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微型无人机应用及其发展

发布时间:2018-12-28 01:06:01 文章来源:未来智讯    
    微型无人机应用及其发展作者:未知   摘 要 随着世界经济的发展,以及现今各国在不同方面的应用需求,微型无人机正逐渐快速发展起来。本文基于当今世界微型无人机的应用以及发展的现状,进行研讨和分析。
  【关键词】微型无人机 应用与发展
  1 前言
  微型无人机有着体积细小、质量较轻等优点,在军事领域和民间都具有十分辽阔的发展前景,这种无人机凭借其微型的机身,有着一般飞行器难以企及的隐蔽性、灵活性和便携性。并且在某些领域,微型无人机一旦加入实际应用,往往有着非同一般的作用。微型无人机诱人的应用前景,使其逐步正成为世界上热门的高新技能之一。
  2 微型无人机的应用
  2.1 微型无人机的主要应用领域
  微型无人机(WAV),顾名思义,“微型”二字,很好地阐释了这种无人机的尺寸,一般微型无人机惟有手掌大小,但也有特殊类型的微型无人机惟有拇指大小甚至是更小。现现在,微型无人机主要应用于军事领域。微型无人机最早由美国兰德公司和国防高级研讨打算局于1992年举办的一场未来军事技能的研究会上提出。由此能够看出,微型无人机在被提出之初,就被预算着要运用于军事领域。军事领域微型无人机应用,截止到目前为止可谓是最为广泛,发展时间最长的应用领域。军用方面,微型无人机不仅能够在野外作战的复杂地形情况下进行侦察及监视,还能够用作通讯中继、检测核污染或进行特殊环境下的检测、侦察建筑物内部情况、监视、监听、解救人质以及反恐怖行动等。军用微型无人机凭借其先进的飞控系统平台,以及GPS卫星精准定位的运用,能够在各类复杂的战争以及反恐环境中灵活地实现对指标的跟踪与侦察,甚至是打击,完成各类相当规的军事机动任务。
  2.2 微型无人机的其他应用领域
  微型无人机的其他应用领域主要指民用方面,这种特殊机型可用于搜索灾难幸存者、监测有毒气体或化学污染扩散状况、以及民用航空拍摄、娱乐拍摄等。在相应的科研领域,微型无人机应用涉及面较广,如地质勘探、植物物种识别、侦察救灾、科研取样、土地测绘等。根据不同的应勤奋能需求,以及各个研发机构的研制水平的长短不一,民用微型无人机在外观、动力配置、操控方式以及续航能力等各个方面会有不同程度的差异。
  3 微型无人机的发展分析
  3.1 微型无人机的发展现状
  目前,美国、以色列、日本、中国等多个国家在军用以及民用微型无人机领域的研讨都有着不同程度的进展。
  今年年初,英国伦敦帝国理工学院推出的一款称作AquaMAV的微型无人机的原型机,它在飞达目的地后能像海鸟捕食一样扎入水中采集水样,之后能模仿飞鱼出水一样冲出水面,然后像固定翼飞机一样灵活地机动飞行直至返航收回。此外英国的Animal Dynamics公司根据仿生学原理研制出仿蜻蜓微型无人机Skeeter。虽然Skeeter现现在正处于研发阶段,但它已经初具原形。Skeeter长约120mm,重约20g,飞行时速达45km/h。未来如果研发成功,它能够像蜻蜒一样实现悬停及迎风飞行,并且能够根据实际需要,搭载各类专用仪器。仿生学原理在微型无人机起初提出之际,就被设想大量运用,其中关键的一点便是改传统的旋翼为扑翼,但就目前扑翼应用的实际效率来看,这种提供动力的方式,还有待发展完善,直至达到相对理想的状态。近年来,美国越来越重视微型无人机在国内警用领域的应用。2017年1月,美国军方宣布打算将为在役士兵配备微型无人机,这些微型无人机打算被应用于情报、监视、ISR等军事任务中。美国现现在正为此大力寻求行业最前沿的技能,以致来完成这种相对普适的军用微型无人机。国内微型无人机领域现也发展的蒸蒸日上,今年上半年国内一家国内无人机技能公司发布了一台与手机尺寸十分接近的自拍微型无人机,由于使用铝制结构,因此这台微型无人机非常轻便,并能通过手机来完成一系列的操控,完成航拍任务。数据方面,其自拍像素500万,与人最大间隔20米,可保持飞行姿态3分钟。已经达到消费级微型无人机较高的水平。另外今年三月份,我国国土资源部利用微型无人机成功完成了土地整治项目监管的任务,利用其搭载的遥感监测科学仪器,在技能人员的操控下,成功的完成了航空摄影测量的作业过程。能够看出,各国微型无人机的研制,都有了不同程度的卓越成效。微型无人机在民用方向的优异表现,也从另一方面展现了现在微型无人机正在慢慢地从不成熟向成熟阶段迈进。但即使如此,微型无人机仍有着许多亟待解决的问题。
  3.2 微型无人机的发展困境
  各国研讨机构虽然在微型无人机方面大都已取得了不同程度研讨收获,但由于质量、续航、尺寸大小、机动本能等方面的严格限制,微型无人机的发展仍面临着很大的挑战。
  一个大的难题便是微型无人机的动力系统。随着机身几何尺寸的减小,结构质量占总飞行器质量的百分比削减,而动力系统要占到很大的百分比。国外有专家首先提出微型无人机的设想中飞行器的动力系统质量占到几近3/4,大约是飞行器质量的6倍,以此来看,除了尽可能地削减结构质量外,还要削减微型无人机的载荷质量、提高效率、增加飞行时间,其关键在于提高推进效率。微型无人机对其动力系统的主要要求是:质量轻、体积小;能量密度和功率密度高,能够为微型无人机提供足够的飞行动力;震动小,不干扰任务设备正常事务(如拍摄图像);噪音小以保证微型无人机的隐蔽性;此外,微型无人机动力系统还应易于启动,可靠性高。任何飞行器的飞行最初要解决的问题是动力问题,没有动力,飞行无从说起。目前人们提出的微型无人机动力系统方案包括电动机驱动螺旋桨、内燃机驱动螺旋桨、微型涡轮喷气发动机、人造肌肉、激光推进、核能推动电动机等方案。但后三种方案现现在技能成熟度并不高,还需更深层次的研讨试验。
  与动力关联亲密的续航方面,也是一大难题。动力系统的能量来源与其驱动方式密不可分,但目前占据主流的仍是技能相对成熟的锂电池供电储能技能。化学矿物燃料是一个被寄予厚望的能量来源,因为在相同质量的前提下,化学矿物燃料释放的能量要比一般的电池放出的能量多,但化学燃料供能的稳定性和可靠性依靠现今技能远不及锂电池供能,这使得微型无人机在恶劣及特殊的环境中作业时,不得不丢弃这种供能方式。更先进的,像激光推进,核能推进,技能还都未成熟,都处于正在发展阶段,�o法快速满足微型无人机现现在的技能需求。
  当然,低雷诺数下空气动力学特性的研讨、飞行中稳定本能和抗干扰本能的提高、零部件小型化、材料与飞行器结构、导航系统和任务设备等关键技能难题也都是现现在微型无人机领域亟待解决的难题。
  4 结束语
  综上所述,微型无人机有着相当辽阔的应用领域,但其技能领域也的确存在着诸多问题,世界微型无人机领域的发展,需要不时地将这些问题逐个解决,以此推动微型无人机技能的不时向前发展。
  参考文献
  [1]徐马蒙,刘航,夏宁.能量受限的微型无人机移动策略研讨[J].电子设计工程,2016,24(20):56-58.
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  [3]赵保国,谢巧,梁一林等.无人机电源现状及发展趋势[J].飞航导弹,2017(07):35-41.
  作者单位
  郑州市宇华实验学校 河南省郑州市 450000
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