2024年5月1日发(作者：三星c700)

实验研究

无人机的发展现状与趋势

姚思浩

(北京市大峪中学，北京，102300 )

摘要：无人机在近几年®i速发展，一个无人机发展高潮正在到来。本文主要分析无人机快速发展的原因，研究了无人机的发展历史，从军

事和民用的角度分别对无人机的发展现状、主要技术进行论述。并依据现状展望无人机未来的发展趋势。

关键词：无人机；发展现状；发展趋势

当下全世界范围内拥有军用无人机的国家有50多个，

使用民用无人机的国家或地区不计其数。其中以美国、以色

列为首等国家有着深厚的无人机研究基础和成熟的无人机

使用经验。以美国为例，仅现役的军用无人机就有“捕食者”，

“全球鹰”，“死神”等20余个型号约7000架无人机。

中国的无人机开发及应用后来居上，开发出了“翼龙”和“大

疆”等多型无人机，在军用和民用市场上的国内外影响力不

断增大。无人机具有成本低、对环境要求低等特点，具有十

分广阔的军事和民用用途。相比有人飞机更加灵活，结构更

加简单，可减少人员伤亡概率，有逐步取代有人飞机的发展

趋势。

1无人机发展历史

无人机诞生于军事领域。世界上首架无人机于1916年

成功试飞，这打开了无人机发展的大门，而且随着时间推移，

无人机的功能不断发生变化。在20世纪40年代无人机主

要作为军事演习中的靶机使用，用以检验防空武器作战性

能，训练防空火力准确性；在20世纪50年代到70年代，

在越南战争的战场上，除了作为靶机使用，无人机被用来执

行简单的战场军事侦察任务；到90年代，在黎巴嫩战争中

以色列首次让无人机承担战斗任务，这也令军用无人机有了

新的功能和战场定位。

无人机无需考虑飞行人员损伤，相较有人飞机更加灵

活，能执行各种各样的作战任务，使人们看到无人机在军事

领域的发展价值。各国对无人机作为军队战斗力倍增器的作

用与地位取得了共识，从而为无人机的迅速发展提供了强大

的动力[1]。无人机发展到今天，可以分类为军用和民用无人

机两部分，其中现役军用无人机的定位是军事侦察、火力打

击等等。在发展过程中军用无人机在载重能力、飞行速度、

飞行高度、巡航时间、作战半径等性能参数上有很大提高。

无人机也向民用方向发展。在遥感航拍、抗震救灾、农

林业、环境监测、通信中继和快递服务等领域得到了广泛的

应用[2]。民用无人机在生产生活中起到重要作用，还衍生出

消费级无人机，即以多旋翼无人机为主的简单无人机3可用

于影视拍摄，也具有娱乐功能。

96

丨电子制作2018年1月

2无人机发展现状

无人机经过几十年的发展，技术经过多次革新，在能源、

飞行控制、机身结构方面技术更加成熟。

■ 2.1军用无人机发展现状

在无人机快速发展的潮流下，多个无人机强国都相继研

制出先进的军用无人机型号。20世纪至今，美国已研制多

型长航吋无人机，即续航能力强的无人机，包括“先锋”、“猎

人”、“蒂尔”等。其中“蒂尔”型号中包括人们熟知的“捕

食者”，“全球鹰”无人机，在阿富汗和伊拉克战争中多次

执行侦察和攻击任务，经过了实战考验，具备可靠的作战能

力。目前美军反恐作战中80%的侦查监视任务由无人机完

成，无人机的作用不可或缺。以色列作为无人机大国，是现

在最大的无人驾驶飞行系统出口国，超过了美国[3]。其中人

们熟悉的以军用无人机型号有“侦察兵”，“猎人”，“竞

技神”等，在以军中充当重要角色。我国在无人机项目上起

步虽然较晚，但近几年来发展迅速，涌现出多个型号的军用

无人机，与世界顶尖水平的差距正在拉近。例如我国自主研

发的“翼龙”无人机，外形和尺寸与美国“捕食者”无人机

相似，部分性能指标达到“捕食者”水平，还有部分性能仍

需改进。据媒体报道，我国军用无人机还外销沙特等多个国

家，并得到用户的髙度认可，这也表明国际社会对我国无人

机发展水平的认可。

军用无人机还能胜任小型低烈度战场上的火力打击任

_»2__麵_蠢_

图2 “捕食者”无人机

务，可执行危险度高、灵活性强，不适宜人类执行的任务[4]。

详细地说可执行战场情报侦察，对敌火力打击，诱使敌方雷

达开机掩护我方兵力，信息传输等任务。另外具备多种功能

的察/打_体军用无人机也是无人机的类型之一。根据当前

无人机技术和理念分析，在不久的未来，无人机可能取代大

部分有人飞机，形成无人机/有人飞机协同作战的体系。这

说明在未来的一段时间军用无人机还有充足的发展空间和

广阔的市场需求。

■ 2.2民用无人机发展现状

民用无人机发展始于20世纪80年代，以军用无人机在

战争中成功使用和展现出的特点为开端，无人机开始在民用

领域崭露头角。我国民用无人机发展经历了四个阶段。第一

阶段：我国于1980年研制了国内第一架民用无人机

D

-4,

主要用于矿产资源探测和航空测绘；第二阶段：90年代起

我国民营企业开始无人机研发，研制出一些低端产品，不具

有进入市场和量产的能力；第三阶段：07年起我国开始大

力发展民用无人机，众多军工企业和民营企业开启无人机项

目，取得了一些成果，长航时民用无人机“黔中1号”成

功首飞是成果的代表之第四阶段：在我国，无人机进入

大众视野，大疆等等品牌的消费级无人机发展迅速，多种型

号的消费级无人机可用于航拍，影视拍摄和娱乐。总而言之，

我国民用无人机迎来发展高潮，市场发展迅速，并占据一定

的国外市场。2016年我国无人机出口 70亿，2017预计超

过90亿。

中

第一阶段

20

世纪

80

年代

国

军需为主，

D-4

无人机开创民用先河

.

民

用

无

第二阶段

20

世纪

90

年代

-2006

年

部分民企进入无人机市场，少量产品问世，

人

机

发

第三阶段

2007

年

-2012

年前后

展

民企增多，军工企业也开始涉及民用领域

.

历

程

第四阶段

2012

年前后至今

消费级市场蓬勃发展，多旋

K

备受用户青睐。

图3我国民用无人机发展阶段

实验研究

我国民用无人机在近几年出现井喷式发展，其现象并非

无迹可寻，也是一定原因促成的结果。其原因主要在于飞控

系统开源，开源使得无人机制造领域的入行门槛降低[5]。开

源使得无人机制造更简易，无人机研发公司能更简单的研发

一款无人机。另外，开源使自己购买零件组装无人机的方法

变的可行。我国形成完整无人机产业链、技术逐渐成熟、生

产成本下降、市场需求居高不下，也是民用无人机快速发展

的原因。

3无人机关键技术

军用无人机的技术发展依托于无人机的作战定位，随着

作战定位改变而改变，并且与战争格局息息相关。当前无人

机的控制方式仍然以操纵员遥控和预编程控制为主[6]。因此

无人机飞行控制的精确度直接影响任务的可行性和无人机

执行任务的精度。反步控制、反馈线性化以及智能

PID

控

制是目前无人机主要的飞行控制技术。在无人机的通信能力

方面，无人机目前主要使用数据链共享模式，将单个无人机

纳入整个系统形成体系；动力方面，一般采用电力或轻型高

效燃料。

无人机系统主要包括机体平台、动力系统、飞控导航、

通信系统、云台、图传、地面台和载荷几个部分[7]。

载

荷

测绘雷达、相机等面

台

数据中心遥控器监控系统

控传感器：超声波、姿态、加速度、磁罗盘等 执行机构

系飞控计算机（处理器） 机载飞控软件

动

力

电机电子调速器

信

图传系统

$动力电池：锂电池、燃料电池等

统

控制数据链路

机体平台

结构设计

云台

机身、机架、力臂、脚架、

支架、起落架、中心板等组件

机身材料采用高强度重量轻的材料，如碳纤维等

图4无人机系统

图4为民用无人机的组成。其中，机体结构决定了机

体平台的气动外形，也是其他系统的承载平台；动力系统包

括电源、螺旋桨、发动机等，保证了无人机的飞行能力，续

航能力和作战半径；飞行控制系统保证了无人机按预定路

线飞行，控制飞行的轨迹，以及到达指定地点；云台装载

的航拍相机进行拍摄并回传视频，是无人机上真正获取数

|

97

实验研究

据的部分。

4无人机发展趋势

■ 4.1军用无人机发展趋势

4.1.1篇身化

目前有人作战飞机逐步隐身化，中美俄新一代主战飞机

都采用隐身设计。无人机也在向隐身方面发展。隐身技术主

要包括两点：隐身的气动外形设计、使用吸波涂料，将二者

结合使用，其目的是减少飞机的雷达散射截面（

RCS

)值，

以便减少被敌方雷达发现的概率，有更好的突防能力和生存

能力。隐身能力不再是有人飞机的“专利”，也是未来军用

无人机发展的关键技术之一。

图5采用隐身设计的X-47B

4.1.2高麿智

lift

当前无人机主要采用人工控制方式，存在容易受到电磁

干扰、操作人员临场判断不准等弊端。未来无人机将着重提

升自主运行能力，既可以人工对无人机远程控制，也可以自

主工作。无人机将具备按照预先编制程序或指令完成预先设

定的任务，同时面对突发事件自主做出反应以应对出现危险

的能力[8]。

4.1.3多功能化

未来无人机应该升级为可执行多方面综合任务的机型,

兼顾全天候侦察无人机、察打一体无人机、无人预警机的特

点，能适应战场的复杂程度。为了提升综合作战能力，无人

机可以实现生产过程中的模块化，以便执行不同任务。在同

_平台上根据任务需要安装不同模块，能够提高作战效能，

降低无人机生产成本，实现_机多用。

■ 4.2民用无人机发展趋势

4.2.1倌号传输能力

提高民用无人机的信号传输能力，即可增大无人机工作

半径，提高在恶劣环境或信号较弱区域的工作能力。另外，

提高民用无人机可以增强与控制终端的联系，可以实现终端

同时控制多无人机，完成多无人机协同工作，提高完成任务

的成功概率。

98丨电子制作2018年1月

4.2.2提塞防摑性能

无人机一般在城市或户外工作，必要条件下须在建筑物

之间或树林茂密处工作。提高防撞能力，可保障无人机在复

杂环境中执行工作的稳定性[9]。对于操作不当发生的误碰误

撞，提高无人机防撞能力能有效解决该问题。

4.2.3机載赂小里化

机载设备小型化可以减小无人机起飞载荷，增大无人机

航程，这或者增加更多载荷，提高完成任务的灵活性；此外

提高云台的稳定性，可以使航拍相机所得图像更稳定，提高

工作效能。

5结语

经过短时间的发展，无人机在战场和民用领域中的应用

不断扩大。由于人类对技术发展的追求和应用需求的增加，

无人机的功能和市场将会有更大的发展空间。预计到2020

年全球民用无人机销量将超过400万驾，市场规模260亿

美元，全球有超过500家无人机公司，我国超过130家。

在未来军用无人机将满足战场需求，成为对空、对地战

场的核心力量，对防空造成极大威胁；同时民用无人机也将

深入快递、交通监测、资源勘探等领域，发挥不可替代的作

用。随着目前人工智能技术的发展，虽然有人驾驶飞机目前

仍扮演重要角色，但我们可以预见，未来无人机将会更加迅

速发展，如果合理应用，将会为人类的发展带来更多更大的

福祉。*

参考文献

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