《无人机系统导论 第4版》（美）法尔斯特伦（Fahlstrom，P.G），（美）格里森（Gleas，T.J.）著；郭正等译|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《无人机系统导论 第4版》

【作　者】（美）法尔斯特伦（Fahlstrom，P.G），（美）格里森（Gleas，T.J.）著；郭正等译

【页 数】 266

【出版社】 北京：国防工业出版社 , 2020.08

【ISBN号】978-7-118-09970-6

【价 格】70.00

【分 类】无人驾驶飞机-研究

【参考文献】 （美）法尔斯特伦（Fahlstrom，P.G），（美）格里森（Gleas，T.J.）著；郭正等译. 无人机系统导论 第4版. 北京：国防工业出版社, 2020.08.

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《无人机系统导论 第4版》内容提要：

《无人机系统导论 第4版》内容试读

第一部分导论

本部分给出了无人机系统(unmanned aerial vehicle systems,UAV systems或un-manned aerial systems,UAS)技术的一般介绍和背景知识。

第1章首先简短叙述了无人机的发展史，然后区分并描述了一般无人机系统中主要分系统的功能，最后，介绍了一个重要无人机开发计划的简要历程，尽管该型无人机最终没能形成装备，但其许多分系统都分别获得了较大成功，总结该计划的经验教训，强调了理解分系统内在联系和相互作用的重要性，以及从完整系统的层面考虑潜在的系统性能需求的重要性。引用这个实例就是为了强调在“无人机系统”中“系统”一词的重要性。

第2章给出了目前或曾经应用的无人机系统调查综述，并讨论了根据尺寸、航时、任务等指标对无人机系统进行分类的多种分类方式。无人机技术在航空工程领域经历了多年的边缘化后正逐渐成为主流部分，由于许多无人机分系统技术正在迅速发展，因此本章提供的信息也将逐渐显得过时。尽管如此，为了在后续章节中引入关于设计和系统集成问题的讨论，知晓一些对无人机系统多样化概念和类型的观点和看法是必不可少的。

第1章)历史和概述

1.1概述

本章1.2节回顾了从最早期的、最原始的“飞行物”到最近10年间各个事件的无人机系统发展史，最近10年被认为是无人机系统发展的关键时期。

1.3节介绍了构成完整无人机系统的分系统，为后续论述完整无人机系统中各种分系统技术构建了总体框架。飞行器本身就是一个包含结构、空气动力部件(翼面和控制面)、推进系统以及控制系统的复杂系统。在此基础上，完整无人机系统还包括传感器和各种载荷、通信组件以及发射/回收分系统。

1.4节通过讲述一个具有告诫意义的故事来说明为什么要从整体角度考虑无人机系统，而不是仅仅关注单个分系统或组成部分。这个故事是关于在1975一1985年间发展的一型无人机系统，以系统的观点来看，这个计划可能是无人机界到目前为止付诸实施的对于系统完整性的最为雄心勃勃的尝试。该系统以完全自我完备的模式包含了无人机系统所有关键组成部分，所有部分都从零开始设计直到形成一个协同工作的轻便系统，除了一块较小的开放场地用于布设弹射器和回收网系统外，不需要其他当地基础设施。这个系统被称为“天鹰座”(Aquila)遥控飞行器系统，经历了大约10年的开发和测试，耗费经费近10亿美元。“天鹰座”无人机系统最终能够满足大部分使用需求，但同时也证明了该系统十分昂贵，其运输需要一个由5t卡车组成的大型车队。最重要的是，该系统不能完全满足在研制过程所经历的那个10年间不断提出的一些不切实际的期望指标。该系统没有投入生产，也没有装备部队。然而，它却是作者所知道的唯一试图做到自我完备的无人机系统，这种努力推动了成本和复杂度的增长，最终导致该系统被放弃并被成本低廉、地面保障简单、功能够用的无人机系统取代，这一必然结果及其经验教训值得很好地总结学习。

1.2发展史

1.2.1早期发展史

贯穿无人机系统的发展史，军事应用总是在起推动作用，在很多技术领域都具2

有类似的发展趋势，一旦完成在军事斗争领域的开发和测试，非军事应用就会紧随而来。

可能有人会说，史前时期的穴居野人投掷的石块或13世纪中国人发射的火箭是最早的无人机。这些“飞行物”只有很少甚至没有控制并且基本上沿弹道轨迹飞行。如果我们将飞行器限制在能够产生气动升力，并且/或者拥有少量控制的范畴，那么风筝或许更符合第一种无人机的定义。

1883年，英国人道格拉斯·阿奇博尔德(Douglas Archibald)将一台风速计系在风筝线上，在直至1200f的高度上测量了风速。阿奇博尔德先生在1887年又将照相机系在风筝上，构成了世界上最早的侦察无人机之一。威廉·埃迪(William

Edy)在美西战争期间使用风筝平台拍摄了几百张照片，这可能是无人机在战争中最早的应用之

然而，直到第一次世界大战，无人机才成为被普遍认可的系统。查尔斯·凯特灵(Charles Kettering)(因通用汽车而闻名)为陆军通信兵开发了一种双翼无人机。该无人机开发耗时3年，被称为“凯特灵空投鱼雷”，不过其最为人熟知的名字是“凯特灵虫子”或干脆简称为“虫子”。“虫子”无人机能够携带180山高爆炸药以55mile/h的速度飞行40min。其飞行器由程序控制导引向目标飞行，当飞临目标上空时抛掉可分离机翼从而使机身像炸弹一样直冲地面。无独有偶，在1917年，劳伦斯·斯佩里(Lawrence Sperry)为海军开发了一种无人机，与凯特灵的无人机类似，被称为“斯佩里一柯蒂斯(Sperry-Curtis)空投鱼雷”。该无人机从斯佩里长岛飞行场飞出，完成了几次成功的飞行，但没有在战争中应用。

我们常听说的无人机早期发展，往往是一些先行者们开发了早期飞机，而另一些先行者们在发明、发展系统重要组成部分方面起到了重要作用。阿奇博尔德·蒙哥马利·洛(Archibald Montgomery Low)开发了数据链就是一个例子。洛教授1888年生于英格兰，被认为是“无线电制导系统之父”。他开发了最早的无人机数据链并解决了发动机导致的干扰问题。尽管他的第一架无人机坠毁了，但他在1924年9月3日完成了世界上第一次成功的无线电控制飞行。他是一位多产的作家和发明家，逝世于1956年。

1933年，英国人在舰船平台上采用遥控方式试飞了三架重新翻新的“费利王后”(Fairey Queen)双翼机。其中两架飞机坠毁，第三架飞行成功，这使得英国因此成为第一个全面意识到无人机实用价值的国家，特别是在他们决定使用一架无人机作为靶标又没有能够将其击落这一事件之后，上述观点更加令人信服。

在1937年，另一名英国人，雷金纳德·利·丹尼(Reginald Leigh Denny),与两名美国人，沃尔特·赖特和肯尼思·凯斯(Walter Righter和Kenneth Case),开发了

系列无人机RP-1、RP-2、RP-3和RP-4。他们在1939年成立了无线电飞机公

司，该公司后来成为诺斯罗普-文图拉(Northrop-Ventura)分部的一部分。无线

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电飞机公司在第二次世界大战期间制造了数以千计的靶机。（玛丽莲·梦露曾是他们的早期装配工之一，她当时的名字为Norma Jean Daugherty。)尽管在第二次世

界大战后期的几年间德国人使用了自杀攻击无人机(V-1和V-2),但直到越南

战争时期无人机才被成功地用于侦察作战。

1.2.2越南战争

越南战争期间，无人机在战场上得到广泛应用，但仅仅用于侦察任务。无人机

通常是从C-130运输机上空中发射、降落伞回收。这些无人机被称为“纵深侵入

者”，是从现有的靶机基础上发展而来的。

无人机在东南亚战场投入军事行动的推动力来自于古巴导弹危机，当时研发了无人机用于侦察目的，但由于在其具备实用能力之前危机结束而没有付诸应用。当时最早的研制合同之一是瑞安(Ryan)于1962年与空军签订的，即147A,旨在基于瑞安“火蜂”靶机（延长放大版）研发无人飞行器，这些无人飞行器被称为“萤火虫”。尽管“萤火虫”在古巴导弹危机期间并不具备实用能力，它们却为在越南战争中大显身手搭好了舞台。诺斯罗普(Northrop)公司也改进了他们的早期设计，将那些基本上属于航模的飞机改为喷气推进的“纵深侵人者”，不过公司的主要业务仍侧重于靶机研制。瑞安“萤火虫”成为在东南亚使用的主要无人机。

越战期间无人机总共飞行3435架次，其中大多数架次(2873架次，接近84%)》

成功回收。有一架“雄猫”(TOMCAT)无人机，在失踪之前成功完成了68次任务。

另一架无人机完成了它所执行的低空、实时图像获取任务的97.3%。到1972年越南战争结束，无人飞行器的任务成功率为90%)。

1.2.3战后复兴

越南战争结束后，人们对无人机的整体关注度日渐减少，一直到1982年以色列在贝卡谷地清除了叙利亚防空系统，无人机才再次引起人们注意，这次行动使用了无人机进行侦察、干扰和诱饵欺骗。实际上，以色列无人机在技术上并不像人们认为的那样成功，很多作战行动的成功是由意外因素促成的而并非依靠技术的先进性。当时的飞行器基本谈不上可靠性并且不能在夜间飞行，数据链路传输还与有人驾驶战斗机的通信相干扰。然而，他们证明了无人机的确能够在实战环境下完成有价值的实时战场服务。

1971年8月，国防科学委员会(Defense Science Board)建议为炮兵部队研制小型目标定位和激光指示遥控飞行器(mii-RPV),美国再次开始无人机研究工作。1974年2月，陆军装备司令(Amy's Materiel Command)成立了遥控飞行器

(RPV)武器系统管理办公室，同年底(12月份)将一份“系统技术验证”合同授予

了洛克希德飞机公司，其中飞行器部分分包给了发展科学有限公司(Developmental

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Sciences Incorporated)(后来的发展科学中心DSC,里尔航电，安大略市，加利福尼亚)。起飞弹射器由全美工程公司(All American Engineering)(后来的ESC0-Da-tron)制造，回收网系统由当时的西德的道尼尔(Dornier)公司研制。这个项目总共有10个承包商投标竞争。最后演示验证获得圆满成功，证明了总体概念设计是可行的。这套系统由陆军部队人员操作飞行，积累了超过300小时的飞行时数。

1978年9月，所谓的目标捕获/锁定和空中侦察系统(TADARS)操作使用性能

需求(R0C)获得了批准，大约一年后，在1979年8月，为期43个月的全尺寸工程

研制(FSED)合同授予洛克希德公司单独承担。该系统命名为“天鹰座”，关于它

的更详细论述将在本章最后给出。出于多方面的原因和问题，“天鹰座”系统的开发延续了很多年却始终没有形成装备，这些问题为无人机系统研发者提供了重要的经验教训。

1984年，一方面由于需求紧迫，另一方面由于陆军希望为“天鹰座”引入一些竞争，陆军启动了一项名为“灰狼”(Gray Wolf)的计划，该计划第一次针对无人机在能够称得上“实战条件”的环境下，验证了几百小时的夜间作战应用。这个计划，目前仍有部分未解密，因为资金不足而终止。

1.2.4联合开发

1985年，美国海军和海军陆战队通过采购马扎拉特/以色列飞机工业公司

(IAI)和AAI公司联合研制的“先锋”无人机系统涉足无人机领域，该系统经受了

相当多的发展初期困难，但仍然在服役。然而，到此时国会却失去了耐心，要求成

立一个联合项目办公室(P0),以便使各军种之间的通用性和互用协同性达到最

大化。JP0在海军部的行政管辖下行使职能。这个办公室建立了一个总体规划，

不仅为各军种所需的每一种系统定义了任务，而且还描述了希望拥有的技术特征。这个规划的一些纲要将在第2章“无人机系统分类”一节中讨论。

美国空军最初并不情愿接受无人机系统，尽管他们拥有丰富的无人驾驶靶机的使用经验。然而，这种态度在20世纪90年代发生了明显的变化，空军不仅在针对多种用途开发和应用无人机方面表现十分积极，而且还成为美国军方四个军种中试图控制所有无人机项目及投资最活跃的一方。

1.2.5沙漠风暴

科威特/伊拉克战争给了军事谋略家们一个在战役条件下应用无人机的机会。他们发现无人机是一笔非常值得拥有的财富，尽管那时的系统所具备的性能在很多方面还达不到令人满意的程度。在军事行动中使用了五种无人机系统：①美军的“先锋”无人机系统；②美军的“敢死蜂”(Ex-Drone,BQM-147A)无人机系统；

③美军的指针无人机系统；④法国军队的“玛尔特”(Mini Avion de Reconnaissance

Telepilot,.MART)无人机系统；⑤英国军队的Cl89无人机系统（原著此处误称其为无人直升机，译者注)。

虽然有很多关于无人机伟大成就的轶闻趣事和描述被广为传颂，但实际上无人机在此次战争中并没有起到决定性的或者说关键的作用。例如，从一篇1991年11月发表于海军论文集的论文[2]获悉，在地面进攻作战中，海军陆战队就没有朝无人机获取的单个目标开过火。然而，此次无人机参战所真正实现的，是军事界思维上的觉醒，认识到了“什么才是本应能做到的”。无人机是一种潜在的关键武器系统，这是在“沙漠风暴”行动中所学到的，正是这一收获保证了无人机的持续发展。

1.2.6波斯尼亚

在波黑战争中，北约无人机执行的是监视或侦察任务。在1995年北约针对波斯尼亚一塞尔维亚军事设施的空袭过后，无人机成功地完成了轰炸毁伤效果评估。航拍的照片上清晰显示出了塞尔维亚坦克和炸弹损毁的建筑物。由于有夜幕的掩护，夜间侦察具有特别的重要性，大多数隐秘行动都是在夜间开展。“捕食者”是在波斯尼亚使用的主要无人机，它们从匈牙利的一个空军基地起飞执行任务。

1.2.7阿富汗和伊拉克

伊拉克战争使无人机的地位从寻求支持和任务的潜在的关键武器系统，转变为对于四个军种的行动发挥很多重要核心作用的真正关键武器系统，这本是无人机应有的地位。在战争初期，无人机仍处于开发过程中，仍带有一些问题，但是很多试验性无人机在“伊拉克自由行动”中被付诸应用。“全球鹰”无人机在第一年中的应用卓有成效，尽管它当时还处在研发的早期阶段。“先锋”“影子”“猎人”和“指针”等无人机也被广泛使用。

海军陆战队在费卢杰的战斗中使用“先锋”无人机执行了几百次任务飞行，定位和标记目标并跟踪敌反抗部队。这些无人机在夜间尤其有效，甚至被推崇为那场战役中的决定性武器之一。

“捕食者”无人机的武装型、类似“龙眼”无人机的微型无人机，以及更宽范畴的其他无人机系统被用于阿富汗和伊拉克战场，证明了无人机的军事价值。

1.3无人机系统概述

除导弹外，不带有机载飞行员的飞行器有三种：无人机(UAV)、遥控飞行器

(PV)和无人靶机。当然，所有上述飞行器都是无人驾驶的，因此“无人机”或

UAV这个名称可以认为是一个一般化的称谓。有些人将遥控飞行器(RPV)和无

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···试读结束···