无人飞行器系统概论 复习材料1、无人机定义：无人机是无人驾驶飞行器简称。

是一种由动力驱动，机上无人 驾驶，具有自动控制能力的飞行器。

2、无人机系统定义：以无人机为主体，配有相关的分系统，能完成特定任务的 一组设备。

3、无人机系统组成： 无人机系统一般由以下部分组成 a）无人机平台 b）测控与信息传输分系统 c）飞行控制与导航系统 d）任务载荷 e）发射与回收系统 f）地面运输与保 障系统 4、无人机系统分类： 微型无人机；重量一般不超过 1kg 小型无人机：重量一般不超过 20kg，航程不超过 30km 近程无人机：航程能达到 100km 中程无人机：航程能达到 500km 中空长航时无人机： 航程超过 500km， 续航时间 20 小时以上， 飞行高度 5000 到 10000m 高空长航时无人机：航程达到 10000km，续航时间 20 小时以上，飞行高度达 到 15000m 5、无人飞行器种类包括固定翼无人机、垂直起降无人机、飞艇等。

6、美国无人机系列： MQ-1 捕食者/Predator RQ-2 先锋/Pioneer RQ-3 暗星/Dark Star RQ-4 全球鹰/Global Hawk RQ-5 猎人/Hunter RQ-7 影子/Shadow200 MQ-8B 火力侦察兵/Fire Scout MQ-9 死神/Predator B 7、无人机系统最适合做的事 长时间枯燥的事、核污染、化学污染、战场前沿侦察、极端恶劣天气下飞行 8、升力系数曲线翼型的升力系数随迎角变化而变化。

在失速迎角前，基本是线性变 化的。

当迎角超过失速迎角时，升力系数会突然减小。

这个现象称为失 速。

9、升力公式 1 L = ρυ 2 SC lα α 2 其中：L 是升力，ρ 是空气密度，υ 是空气速度，S 是有效机翼面积，C lα 是升力线斜率， α 是攻角10、马赫数：物体飞行的速度与所处环境气体音速的比值。

Ma =υ υ sound11、 12、飞行器的阻力主要包括：摩擦阻力，压差阻力，诱导阻力 阻力系数曲线阻力系数随迎角变化更接近抛物线形式。

13、 附面层：流过表面的流体有一个紧挨着表面的薄层，这个薄层叫附面层。

其中紧靠在表面一边，粘住在表面，速度为零，往外流速近似线形变化加速 到均匀速度。

14、 附面层理论的提出者：德国科学家：普路德维希 · 普朗特 （ Ludwig Prandtl） 。

15、 雷诺数是表征流体粘性影响的无量纲数，表示作用于流体微团的惯性力 和粘性力之比。

雷诺数越小，粘性力对流场的影响越大于惯性力。

16、 雷诺数公式： l R = ρV ( )µ其中： ρ 是空气密度，V 是空气速度，l是有效长度， µ 是流体粘性。

17、 一般飞行物的雷诺数 普通飞机 五百万 海鸥 十万 小型飞机 蝴蝶 四十万 七千18、 翼型的极曲线：表征的是升力系数随阻力系数变化的曲线，横坐标是阻 力系数，纵坐标是升力系数。

其中斜率最大的点对应升阻比最大的状态。

19、翼型的升阻比： K =Cl ，表征了翼型的升力效率 CD b2 S20、机翼的展弦比： 机翼翼展的平方与机翼面积之比， A =21、 机翼的下洗流和诱导阻力：产生正升力的机翼，下翼面的高压气流会绕 过机翼翼尖流向上翼面的低压区，形成绕翼尖的漩涡。

同时上翼面气流流向 翼根，下翼面气流流向翼尖，在机翼后缘形成漩涡。

最终在整个机翼后缘产 生下洗气流。

机翼有效迎角因为这个下洗气流而减小，原升力也因这个下洗 气流而向后倾斜，其水平分量可以看作诱导阻力。

22、 升限：飞行器保持平飞时，最大的飞行高度。

航程：飞行器不经过空中加油，保留最小燃油储量下，最大飞行距离。

续航时间：飞行器不经过空中加油，保留最小燃油储量下，所能持续飞 行的时间。

最大飞行速度： 飞行器在空中飞行时能达到的最大飞行速度。

最小飞行速度：飞行器保持平飞的最小飞行速度，对应飞行器最大的升 力系数。

任务载重：在保证一定性能条件下，飞行器能够装载的最大任务载荷。

翼载：单位机翼面积所承受的载荷。

23、 直升机旋翼诱导速度：旋翼下方空气由于受到旋翼加速而增加的速度称 作诱导速度。

诱导速度与升力和桨盘面积的关系是：v1 =T 2 ρA最小悬停功率与桨盘面积和重量之间的关系是：Pideal = Tν 1 = T T 2ρ A = G 3/2 2ρ A24、旋翼实度：桨叶在水平面投影面积与旋翼旋转形成的圆盘面面积之比。

σ=Ablade bcR bc = = ADisc π R 2 π Rb：桨叶片数。

25、各种飞行器升力功率比与喷气出口速度关系26、27、28、大展弦比机翼有利于增大航程与续航时间 小展弦比机翼有利于提高机动性 升阻比越高，航程越远，航时越长，最小速度越小，对起降场地要求越 小 航空发动机种类： 活塞发动机、转子发动机、涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮轴 发动机、冲压发动机 涡扇发动机各个结构的名称29、不同发动机所适用的无人机30、31、32、飞行器设计三个过程： 1) 飞行器总体设计（概念设计） 2) 飞行器初步设计 3) 飞行器详细设计 飞行器使用技术要求包括内容： a) 使用环境 （温度、风速，昼间、夜间，平原，高海拔，沙丘等） b) 典型任务剖面 c) 基本性能（最大起飞重量，飞行高度，爬升性能，前飞性能，航程， 升限等） d) 武器与火控系统 e) 可靠性、维修性指标等 正常布局飞机重心和升力的位置33、 飞行器的稳定性: 当飞行器处于平衡状态时，受到外界扰动，如果具有 恢复原来平衡状态的能力，称该飞行器具有稳定性。

飞行器的操纵性：是指飞行器能够通过操纵系统指令从一种飞行状态过 34、 渡到另一种飞行状态的能力。

飞行器的稳定性包括：纵向稳定性、横向稳定性、航向稳定性、迎角稳 35、 定性、空速稳定性、发动机推力稳定性等。

上反角有助于提高飞行器横向稳 定性，后掠角有助于提高飞行器航向稳定性。

直升机旋翼具有速度稳定性， 而对机身迎角是不稳定的。

飞行器控制系统最早是机械式，接着出现的是液压式，随后是电传操纵， 36、 光传操纵，现在向智能型发展。

无人飞行器飞行控制系统的主要组成部分有：姿态陀螺、角速率陀螺， 37、 磁航向传感器、空气压力传感器、大气数据计算机、飞行控制计算机、舵机、 导航计算机等。

无人机飞行器飞控软件的主要特征是：高实时性和高可靠性 38、 自动控制的定义：在没有人干预的情况下，自动按某种规律进行运动和 39、 发展。

反馈的概念：将系统输出信息返回到输入端，并以某种方式改变输出。

40、 自动控制类型：开环控制、闭环控制及复合控制 41、42、动态系统的响应：43、动态系统的频率特性44、 传递函数的概念：传递函数是零初始条件下，线形系统响应量的拉普拉 斯变换除以与激励量拉普拉斯变换。

传递函数的意义：传递函数反映的是系统频域变化的性质；传递函数分 45、 母多项式是系统微分方程的特征多项式，决定系统动态性能。

控制系统根轨迹：当系统开环传递函数中某一参数从 0 变到无穷大，闭 46、 环系统特征根在复平面上的变化轨迹，称为系统根轨迹。

导航系统发展历史：目视导航-〉无线电导航（多普勒导航、罗兰导航、 47、 康塔导航、奥米加导航）-〉卫星导航（GPS 卫星导航，Glonass 卫星导航， Galileo 卫星导航） GPS 卫星导航系统由 24 克卫星组成，21 颗为工作卫星，3 颗备用，分布 48、 在 6 个轨道平面上，每个轨道 4 颗卫星。

地面接收到至少 4 颗卫星的信号，方可得到定位信息。

49、 GPS 信号载波频率 1575.42MHz 和 1227.6MHz， 定位精度在 10 米左右。

50、 陀螺仪分类：机械转子陀螺、光纤陀螺、激光陀螺、静电陀螺、微机械 51、 （MEMS）陀螺 惯性导航的分类：平台惯导、捷联惯导 52、 数据链组成：上行链路、下行链路、卫通链路、飞行器间链路、地面站 53、 间链路。

数据链路媒介：无线电、激光、光纤 54、55、无线电频谱划分与应用：波段 波长范围 ≥100,000 km 100,000km– 10,000km 10,000km– 1,000km 用法波 段 频段名称 缩写 频率范围 号码 ≤3Hz) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 极低频 超低频 特低频 甚低频 低频 中频 高频 甚高频 特高频 超高频 极高频 ELF SLF ULF VLF LF MF HF 3Hz–30Hz 30Hz–300Hz 300Hz–3KHz 3KHz–30KHz极长波 超长波 特长波 甚长波潜艇通讯或直接转换成声音30KHz–300KHz 长波 300KHz–3MHz 中波 3MHz–30MHz 短波VHF 30MHz–300MHz 米波 UHF 300MHz–3GHz 分米波 SHF EHF 3GHz–30GHz 厘米波 30GHz–300GHz 毫米波直接转换成声音或交流输电系 统（50-60 赫兹) 1,000km– 100km 矿场通讯或直接转换成声音 直接转换成声音、超声、地球物 100km– 10km 理学研究 10km– 1km 国际广播、全向信标 调幅(AM)广播、全向信标、海事 1km– 100m 及航空通讯 100m– 10m 短波、民用电台 调频(FM)广播、电视广播、航空 10m– 1m 通讯 电视广播、无线电话通讯、无线 1m– 100mm 网络、微波炉 100mm– 10mm 无线网络、雷达、人造卫星接收 10mm– 1mm 射电天文学、遥感、安检仪56、无线电传播方式：地波传播、天波传播、视距传播； 地波传播： 无线电沿地球表面传播，能量被大地吸收衰减，传播距离有 限、特性稳定。

适合波段：长波、中波、短波的低频段。

天波传播：利用高空电离层对无线电波的反射进行传播，电离层位于地 面 60km~650km ，传播距离可达几千公里，实现全球通信；电离层受太阳影 响，性能不稳定 。

适合波段：3M-300MHz 短波。

视距 LOS（Line Of Sight）传播：发射天线发射的电波直接传到接收点的 传播方式。

容量大、性能稳定、可靠性高。

适合频段：微波和超短波。

卫星通信：以人造地球卫星为中继站的微波通信系统 卫星通信的轨道： 低轨道（500km－2000km，周期 2－4h） 中轨道（2000km－20000km，周期 5－6h） 高轨道（20000km 以上，周期大于 12h） 同步卫星（ 35786.6km，23h56m4s） 特点： 容量大、性能稳定、时间延迟较大 频段 C 波段（6/4 GHz) X 波段（8/7 GHz) 政府、军事 Ku 波段（14/11 GHz)民用广播 Ka 波段（30/20 GHz) 无线电天线型式：全向天线 ，定向天线。