美用微型无人机面临的挑战

发布网友 发布时间：2024-10-23 18:54

我来回答

共1个回答

热心网友 时间：2024-11-09 04:40

微型无人机的设计者们面临着一系列复杂且相互关联的挑战。首要的挑战之一是空气动力学，尤其是在低雷诺数下。微型无人机由于体积小、速度低，其飞行特性类似于小鸟和昆虫，但现有的空气动力学理论对这一飞行范围的掌握有限。飞行过程中，20000至100000雷诺数的气流流经机翼，使得气流建模极其困难，不稳定气流对飞行稳定性的影响不容忽视，可能需要借鉴鸟类扑翼的方式以实现升力和推力的双重作用。

推进系统的挑战同样严峻。微型无人机需要小型推进系统提供高能量和功率密度，但这也带来了雷诺数问题。直径小于8厘米的螺旋桨效率远低于大型飞机，而且电池是目前的主要能源。研发燃料电池等新型能源，以及利用微波能量接收技术，是提升效率的关键。动力系统在微型无人机总重量中占比大，但能耗占比高，任何进步都可能对无人机的整体性能产生重大影响。

航空电子领域的挑战同样不容小觑。微型无人机的导航需要轻便、低功耗的全球定位系统接收器，以及微型陀螺和加速度计以保证精确度。通信方面，如何在有限的尺寸内安置天线，同时支持2-4Mbits/s的图像传输带宽，是一项技术难题。图像压缩虽然能降低带宽需求，但会增加机载处理的功率需求。因此，全向信号的强度有限，需要地面天线具备跟踪能力。在复杂市区环境中，视线通信受限，可能需要采用如单元分区通信结构等创新解决方案。

20世纪末西方掀起一股微型无人机热。其实微型无人机并非新型航空器，与航模运动的微型无线电遥控模型飞机和直升机相比，在原理甚至性能上没有根本差别，主要差别在于用途。微型无人机携带有效载荷执行军事任务，而模型飞机携带有效载荷进行航模表演。 1996年美国国防高级研究计划局授予航境公司一项研制合同，进行制造微型无人机的可行性研究，微型无人机作战环境主要在峡谷和城市建筑物之间。