UAV的发展趋向

pfg1group

本版着重讨论UAV的发展和未来的走向.

早在70年代, 以色列就已经开始研究使用UAV了. 1982年的北卡山谷, BEKKA VALLEY的战役中. 以色列更把UAV的优点发挥得淋漓尽致.

在战争还未开始前, 就已经用携带电视摄影机UAV, MASTIFF和电子情报装置的SCOUT UAV侦察叙利亚的防空阵地, 让他们的战斗机师更详细知道敌方的防空部署.这一场战役也加强了美国对UAV的研究和信心.

随着时代的演变, 现在的UAV更趋向多样化和多功能. 甚至能够发射反装甲地狱火导弹, 进行长时间空中滞留和观察等等.

我个人觉得, 对于现代的UAV,其设计及飞行性能不如设计一般飞机或是战机一样. 相反的, 对于发展UAV来说, 控制和资讯链是最重要的. 尤其是对于急迫性的打击目标等等.

总体来说, 发展UAV, 电子和软体控制性能比设计性能还要重要.

blackbird

原帖由 pfg1group 于 9-3-2006 09:00 AM 发表
本版着重讨论UAV的发展和未来的走向.

早在70年代, 以色列就已经开始研究使用UAV了. 1982年的北卡山谷, BEKKA VALLEY的战役中. 以色列更把UAV的优点发挥得淋漓尽致.

在战争还未开始前, 就已经用携带电视摄 ...

hmm,这个帖是以科技为主还是军事呢？

对于控制和资讯链，急迫性的打击目标，电子和软体控制性能UAV发展，我没什么意见因为没出席过conference。

但，那是UAV 的主要 mission就如别的飞行器一样。除了你所提到的，他的 airframe,maneuver performance, aerodynamic 是很重要。在飞机设计里，没有一样不重要只是在于它的 mission。

其实， mission 也是飞机设计之一；如编写它的方程式也是飞机设计的一部分。我认为是资讯链。。。等是现在发展的主要趋势但不是说别的不重要，那些是基本的东西嘛！如果，UAV 要执行危险的任务，那它的maneuver performance
要很好才能或者它只是 Bombing 而已，那用便宜的UAV 就可以了。

简要来说，飞机任务决定整个设计过程而且如我们谈的是它的科技走势就是人们对它的任务要求到什么程度了。
你认为对吗？

喂！讲它的市场来看看吧！本地，亚洲及全球。。。

[ 本帖最后由 blackbird 于 9-3-2006 06:58 PM 编辑 ]

pfg1group

我这几天工作比较忙. 希望你原谅.
以色列的UAV, searcher. 出售对象包括印度和新加坡.

pfg1group

这是我个人最喜欢的UAV.
以色列研制, 专门用来攻击敌人的雷达阵地, 与HARM的类似功能相同.
中国曾经向以色列购买.
去年, 中国把他们拥有的HARPY UAV送回去以色列进行升级.
结果引起美国抗议. 以色列被迫甚至把中国的UAV 没收.
由美国的态度看来, HARPY UAV的确是有料到的.
美国担心万一爆发战战争, 中国会利用以色列的武器, 美国金钱研制出来的科技来攻打回美国自己.

图片为HARPY攻击一个小型雷达连续图.

pfg1group 你好, 不知道你的工作是否和航太有關? 我是 Blackbird 在 USM 的學長, 現在在台灣國立成功大學航太所唸碩士班. 我的實驗室是研究 UAV 的. 當然, 我們是跑 low cost 路線, 民用的空照用途, 與軍事無關. 基本上我們是驗證一些控制理論, UAV 的 performance, 我們都不太管的. 但是要讓 UAV 自主飛行就已經是一門大學問了. 其中, 自主飛行控制理論, 資料上下傳, 地面站監控, 空照攝影機地面目標追蹤... 都是我們研究的方向. 所以, 你說 UAV 设计及飞行性能不如设计一般飞机或是战机一样, 是有對的地方.

但, 我個人看, 其實這是因情況而定的, 要看 UAV 的 mission. 很多任務是只有 UAV 才能做得到的, 也有些任務是 UAV 沒辦法做到的. 比如說 UAV 沒辦法 dogfight, dogfight 是需要及時判斷的, 我們現在的 artificial intelligence (AI) 比蟑螂還遜, 所以 UAV dogfight, 十年內都不可能見到. 就這樣來說, 現在的 UAV maneuverability 一點都不重要. 而只有 UAV 才做得到的任務呢? 比如說長時間高空飛行. 看看 AeroVironment 做的 Helios, 可以飛到 30公里高, 這是個世界紀錄, 普通飛機不可能飛那麼高. 另外, 太陽能的 UAV 比一般飛機都難設計, 因為它們必須很輕, 而且 L/D 要很高. 不過, UAV 的設計是真的比較省事的, 因為沒有載人, 不需要做一堆認證.

我知道這裡是"軍事天地", 但是還要提醒大家, 除了很炫, 很出名, 攻打伊拉克的時候出盡風頭的 Predator 和 Global Hawk, 我們還有很可愛的, 科學及民用用途的 Helios, Pathfinder 和 Aerosonde.

一下是我的實驗室網址, 請指教:
http://rpv.iaa.ncku.edu.tw/RMRL.htm

[ 本帖最后由 ahChan 于 11-3-2006 04:16 PM 编辑 ]

pfg1group

原帖由 ahChan 于 11-3-2006 04:14 PM 发表
pfg1group 你好, 不知道你的工作是否和航太有關? 我是 Blackbird 在 USM 的學長, 現在在台灣國立成功大學航太所唸碩士班. 我的實驗室是研究 UAV 的. 當然, 我們是跑 low cost 路線, 民用的空照用途, 與軍事無關.  ...

你好.
我本身是做低雷诺数水流化学的.
至于航太的东西是我个人的业余兴趣而已.

不过, 我开始把我现在所作的东西和兴趣渐渐合作起来.
我现在的个人想象, 是能够把UAV作为一个空中试验平台或是阵测平台.
比如说, 在UAV飞越一个空域时, 如何有效进行air sampling. 如何吸取空气中的molecules, into a small scale fluidic device, sampling, sorting, analysing and result.

当然, 是包括民用和军用. 包括在火灾灾区, 例如山林火灾上空侦侧CO2, CO浓度, 在军事当中, 用来做biological warfare 的试验和空中侦察等等.

现在一切还在构想当中. 我还欠缺很多的必须要数据. 比如要如何进行molecules binding, electroflow effect等等.
等有了这些资料, 我会和我老板交呈proposal, 申请funding.
我所知道的是, UCSB和MIT, HARVARD已经开始有关工程了.
所以总体来说, 我们还是比美国慢.

对不起, 我赶时间, 明天再回复你的帖子.
希望你见谅.

pfg1group

原帖由 blackbird 于 9-3-2006 01:07 PM 发表



hmm,这个帖是以科技为主还是军事呢？

对于控制和资讯链，急迫性的打击目标，电子和软体控制性能UAV发展，我没什么意见因为没出席过conference。

但，那是UAV 的主要 mission就如别的飞行器一样。除了 ...

这个帖子, 我们当然是科技和军事一起谈, 毕竟这里还是军事版.
UAV一开始发展的时候, 就是比较倾向于情报侦察. 和当时的科技比起来, 发射卫星是相当昂贵的.而人员和电子侦察和卫星一样, 比较倾向于战略上的情报收集工具.

所以催生了UAV,可以用来做战术侦察工具.
由于一开始就不打算用来做攻击平台或是武器平台,
早期的设计就比较着重于侦测系统和optical devices.
相反的, aerodynamic 还是比较其次.

而且, 所载用的器材, 除了操作上要达到军方要求, 还要用最低的电量需求. 这是最高难度的东西.

另外一个重点, 就是把侦测结果能够在第一时间送回去情报中心, 再指挥战机或是其他攻击平台反应.
可是, 慢慢的,人们发觉, 这样的侦测方式, 对于高机动目标又显得有心无力.
这是因为, 当情报送回去中心, 再进行研判, 阶级成交和其他程序等等, 往往等到攻击平台(武装直升机, 战机)前往到达该地点的时候, 目标已经离开了, 甚至是不知所终.

时间在战争中往往是制胜要点. 所以, 慢慢也就衍生了UAV携带武器以便可以遇到目标即可执行任务.

但是这样也往往拥有其他弱点.
比如如果妥善率不好,所携带的导弹, 或是高科技如果掉入敌境, 就等于高科技产品双手奉上给敌人.
这也是这些国家的顾虑.
其中一个类似的例子就是 在南斯拉夫的内战中.

据传闻, 在当时美国误击中国大使馆的时候,
所用的精确导引导弹, 就有一枚没有爆炸.
而中国就把这枚导弹运回中国了, 美国向他们讨回也不给.
当然, 这个诗歌传闻, 是真是假, 我们不知道.

[ 本帖最后由 pfg1group 于 12-3-2006 10:15 PM 编辑 ]

pfg1group

原帖由 ahChan 于 11-3-2006 04:14 PM 发表

但, 我個人看, 其實這是因情況而定的, 要看 UAV 的 mission. 很多任務是只有 UAV 才能做得到的, 也有些任務是 UAV 沒辦法做到的. 比如說 UAV 沒辦法 dogfight, dogfight 是需要及時判斷的, 我們現在的 artificial intelligence (AI) 比蟑螂還遜, 所以 UAV dogfight, 十年內都不可能見到. 就這樣來說, 現在的 UAV maneuverability 一點都不重要. 而只有 UAV 才做得到的任務呢? 比如說長時間高空飛行. 看看 AeroVironment 做的 Helios, 可以飛到 30公里高, 這是個世界紀錄, 普通飛機不可能飛那麼高. 另外, 太陽能的 UAV 比一般飛機都難設計, 因為它們必須很輕, 而且 L/D 要很高. 不過, UAV 的設計是真的比較省事的, 因為沒有載人, 不需要做一堆認證.

我赞成你的说法.
UAV还在婴孩阶段, 的确还有很大的发展空间. 就像你所说得,
becasue limited by remote control ability, dogfight with UAVs is still far away from us.
也就是因为这样的原因, aerodynamic相对来说不如其他战机一样重要.
例如, 对于战机来说, 三角翼或是鸭嘴翼的布局对于战机高速或是低速性有很大原因.
但是, 相对来说, 对于UAV来说, aerodynamic是有必要, 但是是主要对于降低阻力比较重要. 而不侧重于其他性能.

至于目前在军事上UAV的发展方向来看, 比较倾向于操控和资料链整理.
如果不能进行有效操控和资料链的效率, 那样还是没有用.
不过, 局部上看来, 美国已经在这一方面取得了有效进展.
现在美国方面所着重的研究, 实在于长时间空中滞留.
例如MALE那一类. (medium altitude, long endurance),
而这一类的研究, 则比较倾向于mechanical and electronics.
尤其是电力供应方面, 我觉得问题是最大.
机载devices功能要大, 但是电力需求要小.
暂时, 我看到的, 就是这么样的方向.
不知道你们内行人是怎样的看法.

steven268h

老实说~ 这篇太专业了~ 插不入呢~ 若是不嫌弃知识浅薄的话~

Craven83

原帖由 pfg1group 于 12-3-2006 10:44 PM 发表


我赞成你的说法.
UAV还在婴孩阶段, 的确还有很大的发展空间. 就像你所说得,
becasue limited by remote control ability, dogfight with UAVs is still far away from us.
也就是因为这样的原因, aerody ...

赞同，现今的UAV技术还局限在战术侦察和对地火力压制，离能真正战机缠斗还差很远，不过个人认为在设计UAV的aerodynamic方面和有人战机比起来应该比较轻松，因为不用顾虑驾驶员的抗G界限等问题，一旦解决了无线操控的限制，UAV的灵活性和机动性是有人战机所无法比拟的，所以到了最后又是回到了资料链的联系和效率的问题上～

如果有说错的话还请各位多多指教～

原帖由 pfg1group 于 12-3-2006 10:44 PM 发表


我赞成你的说法.
UAV还在婴孩阶段, 的确还有很大的发展空间. 就像你所说得,
becasue limited by remote control ability, dogfight with UAVs is still far away from us.
也就是因为这样的原因, aerody ...

說得一點都沒錯. UAV 的 aerodynamic analysis 是著重於 L/D, 在最低的阻力下提供最大的升力. 這樣可以節省燃料, 達到 long endurance 的目標. 而對一般小型而不注重 endurance 的 UAV, 就像一般 RC plane 一樣, aerodynamic 是一點都不重要的. 就連美國正在進行的 UCAV (Unmanned Combat Aerial Vehicle) 計畫, 也不會注重 aerodynamics, 而是注重 stealth (aerodynamic performance 和 stealth 是很難共存的) 和 flight formation, 也就是多台 UAV 如何互相協調, 完成任務. 最根本的原因就是 UAV 沒辦法做很複雜 (highly non-linear) 的飛行動作. 這是收限於現今控制理論的限制. 等到有一天 AI 成熟了(這一天要等很久很久), 那時候就是 UAV 大革命的時候了.

電力的確是一般 UAV 的 concern. 這一點我是絕對同意的, 像我實驗室的 UAV, 每一次去飛, 都帶一堆電池 (dry cell). Wet cell 太重了. 所以有很多航太的教授都跑去做 fuel cell 的研究. Fuel cell 在 UAV 上的運用, Aerovironment 是領先全世界的. 他們甚至用 fuel cell 提供引擎動力.

另一個受注目的問題就是 navigation. 這一方面, Stanford U. 的 GPS Lab. 是領先全世界的. 如何利用 DGPS 達到精準的導航, 甚至估測飛機及直昇機姿態, 這些概念都是他們想出來的. 而利用 image processing 和 optic flow 來做 navigation 也是現在很多人在做的. Navigation 在於我們如何規劃飛行路徑, 避開障礙, 是扮演著很重要的角色的.

我所看到的, 基本上, flight control, data link, ground control station 這一些, 都已經是非常成熟的. 甚至於 power supply, 也其實不算熱門. 現今 UAV 最必切的突破是 navigation. 只有 navigation 做得好, flight formation, obstacle avoidance, urban area surveillance 才能做得好. 不是說以現在的科技沒辦法做得好, 而是都很貴. 所以大家都在找更便宜的方法. 等我下個月出席在 Bristol University 舉辦的 21st International UAV Systems Conference 回來後, 可能看到更多未來趨勢, 到時候再和大家分享.

原帖由 Craven83 于 14-3-2006 12:51 AM 发表


赞同，现今的UAV技术还局限在战术侦察和对地火力压制，离能真正战机缠斗还差很远，不过个人认为在设计UAV的aerodynamic方面和有人战机比起来应该比较轻松，因为不用顾虑驾驶员的抗G界限等问题，一旦解决了无线 ...

UAV 是有能力自主飛行的, 需要操控的部份就是任務的部分了, 比如說及時改變導航點, 投彈, 影像追蹤目標鎖定... 但是, 那些都不是問題了. 技術已經非常成熟. 利用人造衛星傳輸, Global Hawk 就可以飛半個地球而 data link 完全沒有問題.

至於 G-Load 方面, 你的說法好像怪怪的... 聽起來好像是說不考慮到飛行員所能承受的 G-Load 的話, 就很容易? 要顧慮到飛行員的話, 一台飛機動作所產生的 max G-Load 不能超過9. 你的意思好像是說隨便設計一下都能超過9? 反而為了飛行員而要花工夫降低 max G-Load? 觀念好像有一點錯了.

一台 UAV, 因為不會做 high G-Load 的動作, 一般上 max G-Load 應該不會超過5, 完全不是因為不需要考慮到飛行員所能承受的 G-Load 而比較輕鬆. 而是, G-Load 低, 本來就比較輕鬆. 而且, G-Load 的問題, 很多時候是受限於 structure 而不是 aerodynamic.

UAV 的靈活性比較高? 這一點也是搞錯了. UAV 的靈活性是很低的. 以現在的控制理論是沒辦法做靈活性高的 UAV 的. 我看過一部電影: Stealth. 相信大家都看過吧? 我是和實驗室的同學, 還有教授一起去戲院看的. 電影裡面有說到, UAV 不需要顧慮 G-Load. 那部電影是不錯看, 但是那也真的是電影而已. 我們離那一天還很遠很遠很遠... 沒有 AI, 就沒有及時判斷能力, 也就沒辦法做 high G-Load 動作. 我之前說過了, 我們人類設計的 AI, 到現在, 連蟑螂都不如啊... 所以, 不需要擔心, 我們離 Matrix 那個時代, 也是還很遠很遠很遠很遠....

[ 本帖最后由 ahChan 于 14-3-2006 03:46 AM 编辑 ]

lowky

这里才是讨论。看那边某些人自吹自擂，满悲哀的。

blackbird

Ah Chan, UAV 的 maneuver perfomance 和 航空机，战斗机，直升机有什么分别？

原帖由 lowky 于 14-3-2006 01:11 PM 发表
这里才是讨论。看那边某些人自吹自擂，满悲哀的。

看那邊? 哪一邊? 有興趣多邀一些朋友進來討論吧.

原帖由 blackbird 于 14-3-2006 02:46 PM 发表
Ah Chan, UAV 的 maneuver perfomance 和 航空机，战斗机，直升机有什么分别？

你這個問題... 首先, 要了解一些 term: turn rate, decent rate, climb rate 等. 要去看 J.D.Anderson 的 Aircraft Performance.

簡單的... 可以告訴你, UAV 和民航機的 maneuver performance 是沒什麼差別的. 它們一般的動作就是 take-off, climb, level flight, descent, loiter, descent, touch down, taxi. 其中只有在這一些動作之間的轉換才會關係到 maneuver performance, 其他大部分的時間都是 moment in balance, 和 maneuver performance 是無關的. 所謂無關, 就是說 turn rate, decent rate, climb rate 等都等於0. 有一些 UAV 是根本就不需要 touch down 和 taxi 的.

看看戰機. 基本上現在的戰機大部分時間所做的動作也是和民航機每什麼差別的. 在現在的 electronic warfare, dogfight 是很少發生的. 但是以防萬一, 現在的戰機還是被設計成 highly maneuverable. 何為 highly maneuverable? 就是說 turn rate, decent rate, climb rate 都很大, 一個動作到另一個動作之間的轉換會很快. 要多快才算快? 快到飛行員沒辦法承受 G-Load, 或快到 G-Load 對飛機 structure 造成傷害, 那就是快, 那也是戰機設計師要挑戰的極限.

所以, 最直接的答案, UAV 和民航機的 maneuver performance 沒差別. 戰機 maneuver performance 不一樣的地方就是 turn rate, decent rate, climb rate 比較大, 而且大很多. 我也不知道大多少, 這個要去看書.

直升機呢? 這個... 真的很難了. 雖然一樣會飛, 但是這是另一種飛行工具, 能做不一樣的動作, 真的很難相提並論的. 我也沒唸過 helicopter performance, 所以沒辦法回答. 不知道有沒有高人可以幫忙解答呢?

blackbird

原帖由 ahChan 于 14-3-2006 04:24 PM 发表


你這個問題... 首先, 要了解一些 term: turn rate, decent rate, climb rate 等. 要去看 J.D.Anderson 的 Aircraft Performance.

簡單的... 可以告訴你, UAV 和民航機的 maneuver performance 是沒什麼差 ...

hmm,我的是想了解 n-V maneuver performance, UAV 算是 FW 一类吗？收

FW n- V Diagram



RW n-V Diagram



GW n-V Diagram


[ 本帖最后由 blackbird 于 14-3-2006 07:27 PM 编辑 ]

lowky

（我想骂人了，小鬼子，你有种在和中国打一仗，我保证今天的中国人会以百倍来还你的 ）这一邊！   －－！

（（看那邊? 哪一邊? 有興趣多邀一些朋友進來討論吧.））

ah chan 大哥，我只有看的份，討論还轮不倒我。拼音输入法太差。

pfg1group

原帖由 steven268h 于 13-3-2006 07:32 PM 发表
老实说~ 这篇太专业了~ 插不入呢~ 若是不嫌弃知识浅薄的话~

不要这样, 这里只有他们两位是专业的.
我不是内行人.
不过, 我觉得既然是技术讨论的话, 那样就一定要有人出错才可以讨论.
更何况科技的东西, 没有完全对于错.
就只是你从你的专业看到最重要的东西.
就像他们专业是aerodynamics,看的自然是飞行利害.
我专业devices integration, 所以, 我一定要先看发电功能.
电力不够的话, 即使能够飞多远也没有用, 因为如果仪器不能够操作, 那样没有分别.

这里没有叶城和SENSOR的, 纯技术讨论, 不会有赢或者是输.
更何况, 以他们两个人的水准.
说不定我们谈些什么他们都一头雾水

pfg1group

原帖由 lowky 于 14-3-2006 01:11 PM 发表
这里才是讨论。看那边某些人自吹自擂，满悲哀的。

如果叶孤一座城和sensor进来发言.
效果也是一样的.


不信的话, 你可以去大马和新加坡的帖子看一看.

他们进来这里, 我敢和你打赌, 肯定是撩人家吵架要不然就是转贴.
因为, 以他们两个人的军事知识,
平时一般的军事争执他们还可以, technical 的东西就....

不过, 本版的人都已经是ignore 他们的了.
即使他们回应也不会有人理睬他们两个人的.