飛行技術(shù)的案例
推薦||民用高速旋翼飛行器發(fā)展戰(zhàn)略分析及關(guān)鍵技術(shù)展望
民用高速旋翼飛行器發(fā)展戰(zhàn)略分析及關(guān)鍵技術(shù)展望
吳希明，呂樂(lè)豐，張廣林
（中國(guó)航空研究院，北京 100029）
摘要：面向直升機(jī)高速化的發(fā)展趨勢(shì)，總結(jié)了國(guó)外高速旋翼飛行器的發(fā)展歷程，開展了高速旋翼飛行器與直升機(jī)、通航飛機(jī)、公路、鐵路等交通運(yùn)輸工具的效能仿真對(duì)比，基于潛在的民用市場(chǎng)需求，綜合分析了高速旋翼飛機(jī)器在交通運(yùn)輸系統(tǒng)和應(yīng)急救援體系中的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)。結(jié)果表明，民用高速旋翼飛行器在中國(guó)具有明確的戰(zhàn)略發(fā)展定位，一方面可作為交通體系干支通、全網(wǎng)聯(lián)的重要節(jié)點(diǎn)，以突出的任務(wù)效能融入交通運(yùn)輸應(yīng)用體系；另一方面，面向中遠(yuǎn)程應(yīng)急救援的需要，可滿足敏捷救援體系響應(yīng)速度的需求，填補(bǔ)現(xiàn)有直升機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的空白。最后，針對(duì)重點(diǎn)發(fā)展構(gòu)型，展望了中國(guó)未來(lái)民用高速旋翼飛行器的關(guān)鍵技術(shù)。
關(guān)鍵詞：民用高速旋翼飛行器；效能分析；交通運(yùn)輸應(yīng)用；中遠(yuǎn)程應(yīng)急救援；關(guān)鍵技術(shù)；發(fā)展戰(zhàn)略
作者簡(jiǎn)介：吳希明，男，研究員，博士生導(dǎo)師，南京航空航天大學(xué) 80 級(jí)校友，國(guó)務(wù)院特殊津貼專家、航空工業(yè)飛行器總體技術(shù)首席技術(shù)專家、直 10 及直 19 武裝直升機(jī)型號(hào)總設(shè)計(jì)師，研究方向：直升機(jī)總體設(shè)計(jì)、高速旋翼飛行器總體設(shè)計(jì)等。
展開 大疆無(wú)人機(jī)飛行感知技術(shù)有什么用途
無(wú)人機(jī)的飛行感知技術(shù)主要有兩個(gè)用途：
其一是提供給飛行控制系統(tǒng)，由于飛行控制系統(tǒng)的主要功能是控制飛機(jī)達(dá)到期望姿態(tài)和空間位置，所以這部分的感知技術(shù)主要測(cè)量飛機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相關(guān)的物理量，涉及的模塊包括陀螺儀、加速度計(jì)、磁羅盤、氣壓計(jì)、GNSS模塊以及光流模塊等。
另一個(gè)用途是提供給無(wú)人機(jī)的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，也就是路徑和避障規(guī)劃系統(tǒng)，所以需要感知周圍環(huán)境狀態(tài)，比如障礙物的位置，相關(guān)的模塊包括測(cè)距模塊以及物體檢測(cè)、追蹤模塊等。
陀螺儀
目前商用無(wú)人機(jī)普遍使用的是MEMS技術(shù)的陀螺儀，因?yàn)樗捏w積小，價(jià)格便宜，可以封裝為IC的形式。MEMS式陀螺儀常用來(lái)測(cè)量機(jī)體繞自身軸旋轉(zhuǎn)的角速率，常用的型號(hào)有6050A（Invensense），ADXRS290（ADI），衡量陀螺儀性能的指標(biāo)包括測(cè)量范圍（量程）、靈敏度、穩(wěn)定性（漂移）以及信噪比等。
上面是一個(gè)陀螺儀溫度漂移測(cè)試結(jié)果圖，測(cè)試的環(huán)境是從25℃升溫至50℃，整個(gè)過(guò)程保持陀螺儀靜止不動(dòng)，陀螺儀的準(zhǔn)確輸出應(yīng)該是一個(gè)固定的數(shù)值。但從結(jié)果來(lái)看，兩款傳感器的實(shí)際輸出都受到溫度變化影響。相比而言，ADXRS290（ADI）的輸出數(shù)值變化幅度較小，基本上在0.5左右。
加速度計(jì)
加速度計(jì)測(cè)量的是機(jī)體運(yùn)動(dòng)的線加速度，但由于地球引力，測(cè)量值中還會(huì)包含重力加速度分量，在某些使用情況下需要把這部分減去。常用的MEMS加速度計(jì)傳感器型號(hào)有6050A（Invensense）和ADXL350（ADI）。部分傳感器生產(chǎn)商為了提高芯片集成度，會(huì)將陀螺儀和加速度計(jì)封裝在一起，稱為六軸傳感器，例如6050A（Invensense）。
磁羅盤
磁羅盤測(cè)量的物理量是地球磁場(chǎng)強(qiáng)度沿機(jī)體軸的分量，并依此計(jì)算出機(jī)體的航向角。
展開 戰(zhàn)機(jī)模擬器逼真的三維視景-飛行仿真技術(shù)研究所
飛行仿真小成本獲取大效益
對(duì)每臺(tái)模擬訓(xùn)練器進(jìn)行測(cè)試，確保送到部隊(duì)的產(chǎn)品100%合格。
上世紀(jì)80年代中期，外軍興起了第二次訓(xùn)練革命，廣泛開展以計(jì)算機(jī)模擬為核心的模擬化訓(xùn)練。從此，世界許多國(guó)家開始把模擬訓(xùn)練納入軍事訓(xùn)練體系，成為提高軍隊(duì)訓(xùn)練質(zhì)量和效益的重要途徑。
1974年，空軍某飛行學(xué)院仿真技術(shù)研究所成功研制出某型轟炸機(jī)儀表飛行模擬器，開創(chuàng)了我空軍飛行模擬訓(xùn)練的先河。飛行是公認(rèn)的高技術(shù)、高風(fēng)險(xiǎn)、高耗費(fèi)的職業(yè)。一架飛機(jī)幾千萬(wàn)甚至幾個(gè)億，訓(xùn)練中稍有閃失就會(huì)機(jī)毀人亡。但模擬訓(xùn)練不僅可以節(jié)約訓(xùn)練成本，而且完全不受時(shí)間、地點(diǎn)和天氣的限制，安全系數(shù)較大、訓(xùn)練效益高。
“仿真技術(shù)的發(fā)展對(duì)于飛行訓(xùn)練的意義就是用最小的成本獲得最大的效益！”該院仿真技術(shù)研究所所長(zhǎng)謝東來(lái)介紹說(shuō)，近10年來(lái)，該所為陸海空部隊(duì)研制生產(chǎn)了涵蓋轟炸、運(yùn)輸、殲擊、直升機(jī)等多種機(jī)型模擬器數(shù)十臺(tái)，覆蓋了三軍部隊(duì)80％的主戰(zhàn)機(jī)型，滿足了飛行部隊(duì)70％的模擬訓(xùn)練需求。從2002年至今，已組織空軍飛行人員模擬訓(xùn)練累計(jì)15000多個(gè)小時(shí)，節(jié)約了巨額經(jīng)費(fèi)。
模擬跨晝夜飛行，極大地提高了飛行員地面訓(xùn)練的效果，為升空飛行奠定了良好的基礎(chǔ)。圖為飛行人員伴著“月亮”練習(xí)倒飛技術(shù)。（解放軍畫報(bào)圖片）
“實(shí)驗(yàn)室”連著訓(xùn)練場(chǎng)
“老謝，我們搞對(duì)抗完全是‘自己’打‘自己’，要研究你就研究真正的‘藍(lán)方’主戰(zhàn)飛機(jī)模擬器，這樣模擬訓(xùn)練才能真正提高戰(zhàn)斗力！”在一次調(diào)研中，空軍航空兵某師師長(zhǎng)的話讓謝東來(lái)眼前一亮。
3年臥薪嘗膽，該所終于研制成功某飛機(jī)飛行模擬器，為我軍飛行員戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練中有針對(duì)性地進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)模擬對(duì)抗演練提供了可能。
隨著世界軍事變革步伐的加快，該所的科研人員認(rèn)識(shí)到，大型聯(lián)網(wǎng)對(duì)抗系統(tǒng)雖然功能強(qiáng)大，逼真度高，但聯(lián)網(wǎng)對(duì)抗模擬系統(tǒng)需要數(shù)臺(tái)甚至數(shù)十臺(tái)模擬器組成，造價(jià)高、體積大，目前來(lái)講在航空兵團(tuán)、飛行大隊(duì)難以普遍推廣。
展開 3D打印技術(shù)再突破 噴氣式飛行服了解下
增材制造技術(shù)已經(jīng)深入工業(yè)制造，從大型零部件，到精密機(jī)械結(jié)構(gòu)，材料和技術(shù)個(gè)性，讓有形的3D打印更有用！
成立于2017年，Gravity Industries 是一家以實(shí)現(xiàn)人類飛行為愿景的科技創(chuàng)業(yè)公司。這件正在申請(qǐng)技術(shù)專利的飛行服旨在革新交通方式，助力實(shí)現(xiàn)前所未有的飛行方式。該飛行服由3D打印零件、專業(yè)電子零件和五個(gè)噴氣引擎組合而成。所有合成零件均以靈活且復(fù)合型的技術(shù)方式開發(fā)。這件集合了多種創(chuàng)新技術(shù)的飛行服具有相當(dāng)于1000馬力的動(dòng)力性能，飛行速度更是可以達(dá)到每小時(shí)70公里以上。
為了打造這件噴氣式飛行服，Gravity Industries需要高品質(zhì)的零件來(lái)提供高穩(wěn)定性，同時(shí)也需要減少零部件重量以支持產(chǎn)品的不斷迭代與優(yōu)化。這正是增材制造得以發(fā)揮優(yōu)勢(shì)作用的領(lǐng)域，因?yàn)樗軌虼龠M(jìn)企業(yè)升級(jí)設(shè)計(jì)和制造方式，提供真正的附加價(jià)值。
工業(yè)3D打印先驅(qū)企業(yè)EOS正是這一產(chǎn)品特性得以實(shí)現(xiàn)的幕后推手。EOS 正與 Gravity Industries共同協(xié)作，通過(guò)相關(guān)零部件的設(shè)計(jì)優(yōu)化與增材制造技術(shù)，不斷改進(jìn)噴氣式飛行服的相關(guān)性能。基于EOS高分子材料技術(shù)，該飛行服的電纜路由、電子器件及電池外殼均由增材制造技術(shù)生產(chǎn)。同時(shí)EOS金屬3D打印技術(shù)也被應(yīng)用于飛行服的手臂噴氣支架和推力控制器上。在項(xiàng)目合作期間，研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過(guò)使用鋁粉材料替換鈦粉材料，不僅實(shí)現(xiàn)了大幅成本壓縮，也使手臂噴氣支架的重量減輕了10%。利用增材制造技術(shù)，設(shè)計(jì)優(yōu)化得以快速實(shí)現(xiàn)，比如實(shí)現(xiàn)快速的設(shè)計(jì)迭代。如今，噴氣式飛行服原先的八個(gè)零件通過(guò)增材制造減少為三個(gè)，連接器數(shù)量的減少得以進(jìn)一步降低了潛在風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，新的仿生設(shè)計(jì)也讓噴氣式飛行服擁有輕量連接結(jié)構(gòu)。
展開 
超持久耐用型無(wú)人機(jī)利用可變浮力推進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)飛行
鳳凰無(wú)人機(jī)長(zhǎng)15米，翼展寬10.5米，3月在英國(guó)樸次茅斯的Drystack工廠內(nèi)多次試飛成功，飛行距離120米。這個(gè)項(xiàng)目為期三年，飛行測(cè)試用來(lái)證明可變浮力推進(jìn)無(wú)人機(jī)的可行性。https://www.hongyantu.com/goodlist/sz/11044.html
超持久耐用型自動(dòng)無(wú)人機(jī)背后的制造團(tuán)隊(duì)，包括了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的代表。英國(guó)國(guó)家復(fù)合材料中心和英國(guó)布里斯托大學(xué)提供了碳纖維機(jī)翼、尾部結(jié)構(gòu)件、機(jī)翼蒙皮以及吊艙。
基于這種技術(shù)的飛行器可以用作準(zhǔn)衛(wèi)星，能為電信業(yè)務(wù)提供更廉價(jià)的選項(xiàng)。目前，同等功能的飛機(jī)非常復(fù)雜并且昂貴。與此相比，鳳凰無(wú)人機(jī)是可以在消費(fèi)后被舍棄的，能為用戶提供以前沒(méi)有過(guò)的選項(xiàng)。https://www.hongyantu.com/goodlist/sz/11034.html
鳳凰無(wú)人機(jī)團(tuán)隊(duì)目前正在尋找主制造商進(jìn)行合作，將技術(shù)運(yùn)用到下一階段的開發(fā)中。該項(xiàng)目由英國(guó)創(chuàng)新署（Innovate UK）通過(guò)英國(guó)航空技術(shù)研究所（Aerospace Technology Institute）進(jìn)行贊助。
本文內(nèi)容轉(zhuǎn)載于中國(guó)復(fù)材展編譯，轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息，并不代表本人贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問(wèn)題，請(qǐng)及時(shí)與博主聯(lián)系，我們將在第一時(shí)間刪除內(nèi)容！
展開 自動(dòng)控制技術(shù)在飛行器動(dòng)力系統(tǒng)中的應(yīng)用
自動(dòng)控制技術(shù)在飛行器的控制中應(yīng)用越來(lái)越廣，再如無(wú)人機(jī)的飛行控制從推進(jìn)控制到飛行姿態(tài)的智能自動(dòng)控制。
新技術(shù)的快速應(yīng)用如：采用數(shù)字電調(diào)技術(shù)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障診斷，對(duì)飛機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行一體化數(shù)字最佳控制；光纖傳感器的廣泛應(yīng)用；光纖控制系統(tǒng)綜合、超大規(guī)模集成電路的應(yīng)用。都極大地加速著飛行器動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展。
4、結(jié)束語(yǔ)
科學(xué)家高歌提出，我們應(yīng)當(dāng)加大力度發(fā)展新型發(fā)動(dòng)機(jī)如：真空零點(diǎn)能發(fā)動(dòng)機(jī)、反物質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)。
當(dāng)前有好多種高性能發(fā)動(dòng)機(jī)不斷取得突破和進(jìn)展如：超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)。 在發(fā)展型號(hào)的同時(shí)應(yīng)該著手預(yù)研究，重視預(yù)研的重要性。【3】作為航空航天學(xué)院的探控系學(xué)生，面對(duì)我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)差，與領(lǐng)先國(guó)家存在著巨大差距，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展日新月異的時(shí)代，我們面臨的是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)，當(dāng)奮起直追，強(qiáng)大我國(guó)航空航天事業(yè)！
參考文獻(xiàn)：【1】宋筆鋒主編《航空航天技術(shù)概論》 國(guó)防工業(yè)出版社 【2】王如根、高坤華編著《航空發(fā)動(dòng)機(jī)新技術(shù)》 航空工業(yè)出版社 【3】吳大觀著《航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制工作論文集》航空工業(yè)出版社
參考文獻(xiàn)：
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展開 桑建華總師：隱身技術(shù)推動(dòng)新一代飛行器發(fā)展
正如一位美國(guó)隱身工程師在討論隱身技術(shù)時(shí)說(shuō)過(guò)的話:“隱身技術(shù)不是一件可以輕易給戰(zhàn)斗機(jī)披上的斗篷”, “隱身設(shè)計(jì)時(shí), 任何一個(gè)細(xì)節(jié)的失誤, 就像一束光線就會(huì)破壞整個(gè)城區(qū)的燈火管制”, “隱身技術(shù)是一整套工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——你必須在每一個(gè)細(xì)節(jié)上都下足工夫, 從每一個(gè)口蓋到每一條接縫!”
圖1 1 F-22飛機(jī)研發(fā)過(guò)程中進(jìn)行的重要試驗(yàn)項(xiàng)目
飛行器工程師都學(xué)過(guò)電磁場(chǎng), 也都知道麥克斯韋爾方程, 但真正理解麥克斯韋爾方程的不多, 懂得雷達(dá)和RCS的就更少, 在過(guò)去, 幾乎沒(méi)有工程師知道如何減縮和控制RCS。因此, 在傳統(tǒng)的飛行器研制團(tuán)隊(duì)中, 要將隱身技術(shù)要求融入飛機(jī)設(shè)計(jì)非常困難。隱身工程師面對(duì)的是成百上千的希望固守自己領(lǐng)地的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)師和工藝師。但是, 當(dāng)工程師和決策者們經(jīng)過(guò)艱苦努力找到了解決問(wèn)題的途徑并在飛機(jī)上實(shí)現(xiàn)了隱身性能要求后, 他們將會(huì)發(fā)現(xiàn), 隱身技術(shù)已推動(dòng)飛行器設(shè)計(jì)和制造技術(shù)向前跨出了一大步
文章來(lái)源：飛機(jī)設(shè)計(jì)視界
展開 航天科工突破集群智能協(xié)同關(guān)鍵技術(shù) 最新開發(fā)智能無(wú)人飛行器編隊(duì)
復(fù)雜光照條件下目標(biāo)識(shí)別與編隊(duì)精準(zhǔn)穿越 中國(guó)航天科工二院二部 供圖
記者29日從中國(guó)航天科工集團(tuán)獲悉，該公司二院二部五室“智能協(xié)同控制”研發(fā)團(tuán)隊(duì)突破集群智能協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)的原型系統(tǒng)已經(jīng)初步具備高動(dòng)態(tài)無(wú)人飛行器間智能協(xié)同作業(yè)能力，擁有多場(chǎng)景異構(gòu)無(wú)人集群驗(yàn)證系統(tǒng)自主研發(fā)技術(shù)水平。智能無(wú)人飛行器編隊(duì)是其最新創(chuàng)新成果。
據(jù)悉，在應(yīng)急協(xié)同搜索任務(wù)中，數(shù)十架無(wú)人飛行器構(gòu)成的集群編隊(duì)接到命令起飛后，自主規(guī)劃分解搜索任務(wù)，在復(fù)雜環(huán)境內(nèi)展開搜索，自主識(shí)別搜索目標(biāo)，并實(shí)時(shí)將搜索結(jié)果傳回地面站，引導(dǎo)地面人員完成對(duì)搜索目標(biāo)的確認(rèn)和精準(zhǔn)定位。
智能協(xié)同控制技術(shù)相當(dāng)于無(wú)人集群的“大腦”，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)整個(gè)群體的任務(wù)、分工和任務(wù)執(zhí)行。該技術(shù)將編隊(duì)協(xié)同的無(wú)人飛行器從慢速的多旋翼擴(kuò)展到飛行速度數(shù)十米每秒的高動(dòng)態(tài)無(wú)人機(jī)飛行器，相同面積的偵察搜尋速度提升3倍以上，并且能夠根據(jù)機(jī)載拍攝圖像的智能識(shí)別結(jié)果，自主規(guī)劃下一步行動(dòng)，對(duì)突發(fā)情況的臨機(jī)處置響應(yīng)時(shí)間從數(shù)十秒提高到1秒以內(nèi)。
該團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)無(wú)人集群群體智能技術(shù)，將積累的先進(jìn)自主控制技術(shù)與人工智能相結(jié)合，完全自主掌握智能無(wú)人集群協(xié)同控制核心關(guān)鍵技術(shù)，成功突破了協(xié)同搜索識(shí)別定位與目標(biāo)跟蹤技術(shù)、分布式協(xié)同智能決策技術(shù)、無(wú)人集群密集編隊(duì)控制技術(shù)、高速條件下精確避障技術(shù)、低精度導(dǎo)航下精確制導(dǎo)技術(shù)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
團(tuán)隊(duì)此前在“無(wú)人爭(zhēng)鋒”智能無(wú)人集群系統(tǒng)挑戰(zhàn)賽、“暢聯(lián)智勝”無(wú)人蜂群聯(lián)合行動(dòng)挑戰(zhàn)賽、“智勝空天”無(wú)人機(jī)挑戰(zhàn)賽和“如影隨形”無(wú)人機(jī)空中精確對(duì)接技術(shù)挑戰(zhàn)賽等多項(xiàng)重大賽事中屢折桂冠。
展開 可懸停撲翼飛行器研究現(xiàn)狀與關(guān)鍵技術(shù)
首先總結(jié)了近年來(lái)最突出的研究成果，按照微撲翼尺寸分類分別介紹MAV、NAV、PAV尺度下可懸停撲翼微飛行器的樣機(jī)構(gòu)型、動(dòng)力系統(tǒng)、質(zhì)量分配與飛行性能，統(tǒng)計(jì)了升力、翼展、質(zhì)量、撲翼幅值等重要參數(shù)，介紹了電機(jī)、壓電和電磁驅(qū)動(dòng)撲翼微飛行器最具代表性的研究工作；然后針對(duì)目前飛行器研究運(yùn)用的升力產(chǎn)生原理、飛行穩(wěn)定性分析、功耗效率優(yōu)化、續(xù)航能力等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析和總結(jié)；最后討論了撲翼飛行器亟待突破的技術(shù)難題和未來(lái)發(fā)展方向。
“低慢小”無(wú)人飛行器反制技術(shù)綜述
■ 文/ 公安部第一研究所 孫非 何昌見 曲一
中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十七研究所 朱宇東 黃偉
摘 要：隨著“低小慢”無(wú)人飛行器濫飛、黑飛等現(xiàn)象頻發(fā)，國(guó)內(nèi)外多家單位或機(jī)構(gòu)研制了針對(duì)“低慢小”無(wú)人飛行器的目標(biāo)探測(cè)和目標(biāo)攔截打擊等裝備，本文對(duì)相應(yīng)的技術(shù)手段分別進(jìn)行了論述。重點(diǎn)闡述了雷達(dá)探測(cè)、光學(xué)探測(cè)、聲學(xué)探測(cè)和無(wú)線電頻譜監(jiān)測(cè)等“低慢小”目標(biāo)探測(cè)手段，火力攔截、直升機(jī)空中攔截迫降、拋網(wǎng)捕捉、電子干擾和強(qiáng)激光毀傷等攔截打擊手段，并就各種技術(shù)手段的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，就國(guó)內(nèi)目前技術(shù)水平，歸納總結(jié)了構(gòu)建“低慢小”無(wú)人飛行器反制系統(tǒng)的技術(shù)思路。
關(guān)鍵字：無(wú)人飛行器 目標(biāo)探測(cè) 攔截打擊
1 引言
近些年，以民用無(wú)人機(jī)、孔明燈、氣球、風(fēng)箏等為代表的具有“低慢小”特征的飛行器的不受控生產(chǎn)、使用和擴(kuò)散，使得這類“低慢小”目標(biāo)市場(chǎng)面臨失控風(fēng)險(xiǎn)，并已成為國(guó)家、民生安全，特別是民航機(jī)場(chǎng)等重要交通樞紐公共安全的潛在非傳統(tǒng)空中威脅，嚴(yán)重影響著人們正常的出行安全。
據(jù)航空事故分析權(quán)威網(wǎng)站Avherald.com統(tǒng)計(jì)，從2014年開始，一共發(fā)生數(shù)十起無(wú)人機(jī)與大型客機(jī)接近的危險(xiǎn)事件。其中，2014年1起，2015年9起，2016年13起，發(fā)生率逐年攀升。例如，2016年5月28日，成都雙流機(jī)場(chǎng)東跑道航班起降空域因發(fā)生無(wú)人機(jī)阻礙航班正常起降事件，導(dǎo)致機(jī)場(chǎng)東跑道停航關(guān)閉1小時(shí)20分鐘，直接造成55起航班不能正常起降，大量旅客滯留機(jī)場(chǎng)。
2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況
為了應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題，國(guó)內(nèi)多家單位和技術(shù)機(jī)構(gòu)基于已有的技術(shù)條件，研制了多種針對(duì)以無(wú)人機(jī)為典型代表的“低慢小”目標(biāo)的目標(biāo)探測(cè)和目標(biāo)攔截打擊等技術(shù)。中科院上海天文臺(tái)基于低空全景圖像的“低慢小”目標(biāo)的檢測(cè)算法，研制出了用于空中“低慢小”目標(biāo)的光電搜索系統(tǒng)，并取得了較好的效果。
展開 行業(yè)熱點(diǎn)丨低空飛行eVTOL的關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)
</p><p><br></p><p><strong>eVTOL 關(guān)鍵技術(shù)與趨勢(shì)</strong></p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/x0yLiaf5fF6zFQr1fOR9pthUTU9k2SgNf8ALhl62Irydp6vWiblAMpNTQTlNkIA1fJBPzDibZPuVp2dwbehrEEP2w/640?wx_fmt=jpeg&from=appmsg"></p><p>很多eVTOL行業(yè)專家都提到UAM， UAM是城市公共交通概念，暢想一下像如今的新能源汽車行業(yè)一樣，未來(lái)eVTOL蓬勃發(fā)展，首先涉及到就是高效的空中調(diào)度和實(shí)時(shí)通信、通信間干擾等問(wèn)題。還有目前發(fā)展的基本都是無(wú)人駕駛的eVTOL，需要有高度自主且智能的飛行控制，還有電池技術(shù)的革新以及電池的能源形式，目前太陽(yáng)能或者氫能也有一些很前沿的研究。</p><p><br></p><p>另外就是高效的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、特種材料使用，以及結(jié)構(gòu)的輕量化，電池重量、結(jié)構(gòu)的重量、還有電機(jī)重量都是需要進(jìn)行減重設(shè)計(jì)的，我們仿真技術(shù)可以輔助結(jié)構(gòu)進(jìn)行輕量化研究。</p><p><br></p><p>最后是我們現(xiàn)在被卡脖子的芯片技術(shù)，eVTOL芯片可能區(qū)別于我們傳統(tǒng)手機(jī)上或者汽車上的芯片，他有一個(gè)非常高的安全性要求，另外還受高空復(fù)雜環(huán)境及復(fù)雜電磁場(chǎng)的影響，eVTOL的芯片需要更強(qiáng)大的算力和更穩(wěn)定的可靠性和抗環(huán)境和電磁干擾能力。</p><p><br></p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/x0yLiaf5fF6zFQr1fOR9pthUTU9k2SgNfQbGfCDic8apb8KWf6KuNaJWZaDqYkKh095ELrZ8L5DiacCJaseO116fA/640?
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氫燃料電推進(jìn)技術(shù)或?qū)⒅匦露x支線飛行
元素一號(hào)的續(xù)航能力遠(yuǎn)超由普通電池供電的電動(dòng)飛機(jī)，具有安靜、零碳排放、個(gè)性化、按需、分散化和經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)，適用于鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)之間的支線飛行。
4座級(jí)的元素一號(hào)定位為鄉(xiāng)鎮(zhèn)間的支線運(yùn)輸。
HES能源系統(tǒng)公司擁有為軍用無(wú)人機(jī)制造燃料電池推進(jìn)系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，過(guò)去12年來(lái)，他們一直致力于開發(fā)小型、輕便的氫燃料電推進(jìn)系統(tǒng)，主要是為了延長(zhǎng)電動(dòng)無(wú)人機(jī)的續(xù)航時(shí)間。在開發(fā)適合其推進(jìn)系統(tǒng)的下一代無(wú)人機(jī)概念時(shí)，HES能源系統(tǒng)公司看到了將相同推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于有人駕駛飛機(jī)的可能性，并通過(guò)積極的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了最初的構(gòu)想。
一、采用分布式氫燃料存儲(chǔ)和推進(jìn)技術(shù)突破續(xù)航極限
由于氫的存儲(chǔ)需要較大的空間，將其應(yīng)用于電動(dòng)無(wú)人機(jī)存在較大的困難，分布式電力推進(jìn)技術(shù)（同時(shí)采用分布式外掛存儲(chǔ)）使這個(gè)問(wèn)題得以解決。HES的氫-電推進(jìn)系統(tǒng)支持模塊化方案，可以在不改變現(xiàn)有無(wú)人機(jī)尺寸的情況，直接安裝到機(jī)翼下方的吊艙內(nèi)。元素一號(hào)在機(jī)翼上安裝14個(gè)電動(dòng)機(jī)，通過(guò)多系統(tǒng)冗余增加了安全性，如果1個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障，還有13個(gè)可以正常工作。每個(gè)吊艙內(nèi)都有一個(gè)獨(dú)立的電動(dòng)機(jī)，且配備了可插拔更換的燃料電池和氫儲(chǔ)存罐，這種方法帶來(lái)的不僅是分布式的推進(jìn)能力，而且是分布式的存儲(chǔ)能力。因?yàn)樵陲w機(jī)內(nèi)部?jī)?chǔ)存氫的量是有限制的，這會(huì)占用機(jī)身的大量空間，將它分成若干個(gè)部分，并在每個(gè)電機(jī)后面安裝一個(gè)氫儲(chǔ)存罐，能有效提升燃料攜帶量。
元素一號(hào)機(jī)翼下方安裝了14個(gè)氫-電推進(jìn)模塊。
元素一號(hào)概念將氫燃料電池與分布式電力推進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，大幅提高了電動(dòng)飛機(jī)的續(xù)航時(shí)間和航程。元素一號(hào)在巡航中需要大約100千瓦的功率，拆分成14個(gè)部分以后，每個(gè)吊艙理論上只需要提供5-8千瓦的推進(jìn)功率。
展開 “低慢小”無(wú)人飛行器反制技術(shù)綜述
■ 文/ 公安部第一研究所 孫非 何昌見 曲一
中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十七研究所 朱宇東 黃偉
摘 要：隨著“低小慢”無(wú)人飛行器濫飛、黑飛等現(xiàn)象頻發(fā)，國(guó)內(nèi)外多家單位或機(jī)構(gòu)研制了針對(duì)“低慢小”無(wú)人飛行器的目標(biāo)探測(cè)和目標(biāo)攔截打擊等裝備，本文對(duì)相應(yīng)的技術(shù)手段分別進(jìn)行了論述。重點(diǎn)闡述了雷達(dá)探測(cè)、光學(xué)探測(cè)、聲學(xué)探測(cè)和無(wú)線電頻譜監(jiān)測(cè)等“低慢小”目標(biāo)探測(cè)手段，火力攔截、直升機(jī)空中攔截迫降、拋網(wǎng)捕捉、電子干擾和強(qiáng)激光毀傷等攔截打擊手段，并就各種技術(shù)手段的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，就國(guó)內(nèi)目前技術(shù)水平，歸納總結(jié)了構(gòu)建“低慢小”無(wú)人飛行器反制系統(tǒng)的技術(shù)思路。
關(guān)鍵字：無(wú)人飛行器 目標(biāo)探測(cè) 攔截打擊
1 引言
近些年，以民用無(wú)人機(jī)、孔明燈、氣球、風(fēng)箏等為代表的具有“低慢小”特征的飛行器的不受控生產(chǎn)、使用和擴(kuò)散，使得這類“低慢小”目標(biāo)市場(chǎng)面臨失控風(fēng)險(xiǎn)，并已成為國(guó)家、民生安全，特別是民航機(jī)場(chǎng)等重要交通樞紐公共安全的潛在非傳統(tǒng)空中威脅，嚴(yán)重影響著人們正常的出行安全。
據(jù)航空事故分析權(quán)威網(wǎng)站Avherald.com統(tǒng)計(jì)，從2014年開始，一共發(fā)生數(shù)十起無(wú)人機(jī)與大型客機(jī)接近的危險(xiǎn)事件。其中，2014年1起，2015年9起，2016年13起，發(fā)生率逐年攀升。例如，2016年5月28日，成都雙流機(jī)場(chǎng)東跑道航班起降空域因發(fā)生無(wú)人機(jī)阻礙航班正常起降事件，導(dǎo)致機(jī)場(chǎng)東跑道停航關(guān)閉1小時(shí)20分鐘，直接造成55起航班不能正常起降，大量旅客滯留機(jī)場(chǎng)。
2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況
為了應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題，國(guó)內(nèi)多家單位和技術(shù)機(jī)構(gòu)基于已有的技術(shù)條件，研制了多種針對(duì)以無(wú)人機(jī)為典型代表的“低慢小”目標(biāo)的目標(biāo)探測(cè)和目標(biāo)攔截打擊等技術(shù)。中科院上海天文臺(tái)基于低空全景圖像的“低慢小”目標(biāo)的檢測(cè)算法，研制出了用于空中“低慢小”目標(biāo)的光電搜索系統(tǒng)，并取得了較好的效果。
展開 走進(jìn)飛行時(shí)間傳感技術(shù)揭秘TOF傳感器工作原理及應(yīng)用領(lǐng)域
TOF是飛行時(shí)間（Time of Flight）技術(shù)的縮寫，即傳感器發(fā)出經(jīng)調(diào)制的近紅外光，遇物體后反射，傳感器通過(guò)計(jì)算光線發(fā)射和反射時(shí)間差或相位差，來(lái)?yè)Q算被拍攝景物的距離，以產(chǎn)生深度信息，此外再結(jié)合傳統(tǒng)的相機(jī)拍攝，就能將物體的三維輪廓以不同顏色代表不同距離的地形圖方式呈現(xiàn)出來(lái)。根據(jù)原理來(lái)看,ToF技術(shù)早期的應(yīng)用相對(duì)簡(jiǎn)單,就是用來(lái)測(cè)距。
從去年開始,一票傳感器廠商和手機(jī)廠商的目光都投向了ToF傳感器。直到今年,英飛凌、AMS等傳感器廠商,以及蘋果、華為、三星等手機(jī)廠商仍在不斷推進(jìn)ToF傳感器的技術(shù)和應(yīng)用升級(jí),可以推測(cè),ToF傳感器不僅是火了,它已經(jīng)來(lái)了。
但是,隨著ToF技術(shù)的應(yīng)用不斷拓寬,ToF傳感器進(jìn)入人們的視野主要是智能手機(jī)和平板領(lǐng)域,并且主要集中在3D ToF圖像傳感器,由于ToF傳感器目前最主要的是應(yīng)用在成像領(lǐng)域。
在ToF傳感器逐漸成為智能手機(jī)標(biāo)配的時(shí)候,多攝像頭的目的就逐漸浮出水面,可用于多場(chǎng)景的識(shí)別應(yīng)用,例如前置及后置鏡頭用于手勢(shì)識(shí)別或者安全支付的臉部3D辨識(shí),以及AR/VR也是ToF在3D感知上的應(yīng)用方向。
圖2可以看到,目前ToF傳感器在細(xì)分領(lǐng)域的市場(chǎng)份額,主要還是以消費(fèi)電子和汽車為主。 但是我們注意到ToF圖像傳感器除了在消費(fèi)電子上仍然有很大的應(yīng)用前景,其在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域潛力也具有被挖掘的潛力。例如：
智能家居、智慧安防、智慧零售、人流監(jiān)控,ToF傳感器用于識(shí)別和跟蹤人體,不僅僅是現(xiàn)在的認(rèn)臉模式,通過(guò)深度信息可以提高識(shí)別準(zhǔn)確度;在自動(dòng)駕駛/ 車內(nèi)感知領(lǐng)域,ToF 傳感器也可以成為車載激光雷達(dá)、車內(nèi)人體識(shí)別、車內(nèi)手勢(shì)識(shí)別的重要元器件等。目前,也有不少企業(yè)將ToF傳感器植入AGV和機(jī)器人手臂當(dāng)中,用于精準(zhǔn)導(dǎo)航和實(shí)時(shí)避障。
展開 飛行時(shí)間（ToF）技術(shù)大熱，但這幾個(gè)問(wèn)題如何破？
近幾年來(lái)，飛行時(shí)間（ToF）技術(shù)方案成為眾多傳感器廠商相繼追逐的熱點(diǎn)，眾多半導(dǎo)體公司、IP公司紛紛推出新產(chǎn)品，來(lái)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用。TOF技術(shù)由于其受環(huán)境影響小，測(cè)量幀率高，算法開發(fā)難度低等特性，相較于結(jié)構(gòu)光、多角成像具有很大優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，由于結(jié)構(gòu)光易受外界環(huán)境影響，只適用于短距離應(yīng)用，多角成像算法復(fù)雜，在光線較暗情況下并不適用。
據(jù)電子發(fā)燒友小編了解，目前ToF技術(shù)主要用于精確的遠(yuǎn)距離沿路、工廠自動(dòng)化中惡劣環(huán)境下的非接觸距離或水平測(cè)量的障礙檢測(cè)和躲避的精確位移檢測(cè)、無(wú)人機(jī)著陸與導(dǎo)航的精確測(cè)距、自動(dòng)引導(dǎo)車輛中的周邊掃描、煙霧探測(cè)器、緊急出口等應(yīng)用中的障礙物感應(yīng)等領(lǐng)域。
首先，我們了解一下ToF的工作原畫。 ToF是通過(guò)給目標(biāo)連續(xù)發(fā)送光脈沖，然后用傳感器接收從物體返回的光，通過(guò)探測(cè)光脈沖的飛行（往返）時(shí)間來(lái)得到目標(biāo)物距離。
不過(guò)，據(jù)電子發(fā)燒友編輯從已經(jīng)在采用ToF來(lái)做開發(fā)的工程師交流得到的反饋是，ToF技術(shù)也有其自身的缺陷或問(wèn)題。例如：
一、絕大部分廠商的ToF傳感器售價(jià)偏貴，如果在普通消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品上使用，有沒(méi)有降價(jià)空間？成本是否能夠承受，如何破解成本難題？
二、在遇到多路徑干擾時(shí)，與距離混疊了怎么辦？有沒(méi)有很好的算法或是其它辦法來(lái)解決？
三、在主動(dòng)照明同步問(wèn)題該如何解決？是否有現(xiàn)成的解決方案提供給工程師？這個(gè)問(wèn)題目前所說(shuō)是相當(dāng)棘手，業(yè)界還需要很多的探索。
來(lái)源：電子發(fā)燒友
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