內容簡介
《無人機系統及作戰使用》從技術與套用相結合的角度，全面系統地介紹和討論了無人機的技術原理和使用問題。全書共分11章，總結了作者在無人機系統相關技術及使用方面的部分教研工作，不僅從總體上對無人機系統的組成、分類、特點等進行了討論，還對世界無人機的發展現狀、無人機系統各組成部分的技術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技術、臨近空間無人機、無人機的發展趨勢等進行了探討和總結歸納。
《無人機系統及作戰使用》內容涵蓋面廣，可作為無人機領域從事管理、教學、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專業的教學用書和學習參考書。
無人機系統及作戰使用作者簡介
魏瑞軒，生於1968年，2001年於西安交通大學獲工學博士學位，博士後畢業，現任空軍工程大學教授、博士生導師，兼任陝西省自動化學會副秘書長。主要研究方向為無人飛行器控制、制導與運用工程、非線性系統故障診斷技術及套用。主持完成國家自然科學基金項目、863計畫項目、國家博士後科學基金項目以及其他科研項目十餘項，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、軍隊優秀教學成果三等獎1項、校級教學成果一等獎1項。主編出版飛行控制系統校內教材2部，發表學術及教學研究論文60餘篇，被SCl、El等收錄30餘篇。獲得軍隊院校育才獎金獎、銀獎各1次，被評為全軍優秀碩士學位論文，指導教師l次，多次獲得空軍工程大學教學優秀一、二等獎。
目錄
第1章 總論無人機系統
1.1 無人機與無人機系統
1.2 無人機系統的一般組成
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 無人機系統的特點與套用
1.4.1 無人機系統的特點
1.4.2 無人機系統的性能
1.4.3 無人機的套用領域
1.5 無人作戰飛機的技術特點與組成
1.5.1 無人作戰飛機的技術特點
1.5.2 無人作戰飛機的組成
1.5.3 自主攻擊決策系統
1.6 無人機的發展運用歷程
1.6.1 靶機起步,奠定基礎
1.6.2 初步參戰,嶄露頭角
1.6.3 戰場牽引,迅速崛起
小結
習題及思考創新
第2章 主要國家的無人機及其套用概況
2.1 體系完整,美國無人機領跑世界
2.2 實戰催生,以色列無人機實力不凡
2.3 韜光養晦,俄羅斯無人機不可小覷
2.4 百舸爭流,各國無人機競相發展
2.5 長空爭霸,無人作戰飛機備受關注
小結
習題及思考創新
第3章 無人機飛行平台與動力系統
3.1 無人機飛行平台的組成
3.2 空氣動力學初步知識
3.3 升力的產生機理
3.3.1 兩個重要概念
3.3.2 升力的產生
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計方法
3.5.4 幾種典型的撲翼無人機
3.5.5 特殊構型的微型鏇翼機
3.6 無人機的動力系統
3.6.1 發動機的分類
3.6.2 無人機動力的選擇
3.6.3 無人作戰飛機動力系統的關鍵技術
小結
習題及思考創新
第4章 飛行控制與導航制導
4.1 無人機自動飛行控制系統
4.1.1 無人機控制系統總體
4.1.2 無人機的飛行運動建模
4.1.3 飛行控制律設計
4.1.4 自動駕駛儀的實現
4.1.5 先進飛行控制技術
4.2 無人機的編隊控制
4.2.1 無人機的編隊控制結構
4.2.2 無人機編隊運動建模
4.2.3 基於預測控制的編隊控制算法
4.3 無人機的自主導航技術
4.3.1 慣性導航
4.3.2 衛星導航
4.3.3.組合導航
4.3.4 都卜勒導航
4.3.5 地形輔助導航
4.4 無人作戰飛機的制導技術
4.4.1 自主制導技術
4.4.2自然信息制導技術
4.4.3 遙控制導技術
4.4.4 尋的制導技術
4.4.5 複合制導技術
小結
習題及思考創新
第5章 任務載荷與數據鏈路
5.1 無人機的任務載荷
5.1.1 偵察監視類載荷
5.1.2 通信類載荷
5.1.3 武器彈藥類載荷
5.2 任務載荷的套用與發展
5.2.1 無人機任務載荷的套用情況
5.2.2 無人機任務載荷的發展趨勢
5.3 無人機的數據鏈路
5.3.1 概述
5.3.2 數據鏈路的結構與原理
5.3.3 對數據鏈路的特別要求
5.3.4 抗干擾能力分析
5.3.5 無人機數據鏈路的發展趨勢
小結
習題及思考創新
第6章 任務規劃與指揮控制
6.1 指揮控制站功用與組成
6.2 任務規劃與航路規劃
6.2.1 任務規劃
6.2.2 航路規劃
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 地面指控站的發展趨勢
小結
習題及思考創新
第7章 無人機的發射與回收
7.1 無人機的發射技術
7.2 無人機的回收技術
7.2.1 回收控制系統
7.2.2 幾種典型的回收方式
小結
習題及思考創新
第8章 無人機作戰運用研究
8.1 無人機作戰運用概論
8.1.1 無人機的實戰運用方式
8.1.2 歷次戰爭中的無人機套用
8.1.3 無人機的作戰運用原則
8.1.4 無人作戰飛機的運用方式
8.2 無人作戰飛機的集群協同作戰
8.2.1 無人作戰飛機集群協同作戰原理
8.2.2 集群協同作戰的關鍵技術與方式
8.2.3 無人作戰飛機集群協同研究動態
8.3 “捕食者”無人機的運用概況
8.3.1 “捕食者”無人機系統
8.3.2 “捕食者”的使命任務及載荷
8.3.3 “捕食者”的人員配備
8.3.4 “捕食者”的任務剖面與用途
小結
習題及思考創新
第9章 綜合保障與模擬訓練
9.1 無人機系統的綜合保障
9.1.1 無人機系統綜合保障概述
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鍵技術
9.2 模擬訓練與作戰演練
9.2.1 無人機模擬訓練概述
9.2.2 美軍無人機的人員培訓
9.2.3 無人機模擬訓練系統的關鍵技術
9.2.4 無人機模擬訓練系統的一般特點
9.2.5 無人機模擬作戰演練的組織管理
9.2.6 典型無人機模擬訓練系統簡介
小結
習題及思考創新
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
習題及思考創新
第11章 無人機系統的發展與市場
11.1 無人機裝備的總體發展趨勢
11.2 三類典型無人機的發展特點
11.3 無人機產業的市場前景
11.3.1 無人機產業面臨的挑戰
11.3.2 世界無人機市場預測
小結
習題及思考創新
參考文獻
前言
軍用無人機被人們讚譽為21世紀的“尖兵之翼”。美國國防部從2000年起，短短8年時間，就專為無人機連續發布了4版路線圖。在未來信息化條件下的局部戰爭中，作為網路中心戰重要節點和打擊平台的各類無人機，可居高臨下快速發現、跟蹤、打擊各類動、靜態目標，必將成為未來陸、海、空、天、電磁一體化作戰的“殺手鐧”武器。
縱觀無人機的發展歷程可以看出，無人機及其相關技術的發展與作戰需求的牽引和運用方式的創新是密不可分的，也是相互促進的。從1917年第1架無人遙控飛機問世起，由於技術的限制，半個多世紀中無人機主要被用作靶機。直至20世紀70年代的美國對越戰爭，戰損的壓力迫使美軍開始將無人機用於情報偵察。而以色列在中東戰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展。近年來，美軍在海灣戰爭、科索沃戰爭、阿富汗戰爭、伊拉克戰爭中對無人機的大量軍事運用，特別是“捕食者”直接發射飛彈攻擊地面目標，更是將無人機的發展與使用推向了新的高潮。未來，隨著無人作戰飛機的發展和智慧型協同等技術的套用，必將進一步創新無人機的作戰運用空間，進而又會促進無人機技術向更高水平的發展。因此，從技術與套用相結合的角度，全面認識無人機系統的技術內涵與使用等問題，對無人機的管理、使用、保障和研究來說，都是很必要的。
本書旨在從技術與套用相結合的角度，對無人機系統的技術內涵、運用方式、現狀及發展等問題進行較為全面的分析探討，內容的選材與組織，力圖體現系統性、套用性和前瞻性。全書共分11章。第1章總論無人機系統，對無人機系統的組成特點、分類型譜、發展歷程等問題進行了系統綜述。第2章歸納總結了世界主要國家無人機，包括無人作戰飛機的發展及套用情況。第3章對無人機系統飛行器平台的組成、升力機理、動力系統等進行了概要介紹。第4章系統介紹了無人機的飛行控制、制導與導航技術，包括前沿的無人機編隊控制技術。第5章介紹了無人機的任務載荷和數據鏈路，包括無人作戰飛機的武器。第6章討論無人機的指揮控制與任務規劃，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的發射與回收技術。第8章對無人機的作戰運用問題進行了討論，闡述了無人機集群協同作戰的原理和技術框架。第9章論述了無人機系統的綜合保障和模擬訓練問題。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的未來發展。
在本書寫作過程中，筆者的研究生孔韜、劉月、董志興、王晉雲、胡明朗、沈東、郭慶、史中正等在資料的收集整理、文稿錄入、插圖繪製等方面做了大量的工作。
精彩書摘
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，美軍最後還是想到了無人機，希望能用無人偵察機代替有人機實施偵察。無人機的平台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，高度大於20000m，尺寸較小，雷達散射界面和紅外信號特徵都很小，不易被雷達發現，也不易被防空飛彈擊中，具有較強的戰場生存能力。而且，無人機成本低，當時一架無人機也就百萬美元左右，即使損失，相比於一架有人機的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。處於戰爭的需要，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行偵察任務，先後出動3400多架次，獲取的情報占當時情報總量的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”偵察機在越南戰場的出色表現，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裝備套用於實戰，開闢了無人機套用和發展的新階段。但是越戰結束後，受到各方面習慣勢力的影響，美軍開始冷淡曾為他們立下汗馬功勞的“火蜂”無人機，致使無人機技術的發展又一次被延緩下來。直到1980年前後，以色列在中東戰爭中直接運用無人機取得了輝煌的戰果，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防空飛彈構築了一個嚴密的從幾十米的低空到上萬米高空的防空火力網，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，以色列在向美國學習無人機技術的基礎上，開始研製自己的新型無人機。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鬥機進行電子欺騙的無人機，又先後研製了“偵察兵”和“猛犬”兩種無人偵察機，用於收集雷達信號和進行光電複合偵察，具有全天時工作能力。這些無人機為以色列奪取戰爭的勝利奠定了基礎。
