垂直起降无人机总体方案分析

垂直起降无人机是垂直起降技术和无人机的结合体。它既有直升机的垂直起降和悬停能力，又具有固定翼飞机的速度快、航程远的特点。还具备一般无人机的基本特点，可满足执行特殊任务的需要。因无需考虑机载人员的因素，垂直起降无人机的总体设计方案更加灵活和多样。在分析现有各种垂直起降无人机方案的基础上，提出了“双旋翼尾座式飞翼”布局，并对其飞行控制策略进行了研究。     

升力风扇垂直起降无人机死重分析

针对升力风扇垂直起降无人机为了实现垂直起降功能而产生附加的结构重量,以及为加大功率而附加的动力系统重量问题,从总体设计的角度出发,建立了附加重量数学模型,并针对各种设计影响因素进行了分析.研究结果可为升力风扇垂直起降无人机的总体参数设计提供参考.     

垂直起降固定翼无人机的翼尖垂尾设计分析

垂直起降固定翼无人机兼具固定翼飞机速度快、航程远和多旋翼无人机垂直起降、可悬停作业的优点,研究其翼尖垂尾对整机气动特性的影响具有重要意义。垂直起降固定翼无人机采用翼尖下垂尾的设计可以在充当垂尾使用的同时兼具翼尖小翼和起落架的作用。对比下垂尾、上垂尾、翼梢端板和常规布局四种翼尖设计,采用LBM-LES算法、壁面自适应局部涡粘大涡模拟湍流模型对四种设计的气动特性进行仿真模拟分析。结果表明:翼尖下垂尾在平飞状态时比其他三种设计气动效率更高,在垂直起降或悬停状态时,抗侧风稳定性更好。     

尾坐式垂直起降无人机纵向抗风性能分析

分析了四旋翼尾坐式垂直起降无人机的纵向受力情况,建立了纵向动力学模型,并进一步分析了其最大抗风能力边界。针对尾坐式无人机在强风扰下位置跟踪精度差的问题,引入了迭代学习控制(ILC)。针对尾坐式无人机起降阶段的控制过程非重复性的问题,提出了分段迭代学习控制方法。通过仿真验证表明,该方法具有较好的稳定性,能够提高强风扰下无人机垂直状态的位置和高度控制精度。     

垂直起降固定翼无人机技术发展及趋势分析

垂直起降固定翼无人机具有对起降场地要求低、机动性好、巡航速度高、航时长等优势,是目前航空领域研究热点。本文阐述了国内外现有垂直起降固定翼无人机研究现状和基本特征,详细分析了不同类型垂直起降固定翼无人机的技术特点,提出更高的飞行速度、更长的续航时间、更强的任务载荷能力将是未来垂直起降固定翼无人机技术的主要发展方向和必然趋势。尽管倾转旋翼式和尾座式仍是当今垂直起降固定翼无人机主流构型,但基于分布式电推进的高速垂直起降固定翼无人机技术将成为未来航空领域新热点,给出进一步加强对垂直起降固定翼无人机新构型、新原理的探索性研究的建议。     

垂直起降固定翼无人机发展现状与技术要点

垂直起降固定翼无人机综合了多旋翼和固定翼无人机的优点,具有对起飞环境要求低、巡航时间长、应用范围广等优点,是当前无人机研究的热点。介绍了倾转旋翼布局、升推复合布局、尾座式布局3种垂直起降固定翼无人机的发展现状,分析了3种构型垂直起降无人机的技术要点。展望了未来垂直起降固定翼无人机发展的关键技术和发展趋势。     

复合式垂直起降固定翼无人机旋翼和机翼的干扰分析

复合式垂直起降固定翼无人机是一种兼具多旋翼无人机和固定翼无人机性能的复合式无人机,其创新之处在于阐明了旋翼安装位置对无人机整体性能的影响。针对该类无人机旋翼与机翼之间的相互气动作用比较复杂的问题,本文采用实验和流体仿真两种方法对其气动特性进行分析,初步确定了旋翼的安装方式,并结合无人机的平飞状态进一步确定了旋翼的安装距离。实验及数值模拟结果表明,无人机的旋翼安装在机翼下方比安装在机翼上方效率要高,且旋翼与机翼之间的安装距离对旋翼的升力和无人机的平飞续航性能都有一定影响。     

法国研究海、陆军通用垂直起降无人机

Sagem/贝尔直升机公司、泰雷兹/波音公司和 EADS/Vertivision 公司3个工作组已分别被授予为期一年的合同,研究采用一种通用垂直起降无人机设计满足未来法国海军和陆军无人机需求的可能性。这项研究费用的总额为400万欧元(500万美元),研究的基础将是波音公司的"小鸟"直升机、贝尔公司的"鹰眼"倾转旋翼无人机以及由 Vertivision 公司伙伴欧洲直升机公司和直升机 Guimbal 公司研制的 Orka——一种垂直起降平台。工程师们将探索确定这些联合使用垂直起降无人机的互用性、实用性和其他使用利益,以及从共享研制、维护和培训带     

展开式变体垂直起降飞行器气动布局与控制策略设计及飞行验证

垂直起降飞行器具有固定翼飞行器飞行航程远、飞行速度快的性能优势,又同旋翼飞行器一样机动灵活,具有垂直起降的功能,近年来成为飞行器研究领域的研究热点之一。尤其是尾座式垂直起降飞行器由于其结构简单、重量利用率高等优点,受到了较多关注。本文提出了一种机翼可展开的尾座式变体垂直起降飞行器总体布局方案,为该布局设计了一种具有自锁功能的机翼变体驱动机构。利用风洞测力实验对飞行器固定翼巡航模态、四旋翼悬停模态及变体过渡过程的气动力进行研究,给出了飞行器在固定翼巡航模态下的配平能力与飞行性能,及前倾加速及变体过渡过程中的气动特性。并提出了一种升降副翼-旋翼协调航向增强控制策略,有效提升飞行器悬停模态的航向控制力矩。通过对飞行器变体转换过程的受力情况研究,为该构型飞行器设计了一种基于空速与俯仰姿态角的变体过渡控制策略。对该构型飞行器进行了飞行试验验证,结果表明飞行器在四旋翼悬停和固定翼巡航模态下表现出良好的操纵性和抗风能力,成功实现了平稳的无高度损失模态转换,验证了控制策略的有效性。     

Trajectory tracking control of a VTOL unmanned aerial vehicle using offset-free tracking MPC

Designing a stable and robust flight control system for an Unmanned Aerial Vehicle(UAV) is an arduous task. This paper addresses the trajectory tracking control problem of a Ducted Fan UAV(DFUAV) using offset-free Model Predictive Control(MPC) technique in the presence of various uncertainties and external disturbances. The designed strategy aims to ensure adequate flight robustness and stability while overcoming the effects of time delays, parametric uncertainties,and disturbances. The six degr...     

基于Leader-Follower编队的无人机协同跟踪地面目标制导律设计

对地面目标的自动跟踪是无人机在任务应用阶段需要解决的重要问题之一,多无人机协同跟踪能够提高对目标运动状态的估计精度并降低目标丢失的概率,因而具有重要研究意义。本文提出了一种基于Leader-Follower编队的无人机协同跟踪制导方法,解决了传统Standoff跟踪模式对地面目标的速度范围限制问题。首先,通过控制无人机的航向不断趋近于地面目标牵连跟踪圆切线方向的方法设计了Leader无人机自动跟踪地面目标的制导律并完成了稳定性证明;其次,通过控制Follower无人机的速度和航向角逐渐趋近于Leader无人机速度和航向的协同跟踪策略,分别设计了Follower无人机自动跟踪Leader无人机的制导律和编队相位协同制导律并完成了稳定性证明;最后,分别针对静止目标、匀速直线运动目标和变速运动目标的跟踪问题进行了仿真验证,结果表明所提出的制导方法能够实现对不同运动状态地面目标的自动协同跟踪,并且跟踪性能优于基于李雅普诺夫向量法的制导方法。     

基于阶层标识的无人机自主精准降落系统

随着微小型无人机（UAV）在航拍、测绘、环境监测、快递投送等民用领域的广泛应用,对微小型无人机的可用性和可靠性提出了更高的要求。为了使微小型无人机能够精确地完成自主降落,由于计算机视觉部署成本低、独立性强、信息丰富等特点,提出了通过识别匹配一种多层嵌套二维编码的阶层降落标识来进行相对定位的算法,并展示了与之对应的阶层标识检测及定位的无人机自主降落系统,由于编码的信息量与其他系统相比,具有高低空的高识别率、编码空间大等特点,故此系统可同时支持单个或多个停机坪的配置,且成本低廉,无需添加机载设备成本。最后对该系统进行仿真验证和实飞测试,表明所提出算法能够有效地实现无人机全自主降落。     

面向城市飞行安全的无人机离散型多路径规划方法

为了提高无人机（UAV）在城市环境中运行的安全性,且能生成多条备选路径,提出一种离散型城市环境下基于无人机飞行安全的多路径规划方法。根据定义的城市环境模型、无人机的飞行规则和安全性原则,建立无人机飞行安全性分析模型和离散型多路径规划问题的数学模型。为提高算法的收敛速度和解的优质性,以及使算法能够同时输出多条路径,针对蚁群（ACO）算法的运行机制,设计聚类算子,提出改进聚类蚁群（CIACO）算法。实验结果表明,所提方法能够快速的收敛输出多条风险值较低的飞行路径。     

均等通信时滞下多UAV协同编队控制

多无人机(UAV)系统编队控制中,时滞是无法回避的问题,研究时滞对多UAV编队形成和系统稳定性的影响,具有重要理论价值。重点研究均等通信时滞下多UAV协同编队控制问题,并获得系统的稳定性条件。首先,设计具有均等通信时滞的协同编队控制律,得到多UAV编队系统的闭环时滞状态方程;在恒定均等时滞下,考虑到系统模型不确定性,基于线性矩阵不等式(LMI)理论得到系统的时滞依赖稳定性条件;最后,进行仿真实验,结果表明多UAV编队系统是稳定的,期望的编队队形能够形成并保持。     

无人机系统的卫星中继数据链

针对大中型无人机系统实现远程测控与信息传输的技术需求,在参考国外＂捕食者＂、＂全球鹰＂等先进无人机系统技术体制和实现方案的基础上,提出了利用商业或军用通信卫星作为空中中继平台,建立无人机卫星中继数据链,实现我国远程无人机系统的超视距遥控、遥测和侦察信息实时传输的解决方案,这对延伸无人机系统的作用距离、提高作战效能具有重要意义。文中分析了无人机系统卫星中继数据链的技术体制,提出了工程应用中的关键技术,对具体的工程实现具有一定的指导意义。     

A multi-strategy pigeon-inspired optimization approach to active disturbance rejection control parameters tuning for vertical take-off and landing fixed-wing UAV

In this paper, Active Disturbance Rejection Control(ADRC) is utilized in the pitch control of a vertical take-off and landing fixed-wing Unmanned Aerial Vehicle(UAV) to address the problem of height fluctuation during the transition from hover to level flight. Considering the difficulty of parameter tuning of ADRC as well as the requirement of accuracy and rapidity of the controller, a Multi-Strategy Pigeon-Inspired Optimization(MSPIO) algorithm is employed. Particle Swarm Optimization(PSO), Gen...     

未来城市空中交通管理研究综述

随着垂直起降（VTOL）航空器快速发展,城市空中交通（UAM）的概念逐渐引发了人们的关注。城市空中交通作为一种新型交通运输模式,将给未来城市发展带来无尽的活力。然而,现有空中交通管理系统不能满足未来城市空中交通按需运行的发展要求,必须针对城市空中交通运行特点,构建未来城市空中交通管理体系。首先,从城市空中交通发展概况与发展历程,简要概述了城市空中交通的由来、兴起与发展前景;其次,设计了城市空中交通管理的运行概念,并结合中国空管的现状特点,提出了中国未来城市空中交通管理体系架构;然后,分别从空域规划、流量控制、交通服务与基础设施建设等方面系统论述城市空中交通管理的研究现状。最后,结合未来城市空中交通发展需求,提出了城市空中交通管理所面临的问题挑战,给出了中国城市空中交通管理的发展建议,以期为城市空中交通管理深入研究与快速发展提供参考借鉴。     

Optimal trajectory and downlink power control for multi-type UAV aerial base stations

Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) enabled Aerial Base Stations (UABSs) have been studied widely in future communications. However, there are a series of challenges such as interference management, trajectory design and resource allocation in the scenarios of multi-UAV networks. Besides, different performances among UABSs increase complexity and bring many challenges. In this paper, the joint downlink transmission power control and trajectory design problem in multi-type UABSs communication network is investigated. In order to satisfy the signal to interference plus noise power ratio of users, each UABS needs to adjust its position and transmission power. Based on the interactions among multiple communication links, a non-cooperative Mean-Field-Type Game (MFTG) is proposed to model the joint optimization problem. Then, a Nash equilibrium solution is solved by two steps: first, the users in the given area are clustered to get the initial deployment of the UABSs; second, the Mean-Field Q (MFQ)-learning algorithm is proposed to solve the discrete MFTG problem. Finally, the effectiveness of the approach is verified through the simulations, which simplifies the solution process and effectively reduces the energy consumption of each UABS.     

海上多任务飞机与无人机协同反潜作战研究

海上多任务飞机将成为海军执行海上巡逻侦察和反潜作战的主力航空武器装备,海上多任务飞机与无人机联合编队进行协同反潜作战将是未来航空反潜的发展趋势和重要作战方式之一。介绍P-8A海上多任务飞机主要系统配置和作战能力,分析海上多任务飞机的作战使用以及海上多任务飞机与无人机协同作战的概念和模式,包括协同态势感知和协同攻潜作战,指出了未来海上多任务飞机与无人机协同作战涉及的主要关键技术。