摘 要：綜述了固定翼無人機的發(fā)射與回收技術(shù)發(fā)展，結(jié)合軍民領(lǐng)域無人機需求旺盛、發(fā)展迅速的特點，特別對蓄能彈射和傘降、垂直起降、一體化起降等發(fā)射與回收技術(shù)著重闡述，并對各類固定翼無人機的發(fā)射與回收技術(shù)現(xiàn)狀、優(yōu)缺點、應用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢分別進行了介紹和分析，為固定翼無人機發(fā)射與回收系統(tǒng)設(shè)計方案選擇提供了一定參考。

關(guān)鍵詞：無人機 固定翼 發(fā)射 回收 起降方式

Abstract:Technology development for emission and recovery of fixed wing UAV is summarized. Combined with great demand and rapid development of UAV characteristics in military and civil fields, emission and recovery technology has been described, including energy storage ejection and parachute landing, vertical take-off and landing, integrated take-off and landing, etc. What’s more, introduction and analysis of the technology’s current status, advantages, disadvantages, application fields and development trends are provided respectively. With this review, references will be provided for designing of fixed wing UAV’s emission and recovery system.

Key words:UAV; Fixed wing; Emission; Recovery; Take-off and landing way

當前，固定翼無人機的應用過程分為展開、起飛、飛行、降落、撤收等過程環(huán)節(jié)，其中飛行已經(jīng)可以手控或程控飛行，起飛和降落很大程度上仍依賴于操控手人工完成，主要是受限于發(fā)射與回收技術(shù)的成熟度和起降條件。在固定翼無人機設(shè)計時選擇合理的發(fā)射與回收方案，在應用時選擇合適的起降條件，對實現(xiàn)固定翼無人機系統(tǒng)的安全性和無人化作業(yè)至關(guān)重要，良好的發(fā)射與回收裝置不僅可有效提升無人機機動靈活性、氣象和地域適應性、重復耐用性和經(jīng)濟性，也有利于無人機系統(tǒng)作業(yè)效能的提高[1-3]。

固定翼無人機發(fā)射和回收方式眾多，發(fā)射方式的設(shè)計主要是對無人機速度和高度瞬時增大過程中的動力加注方式，包括滑跑起飛、彈射、手拋、垂直起飛、火箭助推和空投等[4]，固定翼無人機回收方式主要是對運動無人機速度和高度減小過程中的緩沖吸能方式的設(shè)計上，包括著陸滑跑、傘降、著陸擦地、氣囊和氣墊回收、垂直降落、中空回收、繩鉤和撞網(wǎng)回收等[5-6]。根據(jù)發(fā)射和回收場地，又可分為陸基、空基、?；?、車基、船基等，根據(jù)發(fā)射動力又可分為自力和他力等[7]。各國對無人機發(fā)射與回收技術(shù)進行了大量研究和嘗試，一些發(fā)射和回收技術(shù)只適于特定軍事用途，固定翼無人機發(fā)射與回收裝置的無人化、自動化、便捷性和耐用性仍較大限制了民用的靈活性和經(jīng)濟性。

[3]陸張維,徐麗華,等.基于GIS的中心城區(qū)建設(shè)用地適宜性評價-以浙江省杭州市為例[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學,2016(6):488-492.

近年來，固定翼無人機在我國電力、石油、交通、測繪、環(huán)保、海事等多行業(yè)領(lǐng)域快速發(fā)展應用，對無人機應用的生存率、機動性和可靠性需求強烈，這對固定翼無人機的發(fā)射和回收裝置提出了更高要求。為此，本文結(jié)合軍民領(lǐng)域固定翼無人機應用需求，系統(tǒng)地對各類固定翼無人機的發(fā)射與回收技術(shù)現(xiàn)狀、優(yōu)缺點、應用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢進行介紹和分析，旨在為固定翼無人機發(fā)射與回收裝置設(shè)計選擇提供價值參考。

1 無人機發(fā)射技術(shù) 1.1 滑跑起飛

滑跑起飛是通過動力裝置的自力推動實現(xiàn)加速升空。根據(jù)滑跑的基體，可分為跑道、車載、水面起飛方式。地面跑道起飛方式的發(fā)射系統(tǒng)相對簡單可靠，所需配套保障設(shè)備少，加速過程過載小，而車載和水面發(fā)射擺脫了對起飛跑道和地況的依賴，具有更好的機動靈活性。傳統(tǒng)的跑道式固定翼無人機起飛方式與有人機類似，但對起落架和跑道的要求不如有人機苛刻，一般適合較大型無人機，如美國捕食者、全球鷹，以色列蒼鷺、赫爾墨斯，英國守望者，中國彩虹系列，美國的“禿鷹”和巴西的BQM-1BR還采用了可棄式起落架。車載起飛方式，起飛車充當了無人機起落架，達到起飛速度時，無人機可飛離起飛車升空，如英國天眼無人機。水面起飛方式使無人機擺脫了對跑道和起飛車的依賴，再配合可收放起落架，適用條件更為廣泛，如加拿大SUWAVE小型太陽能固定翼無人機，中國U650大型固定翼無人機，順豐公司也在試驗其用于物流的水陸兩棲大型固定翼無人機。

1.2 彈射起飛

彈射起飛是通過彈射裝置的外力推動，將彈性勢能、液/氣壓能、熱能、電磁能等不同形式能量轉(zhuǎn)換為機械動能，使無人機在一定長度的滑軌上實現(xiàn)加速升空。根據(jù)彈射儲能的類型，可分為彈力、液/氣壓、燃氣和電磁等彈射方式。彈力彈射是以瞬態(tài)伸縮性極強的彈性部件（如彈簧、橡皮筋）為起飛動力輸出，受限于彈性部件能效水平，適用于輕小型無人機，已廣泛應用于軍民多領(lǐng)域，如美國波音公司掃描鷹，法國“瑪爾特”MK II，天津航天中為公司的ZW系列無人機。液/氣壓彈射是采用液/氣壓能源為起飛動力輸出，隱蔽性和經(jīng)濟性好，如美國影子200、英國“不死鳥”和瑞士“巡邏兵”。燃氣彈射是借助火藥燃燒產(chǎn)生推力在火炮身管內(nèi)完成加速發(fā)射過程，又稱炮射無人機，如美國陸軍已裝備的“快看”炮射無人機，加拿大CL-289，英國“火影”炮射無人機，俄羅斯R-90，機長1.42m，翼展2.56m，重42kg，由俄制“龍卷風”火箭炮200mm大口徑火箭彈發(fā)射，比利時“食雀鷹”在自帶的M3型火箭助推器作用下從2.5m短軌上發(fā)射。電磁彈射是將無人機攜帶通電電樞置于直線電機產(chǎn)生的電磁場中，利用電磁力使其完成加速發(fā)射過程，其發(fā)射用時更短、效率更高，便于大范圍和精確調(diào)節(jié)彈射能輸出，適用于從輕型到重型無人機。

1.3 手拋發(fā)射

手拋起飛是通過操作人員徒手投擲無人機到空中實現(xiàn)加速升空。手拋發(fā)射方式一般適用于尺寸小、重量輕的微小型無人機，如美國大烏鴉、英國沙漠之鷹-3、法國DT18、瑞士ebee、我國彩虹802等。

1.4 垂直起飛

垂直起飛是指無人機能夠以初始零速度垂直起飛升空，并具備空中懸停能力。目前垂起固定翼廣泛采用推力換向的原理，即起飛時推力向上，轉(zhuǎn)入水平飛行時推力向前傾轉(zhuǎn)，同時由機翼承擔部分或全部升力[8-9]。它綜合了直升機起飛對場地依賴小和固定翼飛行效率高的優(yōu)點，可分為傾轉(zhuǎn)旋翼式，如貝爾與波音直升機公司的“鷹眼”；傾轉(zhuǎn)機身式，如自由翼航空機器人公司的“蝎”式無人機；相比傾轉(zhuǎn)旋翼式，傾轉(zhuǎn)函道式是將傾轉(zhuǎn)的旋翼換成了風扇，如美國OAV，傾轉(zhuǎn)機翼式是將旋翼連同機翼一起偏轉(zhuǎn)，如格魯門公司的754型無人機；尾座式，如極光飛行科學公司的“金眼-100”、克萬德公司的“無風-3”和成都飛機工業(yè)公司的VD200；旋翼/機翼轉(zhuǎn)換式，如美國“蜻蜓”和成都縱橫自動化技術(shù)有限公司的“CW-大鵬”系列。

1.5 其他發(fā)射方式

其他發(fā)射方式包括空中投放、旋轉(zhuǎn)拋射、潛射等。

空中投放是指無人機被其他母體飛行器運載到空中借助相關(guān)技術(shù)放飛。母體飛行器可以是有人機、無人機或特殊彈體。借助母體飛行器投放無人機，展開速度快，具有小型化、維護和使用便利的優(yōu)點，但也存在作用距離短、續(xù)航時間短、不易回收和重復使用等缺點。典型的有意大利的“米奇拉”100由Agusta A109直升機空中發(fā)射，美國廣域偵察無人機（WASP）由子母彈攜帶投放，盾牌無人驗證機則通過P-3C母機的機翼或彈艙內(nèi)發(fā)射，掃描鷹無人機可由其他無人機空中投放。

恒山景區(qū)對外營銷和宣傳力度較弱，宣傳渠道少，沒有做到精準營銷。目前恒山景區(qū)并沒有根據(jù)各目標區(qū)域市場的差異開展精準營銷策略，營銷投資力度也較低。另外缺乏精心策劃文化活動和設(shè)計營銷方案來進行景區(qū)文化的展示。景區(qū)間合作較少。恒山周圍有著大量的風景名勝和古遺跡遺址，有湯頭溫泉、神溪濕地、應縣木塔等。一方面通過景區(qū)之間的互通交流，強化景區(qū)合作，開通景區(qū)間旅游直通車服務(wù)，使景區(qū)間相連成線，實現(xiàn)資源互補共享。另一方面通過景區(qū)之間的聯(lián)合營銷進行旅游推薦活動，共謀發(fā)展。

旋轉(zhuǎn)拋射是利用通用旋轉(zhuǎn)拋射裝置鎖緊無人機，通過控制裝置內(nèi)電機的旋轉(zhuǎn)速度達到無人機起飛速度時拋射放飛。這種發(fā)射方式適用于中小型固定翼無人機，可有效減小無人機起飛時的過載，從而延長其使用壽命。該裝置由西北工業(yè)大學發(fā)明并申請了專利[10]。

潛射是從潛艇內(nèi)水下發(fā)射無人機。根據(jù)無人機在水下段是否直接接觸水環(huán)境，分為干式發(fā)射和濕式發(fā)射。干式發(fā)射是將無人機折疊后裝入運載器，通過發(fā)射運載器將其送至水面，出水過程中完成與運載器的分離，如“海上搜索者”。濕式發(fā)射是將無人機裝于潛艇彈道導彈的發(fā)射管內(nèi)發(fā)射，如“鸕鶿”。

通常來說，語言作為能夠傳達信息，交流感情的重要手段，在人們的日常生活、工作、人際關(guān)系處理等方面都發(fā)揮著不可或缺的作用。而普通話無論是在不同省市、不同民族還是不同文化交流上，都扮演著通行證的角色。但是，目前部分培訓機構(gòu)在普通話教育過程中存在諸多的問題，無法做到專業(yè)、高效、合理的引導和培養(yǎng)。

2 無人機回收技術(shù) 2.1 滑跑降落回收

滑跑降落是通過起落架滑輪著陸和跑道滑行緩沖實現(xiàn)能量吸收的回收方式。根據(jù)滑跑的基體，可分為跑道、車載、水面降落方式。不同滑跑降落方式的技術(shù)特點和滑跑起飛類似，1.1中已敘述，一般能夠支持滑跑起飛的固定翼無人機，也能夠支持同樣的方式進行滑跑降落。傳統(tǒng)的跑道式固定翼無人機降落方式，如美國捕食者、全球鷹，以色列蒼鷺，中國彩虹系列。車載降落方式，行進的車載平臺充當停機坪，德國航空航天中心已成功試驗了“企鵝”太陽能無人機，可穩(wěn)定降落在75km時速的車輛頂部。水面降落方式，如加拿大SUWAVE小型太陽能固定翼無人機，中國U650大型固定翼無人機，美國RQ-20A無人機則可以在水面和艦船等平臺區(qū)域降落。

2.2 傘降回收

傘降回收是通過無人機帶著降落傘到達回收區(qū)域和適當高度時開傘降落實現(xiàn)速度緩沖的回收方式。根據(jù)降落區(qū)域，可分為陸地傘降和水面?zhèn)憬?。前者一般配置滑橇減震器或充氣氣囊，著陸時起到緩沖作用，后者一般配置浮筒氣囊或密封機體，著陸時起到漂浮作用。傘降回收一般應用于低速無人機，發(fā)動機停車時通過引導傘/阻力傘使飛機急劇減速和降高，并拉出主降落傘，主傘一次充氣漲滿開傘，主傘類型包括平面圓形傘、方形傘、十字形傘、沖壓式翼傘等。傘降回收具有結(jié)構(gòu)簡單、場地要求不高、經(jīng)濟性好等優(yōu)點，尤其十字形傘因其性能穩(wěn)定、工藝簡單、開傘動載小的優(yōu)勢，在低速無人機廣泛應用。傳統(tǒng)的跑道式固定翼無人機降落方式，如美國捕食者、全球鷹，以色列蒼鷺，中國彩虹系列。車載降落方式，行進的車載平臺充當停機坪，德國航空航天中心已成功試驗了“企鵝”太陽能無人機，可穩(wěn)定降落在75km時速的車輛頂部。水面降落方式，如加拿大SUWAVE小型太陽能固定翼無人機，中國U650大型固定翼無人機，美國RQ-20A無人機則可以在水面和艦船等平臺區(qū)域降落。

2.3 擦地著陸回收

擦地著陸回收是通過無人機與地面摩擦阻力實現(xiàn)速度緩沖與能量吸收的回收方式。需要對無人機機體和任務(wù)載荷采取保護措施，防止著陸撞擊和滑行摩擦造成損傷，經(jīng)典方式是采取氣囊著陸原理，即在無人機機腹四周安裝橡膠裙邊，中間留出帶孔氣囊，發(fā)動機把空氣壓入氣囊，壓縮空氣從氣囊噴出，在機腹下形成“氣墊”式的高壓空氣區(qū)，該氣墊能支托無人機緩沖貼近地面時的沖擊力。擦地著陸不受地形條件和機型大小限制，回收率高，但容易造成機體損傷。如英國UMAC11飛翼式無人機，完成任務(wù)后靠機腹著陸回收，英國“大鴨”I型無人機，機身下裝有著陸滑橇，機翼裝有翼尖滑橇，可有效吸收著陸撞擊力，超輕型材質(zhì)的小型手拋機如ebee等，也采用擦地著陸回收方式，莫斯科無線電技術(shù)科研所公司利用3D打印打造了一款代號“水鴨”的全地形氣墊式載人無人機。

2.4 垂直降落回收

垂直降落回收是通過固定翼發(fā)動機推力抵消重力實現(xiàn)速度緩沖至著陸的回收方式，可以依靠主發(fā)動機推力在垂直方向的分力作用，也可以配置著陸專用發(fā)動機，在著陸專用發(fā)動機推力和主發(fā)動機推力在垂直方向的分力共同作用下實現(xiàn)減速和著陸。垂直降落回收方式只需小面積回收場地，不受回收區(qū)地形條件限制，機動靈活性高。不同垂直降落方式的技術(shù)特點和垂直起飛類似，1.4中已敘述，一般能夠支持垂直起飛的固定翼無人機，也能夠支持同樣的方式進行垂直降落。如“鷹眼”、“金眼-100”、“蜻蜓”等。

2.5 其他回收方式

其他回收方式包括繩鉤、撞線、攔阻著陸、部分回收和空中捕獲等。如以色列的“先鋒”“猛犬”在機尾裝有尾鉤，著陸滑跑時，尾鉤鉤住地面攔截繩，可有效縮短著陸滑跑距離。如美國“蒼鷹”、以色列“偵察兵”都支持攔阻網(wǎng)著陸回收，其返航時一般要求以小角度下滑，時速降到120以下時，地面站確定返航航跡偏差并修正飛行路線，使無人機對準攔阻網(wǎng)中心線飛行攔阻網(wǎng)，艦載“銀狐”無人機也是采用攔阻網(wǎng)回收。如美國的D-21/GTD-21型無人機，完成任務(wù)返航至回收陣地時，照相艙被彈出傘降，機體部分墜毀。如美國“掃描鷹”無人機，采用“天鉤”對無人機撞線回收，負責對其發(fā)射和回收的無人機系統(tǒng)牽引一根纜繩由其自主捕獲實現(xiàn)空中回收。

3 無人機發(fā)射回收一體化技術(shù)

發(fā)射與回收緊密聯(lián)系，從能效設(shè)計考慮，同種工作方式的發(fā)射與回收一體化可有效提升飛機整體效能，如滑跑起飛則支持滑跑降落。固定翼無人機的發(fā)射與回收系統(tǒng)的高度融合一體化，發(fā)射與回收多種手段的綜合運用也成為其向著高可靠、高效率、高度地形適應性發(fā)展的技術(shù)方向之一[5]。

7月下旬，由朱 基、黃菊同志帶隊，我和有關(guān)人員隨行去了北京，向國務(wù)院匯報并于9月初得到批復。9月10日，在錦江小禮堂，召開了一個由上海市政府和國家各有關(guān)部委參加的浦東新區(qū)具體政策新聞發(fā)布會，會上共發(fā)布了9個文件，另有一個內(nèi)資政策只做不說沒對外公布。

多發(fā)射系統(tǒng)融合，如美國XBQM-108A無人機，保留普通起落架同時，機尾安裝有尾支座，支持滑跑起飛和垂直起飛雙發(fā)射方式。

RS、GPS和GIS技術(shù)可高效完成變更數(shù)據(jù)的采集工作，在此基礎(chǔ)上，本系統(tǒng)能夠完成對原始數(shù)據(jù)與變更數(shù)據(jù)的統(tǒng)計匯總與面積量算環(huán)節(jié)的內(nèi)容，并可借助Excel軟件的嵌入將統(tǒng)計結(jié)果自動填寫至變更記錄表中，達到提高工作效率的目的。變更前后圖斑的單位權(quán)名稱、圖斑號、面積等資料均可直接通過系統(tǒng)變更記錄表中所設(shè)計的屬性查詢功能獲得。此外，變更記錄表還具有草圖自動繪制功能，即可在疊加分析變更后圖斑的基礎(chǔ)上得出變更前的圖斑，并在管理系統(tǒng)中及時更新變更前后的圖斑后，標注于圖斑內(nèi)，待確認無誤后即可生成數(shù)字化圖片保存于報表中。

多回收系統(tǒng)融合，如傘降結(jié)合氣囊緩沖是無人機常用的著陸回收方式，加拿大的CL-89，傘降回收同時機腹翻轉(zhuǎn)180°以上，機背前后的著陸氣包先著地，可有效吸收撞擊能量，保護機腹內(nèi)任務(wù)載荷。著陸滑跑結(jié)合攔阻索可以縮短著陸滑跑距離，如以色列的“先鋒”“猛犬”。以色列“偵察兵”可著陸滑跑降落和使用攔阻網(wǎng)著陸回收。

融合多種發(fā)射與回收系統(tǒng)的無人機，如法國DT18支持手拋和彈射起飛，支持自動腹部著地降落和網(wǎng)降，如滑跑與彈射起飛，滑跑與傘降降落方式的綜合運用，作為一主一備，在固定翼無人機中也較為常見。

4 結(jié)語

固定翼無人機的發(fā)射與回收方式是其重要性能指標，發(fā)射是否安全、快捷，回收是否準確、簡單、可靠，已成為衡量無人機系統(tǒng)可用性和經(jīng)濟性的關(guān)鍵內(nèi)容之一。隨著軍民領(lǐng)域愈發(fā)旺盛的應用需求和無人機技術(shù)的快速發(fā)展，對無人機的要求趨于效能最優(yōu)化、操作自動化、展開便捷化和場地小型化，不同行業(yè)領(lǐng)域還會提出獨特的需求，并據(jù)此選擇無人機型號，對固定翼無人機發(fā)射與回收系統(tǒng)的設(shè)計和技術(shù)應用也提出更高要求。

參考文獻

• [1] 祝小平，向錦武，張才文，等.無人機設(shè)計手冊[M].北京：國防工業(yè)出版社，2007.
• [2] 鮑傳美，劉長亮，孫燁，等.無人機發(fā)射技術(shù)及其發(fā)展[J].飛航導彈，2012（2）:56-60.
• [3] 張九陽.無人機發(fā)射與回收技術(shù)[M].南京：南京航空航天大學，2013.
• [4] 葛峰.無人機發(fā)射及回收技術(shù)研究[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2016（10）:155.
• [5] 杜聰聰，李武軍，陳朝浪，等.固定翼無人機回收與發(fā)射系統(tǒng)發(fā)展綜述[J].科技傳播，2016（7）:113-115.
• [6] 臧春喜，褚鵬蛟，胡琦，等.無人機回收技術(shù)專利現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].飛航導彈，2016（3）:39-42.
• [7] 王宏新，劉長亮，成堅.無人機回收技術(shù)及其發(fā)展[J].飛航導彈，2016（1）:27-31.
• [8] 何小九，李彥彬，朱楓，等.國外垂直起降無人機發(fā)展現(xiàn)狀及設(shè)計制造關(guān)鍵技術(shù)[J].飛航導彈，2016（6）:22-27.
• [9] 鄧釗.尾座式垂直起降無人機動力系統(tǒng)設(shè)計及其控制技術(shù)研究[D].廈門大學，2016.
• [10] 李攀，裴揚，宋筆鋒，等.一種中小型無人機旋轉(zhuǎn)拋射裝置[P].中國：201101197645.5，2011-07-14.

中圖分類號：V27

文獻標識碼：A

文章編號：1674-098X(2017)11(a)-0020-03

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.31.020

①作者簡介:曹浩楠(1993,4—),男,漢族,江蘇建湖人,雙學士,助理工程師，研究方向：電氣工程及其自動化（輸配電工程）。