。主要研究方向為無人飛行器控制、制導(dǎo)與運用工程、非線性系統(tǒng)故障診斷技術(shù)及應(yīng)用。主持完成國家自然科學(xué)基金項目、863計劃項目、國家博士后科學(xué)基金項目以及其他科研項目十余項，曾獲得省部級科技進步一等獎l項，主持或參與獲得其他科技進步獎2項、各類理論研究成果獎2項、軍隊優(yōu)秀教學(xué)成果三等獎1項、校級教學(xué)成果一等獎1項。主編出版飛行控制系統(tǒng)校內(nèi)教材2部，發(fā)表學(xué)術(shù)及教學(xué)研究論文60余篇，被SCl、El等收錄30余篇。獲得軍隊院校育才獎金獎、銀獎各1次，被評為全軍優(yōu)秀碩士學(xué)位論文，指導(dǎo)教師l次，多次獲得空軍工程大學(xué)教學(xué)優(yōu)秀一、二等獎。

書籍目錄

第1章 總論無人機系統(tǒng)1.1 無人機與無人機系統(tǒng)1.2 無人機系統(tǒng)的一般組成1.3 無人機的分類與型譜1.3.1 無人機的分類1.3.2 無人機型譜研究1.4 無人機系統(tǒng)的特點與應(yīng)用1.4.1 無人機系統(tǒng)的特點1.4.2 無人機系統(tǒng)的性能1.4.3 無人機的應(yīng)用領(lǐng)域1.5 無人作戰(zhàn)飛機的技術(shù)特點與組成1.5.1 無人作戰(zhàn)飛機的技術(shù)特點1.5.2 無人作戰(zhàn)飛機的組成1.5.3 自主攻擊決策系統(tǒng)1.6 無人機的發(fā)展運用歷程1.6.1 靶機起步,奠定基礎(chǔ)1.6.2 初步參戰(zhàn),嶄露頭角1.6.3 戰(zhàn)場牽引,迅速崛起小結(jié)習(xí)題及思考創(chuàng)新第2章 主要國家的無人機及其應(yīng)用概況2.1 體系完整,美國無人機領(lǐng)跑世界2.2 實戰(zhàn)催生,以色列無人機實力不凡2.3 韜光養(yǎng)晦,俄羅斯無人機不可小覷2.4 百舸爭流,各國無人機競相發(fā)展2.5 長空爭霸,無人作戰(zhàn)飛機備受關(guān)注小結(jié)習(xí)題及思考創(chuàng)新第3章 無人機飛行平臺與動力系統(tǒng)3.1 無人機飛行平臺的組成3.2 空氣動力學(xué)初步知識3.3 升力的產(chǎn)生機理3.3.1 兩個重要概念3.3.2 升力的產(chǎn)生3.3.3 翼型的升阻特性3.4 無人機的機翼3.4.1 機翼的形狀3.4.2 機翼的升力與阻力3.4.3 無人機翼型的確定3.4.4 幾種典型機翼的特性3.4.5 無人機機翼的新概念3.5 微型無人機的空氣動力難題3.5.1 微型無人機的空氣動力特性3.5.2 撲翼的升力機理3.5.3 撲翼無人機氣動布局的設(shè)計方法3.5.4 幾種典型的撲翼無人機3.5.5 特殊構(gòu)型的微型旋翼機3.6 無人機的動力系統(tǒng)3.6.1 發(fā)動機的分類3.6.2 無人機動力的選擇3.6.3 無人作戰(zhàn)飛機動力系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)小結(jié)習(xí)題及思考創(chuàng)新第4章 飛行控制與導(dǎo)航制導(dǎo)4.1 無人機自動飛行控制系統(tǒng)4.1.1 無人機控制系統(tǒng)總體4.1.2 無人機的飛行運動建模4.1.3 飛行控制律設(shè)計4.1.4 自動駕駛儀的實現(xiàn)4.1.5 先進飛行控制技術(shù)4.2 無人機的編隊控制4.2.1 無人機的編隊控制結(jié)構(gòu)4.2.2 無人機編隊運動建模4.2.3 基于預(yù)測控制的編隊控制算法4.3 無人機的自主導(dǎo)航技術(shù)4.3.1 慣性導(dǎo)航4.3.2 衛(wèi)星導(dǎo)航4.3.3.組合導(dǎo)航4.3.4 多普勒導(dǎo)航4.3.5 地形輔助導(dǎo)航4.4 無人作戰(zhàn)飛機的制導(dǎo)技術(shù)4.4.1 自主制導(dǎo)技術(shù)4.4.2 自然信息制導(dǎo)技術(shù)4.4.3 遙控制導(dǎo)技術(shù)4.4.4 尋的制導(dǎo)技術(shù)4.4.5 復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)小結(jié)習(xí)題及思考創(chuàng)新第5章 任務(wù)載荷與數(shù)據(jù)鏈路5.1 無人機的任務(wù)載荷5.1.1 偵察監(jiān)視類載荷5.1.2 通信類載荷5.1.3 武器彈藥類載荷5.2 任務(wù)載荷的應(yīng)用與發(fā)展5.2.1 無人機任務(wù)載荷的應(yīng)用情況5.2.2 無人機任務(wù)載荷的發(fā)展趨勢5.3 無人機的數(shù)據(jù)鏈路5.3.1 概述5.3.2 數(shù)據(jù)鏈路的結(jié)構(gòu)與原理5.3.3 對數(shù)據(jù)鏈路的特別要求5.3.4 抗干擾能力分析5.3.5 無人機數(shù)據(jù)鏈路的發(fā)展趨勢小結(jié)習(xí)題及思考創(chuàng)新第6章 任務(wù)規(guī)劃與指揮控制6.1 指揮控制站功用與組成6.2 任務(wù)規(guī)劃與航路規(guī)劃6.2.1 任務(wù)規(guī)劃6.2.2 航路規(guī)劃6.3 地面指控站實例6.3.1 典型地面指控站6.3.2 地面指控站方艙6.4 地面指控站的發(fā)展趨勢小結(jié)習(xí)題及思考創(chuàng)新第7章 無人機的發(fā)射與回收7.1 無人機的發(fā)射技術(shù)7.2 無人機的回收技術(shù)7.2.1 回收控制系統(tǒng)7.2.2 幾種典型的回收方式小結(jié)習(xí)題及思考創(chuàng)新第8章 無人機作戰(zhàn)運用研究8.1 無人機作戰(zhàn)運用概論8.1.1 無人機的實戰(zhàn)運用方式8.1.2 歷次戰(zhàn)爭中的無人機應(yīng)用8.1.3 無人機的作戰(zhàn)運用原則8.1.4 無人作戰(zhàn)飛機的運用方式8.2 無人作戰(zhàn)飛機的集群協(xié)同作戰(zhàn)8.2.1 無人作戰(zhàn)飛機集群協(xié)同作戰(zhàn)原理8.2.2 集群協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)與方式8.2.3 無人作戰(zhàn)飛機集群協(xié)同研究動態(tài)8.3 “捕食者”無人機的運用概況8.3.1 “捕食者”無人機系統(tǒng)8.3.2 “捕食者”的使命任務(wù)及載荷8.3.3 “捕食者”的人員配備8.3.4 “捕食者”的任務(wù)剖面與用途小結(jié)習(xí)題及思考創(chuàng)新第9章 綜合保障與模擬訓(xùn)練9.1 無人機系統(tǒng)的綜合保障9.1.1 無人機系統(tǒng)綜合保障概述9.1.2 美軍無人機的使用與維修保障9.1.3 綜合保障的能力要求與關(guān)鍵技術(shù)9.2 模擬訓(xùn)練與作戰(zhàn)演練9.2.1 無人機模擬訓(xùn)練概述9.2.2 美軍無人機的人員培訓(xùn)9.2.3 無人機模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)9.2.4 無人機模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的一般特點9.2.5 無人機模擬作戰(zhàn)演練的組織管理9.2.6 典型無人機模擬訓(xùn)練系統(tǒng)簡介小結(jié)習(xí)題及思考創(chuàng)新第10章 臨近空間無人機10.1 臨近空間及其飛行器10.1.1 臨近空間的特點10.1.2 臨近空間飛行器10.1.3 臨近空間飛行器特點10.2 臨近空間無人機小結(jié)習(xí)題及思考創(chuàng)新第11章 無人機系統(tǒng)的發(fā)展與市場11.1 無人機裝備的總體發(fā)展趨勢11.2 三類典型無人機的發(fā)展特點11.3 無人機產(chǎn)業(yè)的市場前景11.3.1 無人機產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)11.3.2 世界無人機市場預(yù)測小結(jié)習(xí)題及思考創(chuàng)新參考文獻

章節(jié)摘錄

　　為了能以較小的損失摸清北越部隊的情況，特別是防空力量的部署情況，美軍最后還是想到了無人機，希望能用無人偵察機代替有人機實施偵察。無人機的平臺選定了美國瑞安航空公司的“火蜂”一147無人靶機。該機飛行時速在900kin以上，高度大于20000m，尺寸較小，雷達散射界面和紅外信號特征都很小，不易被雷達發(fā)現(xiàn)，也不易被防空導(dǎo)彈擊中，具有較強的戰(zhàn)場生存能力。而且，無人機成本低，當(dāng)時一架無人機也就百萬美元左右，即使損失，相比于一架有人機的3000多萬美元再加機組人員來說，其損失也是完全可以接受的。處于戰(zhàn)爭的需要，瑞安航空公司為“火蜂”一147緊急加裝了偵察照相和紅外探測等設(shè)備，改裝定型為“火蜂”一147D。從1964年至1975年，火蜂偵察機在越南上空執(zhí)行偵察任務(wù)，先后出動3400多架次，獲取的情報占當(dāng)時情報總量的80％，而其因擊落和機械故障墜毀的損失率僅為16％，這意味著避免了近550架有人駕駛飛機被擊毀，也避免了1000多名飛行員喪命越南。　　“火蜂”偵察機在越南戰(zhàn)場的出色表現(xiàn)，使人們認識到了無人機的新價值，也使無人機首次作為作戰(zhàn)裝備應(yīng)用于實戰(zhàn)，開辟了無人機應(yīng)用和發(fā)展的新階段。但是越戰(zhàn)結(jié)束后，受到各方面習(xí)慣勢力的影響，美軍開始冷淡曾為他們立下汗馬功勞的“火蜂”無人機，致使無人機技術(shù)的發(fā)展又一次被延緩下來。直到1980年前后，以色列在中東戰(zhàn)爭中直接運用無人機取得了輝煌的戰(zhàn)果，才又一次激起了各國軍方對無人機的濃厚興趣。在中東戰(zhàn)爭期間，以色列面對的敘利亞、埃及和黎巴嫩，利用“薩姆”一6防空導(dǎo)彈構(gòu)筑了一個嚴(yán)密的從幾十米的低空到上萬米高空的防空火力網(wǎng)，使得以色列的飛機一旦進入，就基本無可生還。為了突破對手的防空網(wǎng)，以色列在向美國學(xué)習(xí)無人機技術(shù)的基礎(chǔ)上，開始研制自己的新型無人機。他們把從美國引進的“石雞”噴氣式無人靶機和“壯士”無人靶機改裝成能夠模擬噴氣式戰(zhàn)斗機進行電子欺騙的無人機，又先后研制了“偵察兵”和“猛犬”兩種無人偵察機，用于收集雷達信號和進行光電復(fù)合偵察，具有全天時工作能力。這些無人機為以色列奪取戰(zhàn)爭的勝利奠定了基礎(chǔ)。

編輯推薦

　　《無人機系統(tǒng)及作戰(zhàn)使用》旨在從技術(shù)與應(yīng)用相結(jié)合的角度，對無人機系統(tǒng)的技術(shù)內(nèi)涵、運用方式、現(xiàn)狀及發(fā)展等問題進行較為全面的分析探討，內(nèi)容的選材與組織，力圖體現(xiàn)系統(tǒng)性、應(yīng)用性和前瞻性。全書共分11章。第1章總論無人機系統(tǒng)，對無人機系統(tǒng)的組成特點、分類型譜、發(fā)展歷程等問題進行了系統(tǒng)綜述。

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