“小鷹”一500通用飛機(jī)改無(wú)人機(jī)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

張健　尤伍

采用成熟的通用飛機(jī)改無(wú)人機(jī)可以達(dá)到降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)約研制經(jīng)費(fèi)、縮短研制周期的目的。本文以“小鷹”-500通用飛機(jī)改無(wú)人機(jī)系統(tǒng)為例，詳細(xì)地給出了該無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的總體技術(shù)方案，包括無(wú)人機(jī)系統(tǒng)組成和功能、機(jī)體結(jié)構(gòu)加改裝主要內(nèi)容、以飛行控制與管理系統(tǒng)為代表的各分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈和地面站等設(shè)計(jì)方案。最后結(jié)合該項(xiàng)目工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)比分析了通用飛機(jī)改無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，指出利用現(xiàn)有的通用飛機(jī)改無(wú)人機(jī)系統(tǒng)雖具有“短、平、快”的優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)合用戶需求“量身定制”的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)更符合未來(lái)發(fā)展方向。

通用航空飛機(jī)是指用于除軍事、警用、海關(guān)緝私和公共航空運(yùn)輸飛行以外的航空活動(dòng)，包括從事工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)、礦業(yè)、建筑業(yè)的作業(yè)飛行和醫(yī)療衛(wèi)生、搶險(xiǎn)救災(zāi)、氣象探測(cè)、海洋監(jiān)測(cè)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、遙感測(cè)繪、教育訓(xùn)練、文化體育、旅游觀光等方面飛行活動(dòng)的飛機(jī)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，通用航空面臨前所未有的發(fā)展機(jī)遇：傳統(tǒng)的飛行培訓(xùn)、農(nóng)林作業(yè)等業(yè)務(wù)呈現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，同時(shí)公益類、交通類和消費(fèi)類新興市場(chǎng)逐步形成，權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，未來(lái)10年我國(guó)通用航空飛機(jī)需求量約10000架，其中活塞動(dòng)力飛機(jī)6000架、渦槳?jiǎng)恿︼w機(jī)2000架、噴氣公務(wù)機(jī)500架、直升機(jī)1000架，預(yù)計(jì)市場(chǎng)規(guī)模約1500億元。

近年來(lái)，隨著無(wú)人機(jī)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)的發(fā)展呈現(xiàn)“井噴”現(xiàn)象。用成熟的通用航空飛機(jī)改無(wú)人機(jī)，具有技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)小、研制費(fèi)用低、研制周期短等特點(diǎn)，近年來(lái)國(guó)內(nèi)很多企事業(yè)單位正在從事這方面的工作：典型的如AT200無(wú)人機(jī)、航空工業(yè)貴航的“鷂鷹”改無(wú)人機(jī)、第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院的”小鷹”-500改無(wú)人機(jī)、航天集團(tuán)的運(yùn)-5B改無(wú)人機(jī)等，本文結(jié)合”小鷹”-500改無(wú)人機(jī)系統(tǒng)研制，完成系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，并總結(jié)出通用航空飛機(jī)改無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。

“小鷹”-500通用飛機(jī)簡(jiǎn)介

“小鷹”-500通用飛機(jī)由航空工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院研制，石家莊飛機(jī)工業(yè)公司制造生產(chǎn)?！毙→棥?500飛機(jī)研制過(guò)程中嚴(yán)格按照CCAR-23-R2的要求，完成了設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、試飛和適航取證，中國(guó)民航適航部門對(duì)其進(jìn)行了全過(guò)程的適航審查和生產(chǎn)監(jiān)控。該機(jī)2003年10月首飛，相繼完成了50多項(xiàng)科目試飛，包括空中停車、顫振、失速和尾旋等多項(xiàng)I類風(fēng)險(xiǎn)科目，2005年10月獲得中國(guó)民航總局頒發(fā)的型號(hào)合格證。圖1所示為滑跑中的”小鷹”-500飛機(jī)。該機(jī)擁有完全自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，其綜合性能達(dá)到并接近國(guó)外同類機(jī)型先進(jìn)水平，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)通用航空在4-5座輕型多用途飛機(jī)上的空白。

“小鷹”-500通用飛機(jī)采用大展弦比常規(guī)布局形式，懸臂式等弦長(zhǎng)下單翼，后退式簡(jiǎn)單襟翼，外翼帶有副翼。全動(dòng)平尾，后掠的垂直尾翼帶有方向舵。單臺(tái)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)/雙葉螺槳驅(qū)動(dòng)。前三點(diǎn)式可收放起落架。后機(jī)身下部?jī)蓚?cè)各有一腹鰭?！毙→棥?500飛機(jī)按單駕駛體制設(shè)計(jì)，基本型為4座，并排前后座，后排可改為3座使其成為5座型。圖2是”小鷹”-500飛機(jī)的三面圖。

“小鷹”-500飛機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：

機(jī)長(zhǎng)

7.742 m

機(jī)高

3.044 m

翼展

9.879 m

主輪距

2.200 m

前主輪距

1.906 m

螺旋槳直徑

2.030 m

“小鷹”-500飛機(jī)不僅是教練機(jī)和私人飛機(jī)的理想選擇，該機(jī)經(jīng)改裝后還可用于航空旅游、航空探測(cè)、航空攝影、農(nóng)林漁牧、環(huán)境保護(hù)、反恐安防等不同領(lǐng)域的作業(yè)飛行。

“小鷹”-500飛機(jī)改無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)前期市場(chǎng)調(diào)研和論證結(jié)果，要求改裝后的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)能夠在視距范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)安全飛行，同時(shí)為后續(xù)任務(wù)系統(tǒng)加改裝發(fā)展預(yù)留空間。系統(tǒng)采用車載式地面控制站，先期應(yīng)具備任務(wù)監(jiān)控、飛行監(jiān)控、鏈路監(jiān)控等基本功能，后期增加任務(wù)載荷控制功能。

無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)如下：

最大起飛重量

1400kg

最大著陸重量

1400kg

任務(wù)載重

300kg

巡航速度

180 - 240 km/h

實(shí)用升限

4000 m

航程

500 km

航時(shí)

8h

起飛滑跑距離

≤400m

著陸滑跑距離

≤400m

機(jī)動(dòng)過(guò)載

一1.09 - +3.8g

機(jī)體壽命

10000飛行小時(shí)

/20000次起落/20日歷年

起降階段抗側(cè)風(fēng)能力

13m/s

數(shù)據(jù)鏈路采用主鏈路（C波段）與備份鏈路（UHF波段齟合的方式：

C波段數(shù)據(jù)鏈工作頻段：上行4.4GHz-4.6GHz，下行4.9GHz - 5.1GHz：

UHF波段數(shù)據(jù)鏈工作頻段：上行610 - 660MHz，下行500 - 550MHz;

上行傳輸時(shí)延≯100ms，下行傳輸時(shí)延≯200ms;

數(shù)據(jù)鏈作用距離：不小于200Km;

采用車載式地面控制站：

控制站應(yīng)具備飛行監(jiān)控、航路規(guī)劃、鏈路監(jiān)控和任務(wù)載荷控制等功能;

地面控制站展開和撤收時(shí)間≤45min。

總體技術(shù)方案設(shè)計(jì)

指導(dǎo)思想

“小鷹”-500通用飛機(jī)改無(wú)人機(jī)研制工作中遵循以下三個(gè)原則：一是保持飛機(jī)的氣動(dòng)外形、動(dòng)力裝置和主要結(jié)構(gòu)基本不變，以充分繼承原機(jī)良好的氣動(dòng)特性和飛行品質(zhì);二是機(jī)載設(shè)備盡量選擇貨架產(chǎn)品，以降低研制改裝成本和縮短研制周期;三是無(wú)人機(jī)平的研發(fā)時(shí)預(yù)留任務(wù)系統(tǒng)接口和空間，為后期加裝各種類型的任務(wù)系統(tǒng)創(chuàng)造條件。

系統(tǒng)組成

“小鷹”-500通用飛機(jī)改無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，主要由無(wú)人機(jī)、數(shù)據(jù)鏈路、地面控制站和任務(wù)載荷（預(yù)留）等組成，系統(tǒng)組成如下圖3所示：

結(jié)構(gòu)加改裝設(shè)計(jì)

“小鷹”-500通用飛機(jī)改無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)加改裝設(shè)計(jì)過(guò)程中保持原機(jī)外形、機(jī)體主結(jié)構(gòu)、起落架結(jié)構(gòu)基本不變。拆除原機(jī)中機(jī)身上部的兩個(gè)蝶形門和中機(jī)身上部相關(guān)結(jié)構(gòu)，在保持外形不變的條件下代之以可拆卸的復(fù)合材料整流罩。拆除原駕駛艙和客艙內(nèi)的座椅和相關(guān)結(jié)構(gòu);拆除原機(jī)的大部分航電設(shè)備，代之以數(shù)字化航電設(shè)備。同時(shí)對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和設(shè)備進(jìn)行適應(yīng)性改裝。

無(wú)人機(jī)機(jī)體平臺(tái)主要由機(jī)身、機(jī)翼、垂尾、平尾、起落架等機(jī)體部件組成。從機(jī)身中部斷開原平尾操縱系統(tǒng)，拆除前半部分操縱機(jī)構(gòu)，保留后段操縱部件，在機(jī)身中部增加電作動(dòng)器。從機(jī)身中部斷開原方向舵操縱系統(tǒng)，拆除前半部分操縱機(jī)構(gòu)，保留后段操縱部件，增加方向舵電作動(dòng)器。從機(jī)身中部斷開原副翼操縱系統(tǒng)，拆除前半部分操縱機(jī)構(gòu)，保留后段操縱部件，同進(jìn)增加副翼電作動(dòng)器。原機(jī)襟翼操縱系統(tǒng)是集中式電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，改裝時(shí)只需要對(duì)電機(jī)的控制線路及邏輯進(jìn)行更改即可。

起落架沿用原機(jī)的前三點(diǎn)式起落架，由前起落架和主起落架組成。前輪設(shè)有轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)構(gòu)，飛機(jī)在地面可以靈活轉(zhuǎn)彎。前輪轉(zhuǎn)彎操縱通過(guò)直流體制電動(dòng)舵機(jī)實(shí)現(xiàn)，前輪向左右兩側(cè)偏轉(zhuǎn)的最大角度不得大于18.5°。用直流電動(dòng)舵機(jī)直接驅(qū)動(dòng)原轉(zhuǎn)彎操縱機(jī)構(gòu)，進(jìn)行前輪轉(zhuǎn)彎。主起落架安裝有剎車裝置，可有效縮短無(wú)人機(jī)著陸滑跑距離并通過(guò)左右剎車實(shí)現(xiàn)滑跑糾偏。起落架設(shè)有位置傳感器、告警裝置和應(yīng)急放下機(jī)構(gòu)，若起落架不能正常放下將發(fā)出警告，此時(shí)應(yīng)急放下機(jī)構(gòu)可根據(jù)地面操作指令將起落架應(yīng)急放下。”小鷹”-500飛機(jī)通用飛機(jī)改裝無(wú)人機(jī)起落架收放控制系統(tǒng)方案基于原”小鷹”一500飛機(jī)起落架控制系統(tǒng)方案，僅將原來(lái)機(jī)械操縱部分改為電動(dòng)控制，起落架收放系統(tǒng)具有起落架收放和位置指示及告警功能?！毙→棥?00通用飛機(jī)改裝無(wú)人機(jī)主輪剎車系統(tǒng)采用電控剎車系統(tǒng)。無(wú)人機(jī)機(jī)輪剎車系統(tǒng)主要用于接收并識(shí)別飛控計(jì)算機(jī)的剎車指令，根據(jù)飛控計(jì)算機(jī)指令，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的靜剎車、正常剎車、應(yīng)急剎車、松剎車、差動(dòng)剎車、停機(jī)剎車、BIT自檢測(cè)。向飛控計(jì)算機(jī)反饋當(dāng)前剎車壓力值、系統(tǒng)附件工作狀態(tài)。電剎車系統(tǒng)由控制盒、電源模塊、電控剎車閥和信號(hào)轉(zhuǎn)換器等組成。

動(dòng)力裝置

動(dòng)力裝置保持不變，仍采用原機(jī)的六缸水平對(duì)置氣冷式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，螺旋槳為全金屬、恒速、變距、不可順槳的兩葉螺旋槳。在”小鷹”-500飛機(jī)改裝無(wú)人機(jī)系統(tǒng)研制過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)主要根據(jù)原發(fā)動(dòng)機(jī)的可控參數(shù)來(lái)選擇相應(yīng)的測(cè)量傳感部件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并采用與控制計(jì)算機(jī)以及原機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)控制電路相組合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的控制。為此增加一套發(fā)動(dòng)機(jī)操縱作動(dòng)系統(tǒng)（包括油門、油氣混合比和螺旋槳總距作動(dòng)），通過(guò)作動(dòng)系統(tǒng)一飛控計(jì)算機(jī)一地面控制站三者之間的通訊來(lái)驅(qū)動(dòng)推拉鋼索的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)操縱系統(tǒng)的控制。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、滑油壓力、滑油低壓警告、滑油溫度、氣缸頭溫度和排氣溫度、進(jìn)氣壓力和燃油流量、發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)時(shí)等發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)和告警信息等發(fā)送至地面控制站，以便對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

LE-500飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)和點(diǎn)火系統(tǒng)主要由電動(dòng)增壓油泵、電動(dòng)起動(dòng)機(jī)、左右磁電機(jī)、點(diǎn)火電咀、磁電機(jī)/起動(dòng)開關(guān)等組成，起動(dòng)過(guò)程可由安裝在飛機(jī)上的磁電機(jī)/起動(dòng)開關(guān)控制。

飛行控制與管理系統(tǒng)

“小鷹”-500飛機(jī)改無(wú)人機(jī)飛行控制與管理系統(tǒng)全新研制，是”小鷹”500無(wú)人機(jī)的核心系統(tǒng)?！毙→棥?500改無(wú)人機(jī)的飛行控制與管理系統(tǒng)由飛行控制與管理計(jì)算機(jī)、傳感器和作動(dòng)器等組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3。飛行控制與管理系統(tǒng)的主要任務(wù)包括：通過(guò)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)完成與地面站的信息收發(fā)和處理、根據(jù)指令對(duì)飛機(jī)的飛行與起降進(jìn)行控制、對(duì)飛機(jī)上各個(gè)重要系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控并將信息進(jìn)行上報(bào)以及對(duì)故障進(jìn)行識(shí)別與處理等。

飛行控制和管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)飛行控制和飛行管理功能。飛行控制功能是根據(jù)控制指令解算全動(dòng)平尾、方向舵、副翼和發(fā)動(dòng)機(jī)油門桿的偏度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)起飛、自動(dòng)導(dǎo)航、自動(dòng)降落、襟翼控制、起落架控制、自動(dòng)油門以及應(yīng)急處置等功能。飛行控制功能覆蓋無(wú)人機(jī)地面滑行、起飛、爬升、出航、返航、下滑、著陸的整個(gè)任務(wù)剖面。飛行管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航管理、發(fā)動(dòng)機(jī)管理、余度管理、機(jī)載設(shè)備管理、BIT管理和應(yīng)急管理等功能。

無(wú)人機(jī)的全動(dòng)平尾、副翼和方向舵的操縱均改為計(jì)算機(jī)控制的作動(dòng)器進(jìn)行操縱。計(jì)算機(jī)同時(shí)對(duì)原電動(dòng)襟翼收放機(jī)構(gòu)、起落架系統(tǒng)進(jìn)行控制，并為自動(dòng)油門系統(tǒng)提供指令。起落架收放、剎車以及前輪轉(zhuǎn)向由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，其中前輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)將保留原轉(zhuǎn)向搖臂，與電動(dòng)舵機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向控制與減擺功能。飛行控制與管理系統(tǒng)接收動(dòng)力、起落架、機(jī)電、任務(wù)等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并與控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)綜合后，通過(guò)數(shù)據(jù)鏈發(fā)至地面站及飛行參數(shù)記錄儀，也可以在地面與仿真系統(tǒng)進(jìn)行交聯(lián)開展系統(tǒng)綜合聯(lián)試。

航電系統(tǒng)

原機(jī)的儀表系統(tǒng)中除保留全、靜壓受感器外，其他儀表設(shè)備和通訊系統(tǒng)的電臺(tái)和音頻系統(tǒng)設(shè)備拆除。加裝的航電設(shè)備包括無(wú)線電高度表、高精度光纖慣導(dǎo)、大氣數(shù)據(jù)機(jī)、航管應(yīng)答機(jī)、飛行參數(shù)采集記錄器、數(shù)字視頻攝像系統(tǒng)和差分定位系統(tǒng)組成，其中差分定位系統(tǒng)又包括差分GPS接收機(jī)和900M數(shù)傳電臺(tái)。

機(jī)電系統(tǒng)

燃油系統(tǒng)保持原機(jī)油箱不變，通氣分系統(tǒng)和加放油分系統(tǒng)保持不變。供油系統(tǒng)中用操作舵機(jī)代替燃油選擇器旋鈕，取消電動(dòng)燃油泵按鈕，通過(guò)地面控制與燃油選擇器進(jìn)行交聯(lián)的方式對(duì)其進(jìn)行操作。增設(shè)燃油測(cè)量轉(zhuǎn)換盒，將油量傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為總線信號(hào)并發(fā)送至飛控計(jì)算機(jī)，然后通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送至地面控制站。

環(huán)控系統(tǒng)已有的進(jìn)氣口能夠滿足電子設(shè)備通風(fēng)需求。因此，環(huán)控系統(tǒng)在”小鷹”-500飛機(jī)環(huán)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上做適應(yīng)性更改。

供電系統(tǒng)為飛機(jī)的直流用電設(shè)備提供28V的直流電，在發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)電系統(tǒng)不工作時(shí)為機(jī)上應(yīng)急用電設(shè)備提供24V應(yīng)急直流電源，在地面為飛機(jī)提供地面維護(hù)電源和發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)電源。供電系統(tǒng)包括電源系統(tǒng)和配電系統(tǒng)兩大部分，其中電源系統(tǒng)由主電源系統(tǒng)、應(yīng)急電源系統(tǒng)、外部電源系統(tǒng)組成。由于新增設(shè)備的用電消耗，原機(jī)的供電量不能夠滿足全機(jī)系統(tǒng)設(shè)備的用電量，因此新增一套直流發(fā)電系統(tǒng)。

照明系統(tǒng)保持外部照明不變，取消原機(jī)的座艙照明系統(tǒng)。

拆除正副駕駛位置駕駛員座椅、安全帶、后排座椅、坐墊、靠墊及乘客安全帶，同時(shí)對(duì)艙內(nèi)裝飾板做適應(yīng)性拆除。

數(shù)據(jù)鏈路

測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)主要包括地面測(cè)控設(shè)備和機(jī)載測(cè)控設(shè)備兩大部分。機(jī)載測(cè)控設(shè)備主要包括天線、機(jī)載功放、機(jī)載收發(fā)組合等設(shè)備，地面測(cè)控設(shè)備包括地面數(shù)據(jù)終端和鏈路監(jiān)控設(shè)備等。

視距數(shù)據(jù)鏈采用C波段和UHF波段雙余度全雙工數(shù)據(jù)通信;實(shí)現(xiàn)將地面站的飛行控制指令、任務(wù)控制指令、鏈路控制指令等遙控指令發(fā)送至機(jī)載系統(tǒng);同時(shí)將無(wú)人機(jī)平臺(tái)的飛行參數(shù)、任務(wù)信息、系統(tǒng)工作狀態(tài)以及鏈路工作狀態(tài)等遙測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至地面站。

數(shù)據(jù)鏈機(jī)載終端包括8個(gè)LRU：C波段機(jī)載收發(fā)單元、C波段機(jī)載變頻單元、C波段機(jī)載功放單元、C波段機(jī)載全向天線、UHF波段機(jī)載收發(fā)單元、UHF波段機(jī)載變頻單元、UHF波段機(jī)載功放單元和UHF波段機(jī)載全向天線。

地面控制站

地面站采用車載方艙式地面站，地面站組成包括：飛行監(jiān)控單元、任務(wù)監(jiān)控單元、鏈路監(jiān)控單元、綜合數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)記錄單元。地面站對(duì)無(wú)人機(jī)的遙測(cè)遙控采用3人操作體制，提供飛行操作、任務(wù)操作和鏈路監(jiān)控席位各1個(gè)。

飛行監(jiān)控單元主要負(fù)責(zé)為操作人員顯示遙測(cè)數(shù)據(jù)中的飛行信息，提供便捷的飛行監(jiān)控操作界面，并將飛行控制指令發(fā)送到綜合數(shù)據(jù)處理單元，同時(shí)能夠向操作人員提供無(wú)人機(jī)前視攝像畫面。

任務(wù)監(jiān)控單元主要負(fù)責(zé)為操作人員顯示遙測(cè)數(shù)據(jù)中的任務(wù)信息，提供便捷的任務(wù)監(jiān)控操作界面，并將任務(wù)載荷控制指令發(fā)送到綜合數(shù)據(jù)處理單元，同時(shí)能夠向操作人員提供無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷的圖像信息。

鏈路管理單元的主要功能包括：接收視距鏈路地面設(shè)備狀態(tài)信息;接收飛行器坐標(biāo)信息并依據(jù)本站坐標(biāo)解算出方位角、俯仰角天線引導(dǎo)數(shù)據(jù);對(duì)鏈路的機(jī)載和地面設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行解碼顯示;提供良好的人機(jī)操控界面。

綜合數(shù)據(jù)處理單元是地面控制站的核心部件，負(fù)責(zé)調(diào)度和控制地面站各單元的協(xié)調(diào)運(yùn)行，它從數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)各地面終端接收?qǐng)D像和遙測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)分析、融合、處理，將產(chǎn)生有效和最優(yōu)的遙測(cè)和圖像數(shù)據(jù)，分發(fā)給飛行監(jiān)控單元、任務(wù)監(jiān)控單元、鏈路管理單元;并分別從飛行監(jiān)控單元、任務(wù)監(jiān)控單元、鏈路管理單元接收各自的控制指令，經(jīng)綜合處理后產(chǎn)生統(tǒng)一格式化的遙控指令，分別發(fā)送給UHF和C波段兩個(gè)地面數(shù)據(jù)終端。

數(shù)據(jù)記錄單元用于全程記錄無(wú)人機(jī)操作過(guò)程的遙測(cè)遙控?cái)?shù)據(jù)，主要包括飛行監(jiān)控指令和狀態(tài)、任務(wù)監(jiān)控指令和狀態(tài)、鏈路監(jiān)控指令和狀態(tài)，以及通過(guò)視距鏈路回傳的前視攝像視頻或任務(wù)載荷圖像。飛行任務(wù)結(jié)束后，根據(jù)需要可對(duì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行回放。

通用飛機(jī)改無(wú)人機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析

通用飛機(jī)改無(wú)人機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

改無(wú)人機(jī)選用的通用飛機(jī)，通常都是批量生產(chǎn)交付的飛機(jī)，飛機(jī)研制過(guò)程中經(jīng)歷過(guò)嚴(yán)格的適航取證，飛機(jī)機(jī)體的可靠性、壽命、飛行安全性有保證。

改無(wú)人機(jī)過(guò)程中保持原機(jī)的氣動(dòng)外形基本不變，無(wú)人機(jī)就會(huì)繼承原通用飛機(jī)成熟的氣特性和飛行品質(zhì)。同時(shí)研制過(guò)程中可以避免大量的設(shè)計(jì)計(jì)算和風(fēng)洞試驗(yàn)，不僅可以降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也會(huì)降低研制技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)并節(jié)約研制經(jīng)費(fèi)。

有人機(jī)改型研制的無(wú)人機(jī)，通常保留原機(jī)主體結(jié)構(gòu)，這樣研制過(guò)程中也不需要開展大量的強(qiáng)度試驗(yàn)，同時(shí)機(jī)體結(jié)構(gòu)的壽命基本和原機(jī)相同。由于通用飛機(jī)都經(jīng)歷了嚴(yán)格的適航取證過(guò)程，能夠保證這些優(yōu)良的品質(zhì)也會(huì)繼承下來(lái)。

一般情況下改無(wú)人機(jī)時(shí)動(dòng)力裝置和燃油系統(tǒng)基本上不變，無(wú)人機(jī)的飛行包線和基本性能也保持不變。改裝后的無(wú)人機(jī)在原機(jī)的飛行包線范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)安全飛行。

由于通用飛機(jī)已經(jīng)批量生產(chǎn)，在此基礎(chǔ)上改裝研制無(wú)人機(jī)，制造過(guò)程中可以使用原有的生產(chǎn)線、工裝和工藝，有利于降低和生產(chǎn)和制造成本。

通用飛機(jī)改無(wú)人機(jī)的缺點(diǎn)

盡管通用飛機(jī)改無(wú)人機(jī)有很多的優(yōu)點(diǎn)，但是其缺點(diǎn)也是顯而易見的。

首先，有人駕駛飛機(jī)機(jī)身外形通常都是以人為中心進(jìn)行設(shè)計(jì)的，改裝成無(wú)人機(jī)時(shí)，由于機(jī)身的剖面形狀一般不變化，這應(yīng)造成機(jī)身的橫截面積大于實(shí)際需求，飛機(jī)的阻力增大，經(jīng)濟(jì)性降低。

改進(jìn)研制的無(wú)人機(jī)起飛和著陸重量會(huì)受原機(jī)的限制，同時(shí)飛機(jī)的重量和重心也要進(jìn)行嚴(yán)格的控制。改裝無(wú)人機(jī)時(shí)重量、重心的初步設(shè)計(jì)，主要依據(jù)原有人機(jī)的重量分布關(guān)系，進(jìn)行重新布局、分配與設(shè)計(jì)，進(jìn)而為系統(tǒng)設(shè)備的體積、重量提出嚴(yán)格的控制要求。

通用型飛機(jī)改無(wú)人機(jī)時(shí)，飛機(jī)的主結(jié)構(gòu)基本不變，由于機(jī)身內(nèi)部裝載發(fā)生變化，飛機(jī)結(jié)構(gòu)的效率難以充分發(fā)揮。盡管在改裝過(guò)程中要拆裝座椅和大量不需要的設(shè)備等，但是機(jī)身內(nèi)的空間往往受原結(jié)構(gòu)的限制，并不利于裝載無(wú)人機(jī)的設(shè)備和任務(wù)載荷。

通用型飛機(jī)通常都采用常規(guī)的機(jī)械操縱系統(tǒng)，在改無(wú)人機(jī)的過(guò)程中，飛行控制系統(tǒng)升級(jí)為電傳飛控系統(tǒng)，但受原機(jī)各種條件的限制，舵機(jī)很難裝在舵面附近，通常采用在駕駛艙或機(jī)身中部斷開原有的操縱系統(tǒng)，拆除前部的駕駛盤和腳登，代之以舵機(jī)驅(qū)動(dòng)，也就是飛控系統(tǒng)一般會(huì)保留原機(jī)機(jī)械操縱系統(tǒng)的后半部分，會(huì)在一定程度上限制飛控系統(tǒng)性能的發(fā)揮。

通用飛機(jī)改無(wú)人機(jī)最終會(huì)面向用戶，任務(wù)載荷的加裝是必然。但在加裝任務(wù)系統(tǒng)過(guò)程中，會(huì)受到原機(jī)各種條件的制約，為了達(dá)到理想的效果，往往還需要對(duì)機(jī)體特定部位進(jìn)行較大范圍的改進(jìn)，與針對(duì)用戶使用需求專門開發(fā)研制的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)相比，復(fù)雜程度提高，工作量增大。

結(jié)論

“小鷹”-500通用飛機(jī)改無(wú)人機(jī)系統(tǒng)總體技術(shù)方案設(shè)計(jì)，保持了原機(jī)的氣動(dòng)外形、主體結(jié)構(gòu)和動(dòng)力裝置基本不變，通過(guò)全新研制飛行控制與管理系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)進(jìn)行適應(yīng)性改裝，改裝后機(jī)內(nèi)可用空間達(dá)4m3以上，最大載重達(dá)500kg，可搭載多種任務(wù)載荷，具備迅速發(fā)展成為一型中型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)品的潛力。

（參考文獻(xiàn)：略。如有需要，請(qǐng)聯(lián)系編輯部。）