未来战争的“火蚊”——微型飞行器

微型飞行器(Micro AerialVehicles,MAV)是20世纪90年代初期开始发展起来的一种新型飞行器。它的出现不仅引起了科学家的浓厚兴趣,也招致了军事专家的高度重视。微型飞行器在技术上对传统航空设计模式提出了严峻的挑战,同时其广阔的军事应用前景也将彻底改变传统战争的面貌,导致诸如“火蚁战争”之类的新型战争模式的诞生。本文将介绍微型飞行器的基本概念、对未来战争的影响、发展概况及其所涉及的关键技术。     

系统辨识方法在微型飞行器建模中的应用

为对微型飞行器的飞行进行控制,需要建立其动力学模型。讨论了微型飞行器模型的系统辨识方法,设计了实验方法与采集装置,在数据处理、模型结构选择、模型评价等方面进行了探讨。简要介绍了输入输出端存在噪声时系统的线性最小二乘无偏辨识方法原理,最后给出了微型飞行器的纵向通道的仿真算例,结果表明,运用这种方法对微型飞行器进行建模是准确而有效的。     

基于ISIGHT的微型飞行器布局优化设计研究

微型飞行器具有飞行雷诺数低、易受外界环境干扰等特点,并存在多目标优化问题,因此其气动布局优化设计难度较大。针对微型飞行器的特点及优化设计要求,采用N-S方程与遗传算法相结合的方法对微型飞行器的多目标优化设计,基于ISIGHT软件来实现该方法的具体流程,克服了计算量大、无法实现自主迭代的缺点。并对微型飞行器的展弦比、尾翼安装角、尾翼的高度和根弦长进行优化,优化目标为飞行器的静稳定性和升阻特性,优化后的构型具有良好的气动性能,结果表明该方法明显提高了计算的精度和优化设计的水平,在工程上有一定的应用价值。     

DAPRA选择古德里奇公司研发下一代夜视设备

美国防部国防高级研究计划局(DARPA)已经选择古德里奇(Goodrich)公司开发用于单兵头盔和微型飞行器的下一代夜视设备。根据 DARPA 的成像用微型传感器(MicroSensorsfor Imaging,MISI)计划,古德里奇公司 IRS 系统分部获得了     

微型空中飞行器──即将走向战场的空中飞“鸟”

美国正在研制未来城区作战中极为重要的装备──微米级的微型空中飞行器,其翼展约１５厘米,形状如空中普通飞鸟。作为未来战场上探测装置的一部分,它的主要功能是完成包括空中监视、生化战剂探测、目标确认、通信转播、空中布雷以及对大型建筑物和设施内部的侦察任务。 微型空中飞行器的研制方案,是由麻省理工学院的林肯实验室在研制一种小型空中监视平台时提出的。美国国防高级研究计划局宣称：“尽管用于此类飞行器的探测装置尚未成型,但目前的技术水平已基本具备,该方案代表着微型探测装置的发展趋势。”国防高级研究计划局已经组…     

动物飞行控制技术在军事中的应用

半机械动物飞行器代表了微型飞行器的未来方向。文中对动物飞行控制技术仅作简要介绍,对半机械动物飞行器在军事领域中的应用价值和应用前景作了重点讨论．综述了近年来动物飞行控制技术的重要研究动态,结合甲虫机器人介绍了本实验室的近期研究成果。最后,基于动物飞行控制技术的研究瓶颈给出了动物飞行控制技术未来的研究方向。     

迷你无人飞行器——21世纪的微型战争武器

《今日美国》6月25日报道称,美军将很快用“迷你”无人驾驶飞行器取代战斗机执行侦察任务,战斗侦察机就要像美国骑兵一样成为一个历史名词了。“迷你”无人飞行器目前处于试验阶段,地面部队已经开始利用这些微型工具进行近距离的侦查工作。有了这些直径可能只有12厘米大小的无人飞行器,指挥官不必再担心将先头部队送入未知的危险之中。正是这个原因促使美国五角大楼将发展无人飞行器和水下侦察器排在了重要的位置。     

以色列微小型无人机一览

为了有效支持战术作战部队,各国设计了多种微型无人飞行器,从可用背包携带的便携式无人机,到昆虫大小的"灵巧尘埃"传感器。这些飞行器可用手抛射,或由大型无人机部署,或装入火炮、迫击炮炮弹作为一次性传感器发射。目前的系统还比较大,但正在研制中的新型光机电一体化微型系统将使无人机更小型化,并能自主协调地监视和感知战场。无人机能提供战术、战区和国家级的多种服务,包括情报采集、本土安全巡逻、海     

微型飞行器飞行控制问题研究进展

微型飞行器(MAV)是飞行器的一个新兴发展方向,其飞行控制问题是MAV研究中最具挑战性的关键技术问题。对MAV飞行控制系统的结构及其特点进行了归纳和评述,分析了国内外MAV飞行控制系统的研究现状,对其中的一些关键技术问题进行了讨论,包括飞行控制方案、机载传感器、控制算法以及控制器设计方法等内容。     

基于SEM的高超声速飞行器使用能力评估模型

高超声速飞行器使用能力评估是武器装备开展作战试验、实施效能论证和作战使用保障的一项基础性工作.由于高超声速飞行器面临力、热、控制等一系列挑战,评估和量化采用的新技术、新工艺、新方法对系统完成预期使命任务和效果的影响难度较大.本文首先借鉴效能评估领域的常用方法给出问题定义,建立评估问题的指标体系,并基于结构方程模型(SE...     

基于智能变后缘的超微型无人机高度控制研究

针对微型旋翼飞行器在飞行时,因旋翼表面容易发生流动分离而造成升力损失的问题,开展了采用连续后缘襟翼(CTEF)来改变飞行器升力的技术研究。首先,开展了不同安装角下微型旋翼的推进性能研究,建立了微型旋翼模型,对其进行推进性能分析;然后,利用P(VDF-TrFE)材料制作CTEF,采用单向流固耦合的方法对使用CTEF的旋翼进行推进性能分析,结果表明后缘襟翼在电压驱动下可以实现有效偏转,偏转产生的等效安装角在12°左右,最高可将拉力提升40%;最后,基于PID控制器设计无人机高度控制系统,通过控制驱动电压,实现控制无人机高度的目的。仿真结果表明控制系统的响应时间在6 s左右,超调量在5%左右。研究表明,提出的基于P(VDFTrFE)材料的无人机高度控制系统可以实现无人机高度通道的有效控制,证实了CTEF在旋翼飞行器控制方面的潜力。     

源自生物的灵感——奇思妙想的纳无人机及无人机动力源

美国国防部对于微型无人飞行器有一个雄心勃勃的发展目标,想让它们像蜂鸟一样小、硬币一样轻,可以飞到一般无人机无法接近的地方去收集情报。他们为此专门拨款,支持一些灵感来自生物的奇妙设计思想.用以研究纳无人机(nano-UAV 或 NAV)以及微型无人机     

基于贝叶斯网的空天飞行器航天试验风险分析

空天飞行器是世界各军事强国竞相研发的航天装备之一。针对空天飞行器开展航天试验所面临的风险问题,首先对空天飞行器航天试验进行了风险分析,按照试验任务确定风险因素,然后在此基础上建立了BN风险模型,输入相关数据得到了各个试验任务及试验总任务的失败概率,最后对风险因素进行敏感度分析。结果表明,空天飞行器航天试验总任务对试验指挥和在轨试验的任务失败较为敏感。以上工作旨在为空天飞行器开展航天试验提供参考和借鉴。     

超燃冲压发动机的仿真与设计平台

高超声速飞行器所具有的全球实时侦察、快速部署和远程精确打击能力,将改变未来战争的作战方式,对国家安全产生战略性的影响.在高超声速的关键技术中,超燃冲压发动机技术占有极其重要的地住.本文分析了超燃冲压发动机的仿真与设计平台的研究、开发现状,并提出了超燃冲压发动机仿真设计技术所面临的挑战.     

机翼变形的临近空间太阳能飞行器平稳升空方案

临近空间太阳能飞行器由于苛刻的能源平衡约束，往往具有大展弦比轻质结构，使得其在低空飞行时空速过低，飞行安全性受到了显著的挑战。为了实现该类飞行器在临近空间工作点与中低空爬升过程的气动性能匹配，提出了基于主动变形的太阳能飞行器升空方案。针对性地研究了可变形飞行器的气动和推进系统建模方法，在此基础上定量分析了不同飞行器构型俯仰、滚转和偏航三个通道稳定性和操纵性。给出了从地面到高空机翼逐渐展平的升空方案，并对升空过程中各高度所需平飞推力和功率进行了校核。结果显示，该方案可以有效提升飞行器中低空稳定性和操纵性，代价是增加了功率消耗。     

气动弹性影响下高超声速飞行器动力学建模与分析

高超声速飞行器通常采用轻质材料和细长升力体设计,导致受控刚体运动频率与结构振动频率趋于接近,给飞行器制导控制系统设计带来了巨大挑战。基于假设模态下建立了考虑变截面效应的高超声速飞行器自由梁结构动力学模型,对比了横截面梁和变截面梁模态振型和频率;考虑变截面效应后,振型变化较大,同时二、三阶模态频率均变小。给出了耦合气动弹性和飞行动力学的高超声速飞行器运动方程。在典型工况下,对比分析了刚体、常截面梁和变截面梁高超声速飞行器的平衡和动态特征,结果说明:变截面梁在平衡状态下附加攻角更大,系统在平衡点处开环不稳定性更大,同时非最小相位行为基本不变。     

防空反导机理分析及筹划决策

由弹道导弹、新一代战机、临近空间飞行器和智能无人系统等组成的空天一体化打击系统已成为空天防御面临的巨大威胁与挑战.本文首先从战场环境、空天打击特点和防空反导特点等角度分析防空反导作战的内在机理,对防空反导作战部署、拦截打击、协同规则等典型作战规则展开了探索设计,提出包含预先筹划、应急筹划和战时临机调控的防空反导筹划流程...     

临近空间高超音速新技术研究管理问题分析

临近空间高超音速飞行器技术是近年来航空航天领域研究的热点,高风险、高技术、高投入的特点对其新技术研究的管理带来巨大的挑战。首先分析了临近空间高超音速新技术项目管理跨行业、跨领域、高风险的特点,探讨了新技术研究实施项目管理面临的问题。提出了有效结合专家负责制和"两总系统"/"三师系统"的创新管理模式,从搭建交流平台,控制管理节点的角度对我国高超音速新技术研究的管理提出了建议。     

一种控制学科在设计回路的多学科设计优化方法

提出了一种直接针对设计参数不确定性描述的鲁棒控制器设计方法,并将该方法的研究和多学科设计优化方法的研究结合起来,实现了控制学科在设计回路的多学科设计优化。以某无尾布局微型飞行器为例开展了气动、控制学科的并行设计优化研究,说明了该方法的可行性。     

走向战场的微型“空中飞鸟”

在3月20日开始的美、英对伊战争中,在伊上空不时出现一些不明身份的像鸟—般大小的飞行物,它就是20世纪90年代初期开始发展起来的微型空中飞行器。其基本特征是:重量为10-100克,有效载荷1-18克,续航时间20-60分钟。巡航速度35-70千米/小时,航程|-10千米(用机炮发射可达20千米以上)。外形采用固定翼、旋翼或其布局,酷似各种昆虫或小飞鸟。最佳使用高度为几十-几百米,单价不超过1000美元。目前美军投入战场的微型空中飞行器有: