无人机系统概论

无人机(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)是一种有动力的、可控制的、能携带多种设备、执行多种任务、并能重复使用的无人驾驶航空器。无人机系统(Unmanned

Aerial System，UAS)是指以无人机分系统为执行任务的载体，加之与其配套的任务设备分系统、测控与信息传输分系统、指挥控制分系统、发射与回收分系统、保障与维修分系统等所组成的整体系统。

随着无人机技术的发展，无人机在现代航空技术中的作用越来越重要。无人机用途广泛，无人员伤亡风险，生存能力强，机动性能好，续航时间长，在现代战争中发挥着极其重要的作用;另外，由于无人机使用方便，成本低，控制简单，载荷多样，在民用领域也有着广阔的应用前景。无人机技术作为近年来飞速发展的尖端技术，已成为航空航天院校的热门专业。

《无人机系统概论》是无人机专业的基础教材，通过本书的学习读者可了解无人机领域所涉及的基本知识、基本原理及发展概况，为今后的学习和工作打下坚实的基础，亦可开阔视野，扩大知识面。

本书首先对无人机的分类和发展概况进行了介绍，以期让读者对无人机的发展历程和*成果有一个全面、系统的了解。在此基础上，分别对无人机系统组成、飞行原理、飞行性能、动力装置、任务规划与导航、无人机构造等方面的基本知识、基本原理进行了介绍。书中内容浅显易懂，侧重基本概念、基本原理、基本系统的阐述，适合用作无人机专业低年级学生和其他各专业学生的教材。

编者在本书编写过程中，参考了国内外大量文献资料及兄弟院校的有关教材，在此谨对原作者表示感谢。

本书涉及科学技术的很多领域，鉴于编者水平有限，书中不当之处恳请读者批评指正。

编 者

于北京航空航天大学

2020年5月

本书阐述了各类无人机(包括固定翼无人机、无人直升机和多旋翼直升机等)所涉及的基本知识、基本原理和发展概况，介绍了无人机技术领域的*成果和发展动态。全书共7章，分别介绍了无人机发展概况、无人机系统组成、飞行原理、飞行性能、动力装置、任务规划与导航、无人机构造等内容。书中内容浅显易懂，侧重基本概念、基本原理、基本构造的阐述，是无人机专业学生的入门教材。

本书为航空航天类院校的基础教材，可供相关院校无人机专业的学生使用，也可供相关专业的工程技术人员参考。

第1章 绪 论

1.1 无人机系统的定义

1.2 无人机的分类

1.2.1 按用途分类

1.2.2 按飞行平台构型分类

1.2.3 按大小分类

1.2.4 按飞行性能分类

1.3 全球无人机发展

1.3.1 起步阶段

1.3.2 实用阶段

1.3.3 蓬勃发展阶段

1.3.4 *发展

1.4 我国无人机发展

1.4.1 固定翼无人机

1.4.2 旋翼无人机

1.5 无人机的发展趋势

习 题

第2章 无人机系统组成

2.1 飞行平台

2.2 动力装置

2.3 飞控系统

2.4 导航系统

2.5 电气系统

2.6 任务载荷

2.7 数据链路

2.8 地面控制站

2.9 发射与回收系统

习 题

第3章 飞行原理

3.1 飞行环境

3.1.1 大气分布及特点

3.1.2 大气的主要气象要素

3.1.3 大气的特性

3.1.4 影响飞行的气象因素

3.2 流体流动的基本规律

3.2.1 相对运动原理

3.2.2 连续性定理

3.2.3 伯努利定理

3.3 升力的产生及增升措施

3.3.1 翼型和迎角

3.3.2 升力的产生

3.3.3 影响飞机升力的因素

3.3.4 增升装置

3.4 阻力的产生及减阻措施

3.4.1 摩擦阻力

3.4.2 压差阻力

3.4.3 诱导阻力

3.4.4 干扰阻力

3.5 作用在飞机上的力

3.5.1 飞机上的空气动力

3.5.2 水平直线飞行受力

3.5.3 爬升受力

3.5.4 下降受力

3.5.5 转弯受力

3.6 地面效应

习 题

第4章 无人机飞行性能

4.1 飞行性能指标

4.1.1 飞行速度

4.1.2 航 程

4.1.3 升 限

4.1.4 起飞着陆性能

4.2 无人机的气动布局

4.2.1 机翼的布局

4.2.2 尾翼的布局

4.2.3 纵向气动布局

4.3 无人机的运动与操纵

4.3.1 无人机的纵向操纵

4.3.2 无人机的横向操纵

4.3.3 无人机的方向操纵

4.4 无人机的稳定性

4.4.1 无人机的纵向稳定性

4.4.2 无人机的方向稳定性

4.4.3 无人机的横侧向稳定性

4.5 无人直升机的飞行与操纵

4.5.1 无人直升机旋翼的工作原理

4.5.2 无人直升机的飞行性能

4.5.3 无人直升机的操纵

4.5.4 无人直升机的气动布局

4.6 多旋翼直升机的飞行原理与飞行操纵

4.6.1 四旋翼直升机的飞行原理与飞行操纵

4.6.2 六旋翼直升机的飞行原理与飞行操纵

4.7 机动飞行

4.7.1 盘 旋

4.7.2 俯冲、筋斗和跃升

4.7.3 战斗转弯

4.7.4 钟形机动

4.7.5 “眼镜蛇”机动

习 题

第5章 无人机动力装置

5.1 活塞式发动机

5.1.1 往复式活塞发动机

5.1.2 旋转式活塞发动机

5.1.3 活塞发动机辅助系统

5.2 燃气涡轮发动机

5.2.1 涡轮喷气发动机

5.2.2 涡轮风扇发动机

5.2.3 涡轮螺桨发动机

5.2.4 涡轮轴发动机

5.3 冲压发动机

5.4 电动动力系统

5.4.1 动力电源

5.4.2 动力电机

5.4.3 调速控制系统

5.5 太阳能动力装置

习 题

第6章 无人机任务规划与导航

6.1 地图坐标系与数字化地图

6.1.1 世界坐标系

6.1.2 北京54坐标系

6.1.3 西安80坐标系

6.1.4 坐标系转换

6.1.5 数字化地图

6.2 任务载荷

6.2.1 侦察监视类载荷

6.2.2 通信类载荷

6.2.3 武器弹药类载荷

6.3 任务规划

6.3.1 任务规划的概念与内容

6.3.2 任务规划的流程和方法

6.3.3 航路规划

6.4 无人机通信链路

6.4.1 无人机链路的组成

6.4.2 链路信道传输特性

6.5 无人机导航方法

6.5.1 无线电导航

6.5.2 惯性导航

6.5.3 卫星导航

6.5.4 图像匹配导航

6.5.5 天文导航

6.5.6 组合导航

习 题

第7章 无人机的构造

7.1 固定翼无人机的构造

7.1.1 机翼的构造

7.1.2 机身的构造

7.1.3 起落装置的构造

7.2 无人直升机的构造

7.2.1 直升机机体构造

7.2.2 旋翼的构造

7.2.3 直升机操纵系统

7.2.4 直升机尾桨

7.2.5 直升机起落装置

7.3 多旋翼直升机的构造

7.3.1 多旋翼直升机总体布局

7.3.2 多旋翼直升机机体结构形式

习 题

参考文献

（1）北京航空航天大学资深教师编写；

（2）彩色印刷，图片清晰