按飞行平台构型分类
按飞行平台构型分类,无人机可以分为固定翼无人机、旋翼无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机等。
(一)固定翼无人机
固定翼无人机是由动力装置产生推力,固定的机翼产生升力,在大气层内运行的重于空气的航空器。机体结构通常包括机翼、机身、起落架、尾翼、发动机等。它依靠发动机螺旋桨进行动力滑跑或弹射方式起降,飞行高度高、速度快,适用于大范围航拍、长距离高速勘测等。
(二)旋翼无人机
旋翼无人机又称旋翼航空器,类型很多,分类方法也有很多种,这里介绍两种分类方法。
第一,按起飞重量分类。①微型旋翼无人机:微型旋翼无人机的空机质量小于或等于7kg,多数的多轴无人飞行器属于这个级别。②轻型旋翼无人机:轻型旋翼无人机的空机质量大于7kg,但小于或等于116kg,如FH-1共轴式无人直升机。③小型旋翼无人机:小型旋翼无人机的空机质量大于116kg,小于或等于5700kg,如RQ-8A火力侦察兵无人机。④大型旋翼无人机:大型旋翼无人机的空机质量大于5700kg。目前这个级别的无人机还没有实用的系统。
第二,按结构形式分类。①单旋翼带尾桨式无人直升机:该机装有一个旋翼和一个尾桨。旋翼的反作用力矩,由尾桨拉力相对于直升机重心所构成的偏转力矩来平衡。虽然尾桨消耗一部分功率,但这种结构形式构造简单、操纵灵便,应用极为广泛。②双旋翼共轴式无人直升机:该机在同一转轴上装有两个旋转方向相反的旋翼,其反作用力矩相互平衡。它的特点是外廓尺寸小、气动效率高,但操纵机构较为复杂。③多轴无人飞行器:该机是一种具有两个以上旋翼轴的无人旋翼航空器。它由每个轴末端的电动机带动旋翼,从而产生上升动力。旋翼的总矩固定,不像直升机那样可变。通过改变不同旋翼之间的相对速度,可以改变推进力和扭矩,从而控制飞行器的运行轨迹等。④其他类型:旋翼无人机的其他类型包括自转旋翼无人机、变模态旋翼无人机、复合旋翼无人机等。
(三)无人飞艇
飞艇是人类文明史上最古老的航空器,是一种由发动机驱动的、轻于空气的、可以操纵的航空器。这明确了飞艇是航空器,并区分了飞艇与气球等依赖于气体浮力升空的浮空器。
无人飞艇有不少种类。按结构来分类,飞艇可分为3种:一是软式飞艇,二是硬式飞艇,三是半硬式飞艇。软式飞艇气囊的外形是靠充入主气囊内浮升气体的压力保持的,因而这类飞艇也叫压力飞艇。硬式飞艇具有一个完整的金属结构,并由金属结构保持主气囊的外形,浮升气体充入构架内的几十个或更多的相互独立的小气囊内,以产生飞艇所需的浮升力。半硬式飞艇基本上属于压力飞艇,虽然以金属或碳纤维龙骨作支撑构架,但其气囊外形仍需要靠浮升气体的压力来保持。
按填充气体来分类,飞艇的种类有氢气飞艇、氦气飞艇和热气飞艇。世界上的早期飞艇(习惯上把第二次世界大战前的飞艇称作早期飞艇)都是氢气飞艇,但由于氢气具有易燃、易爆的特性,易引发燃烧爆炸,现代飞艇以氦气飞艇居多。
(四)伞翼无人机
伞翼无人机,顾名思义,是以伞翼作为动力而飞行的无人机,近年来得到了很大发展。伞翼无人机的制造技术是冲压翼伞通过翼伞操纵绳与结构舱体连接,翼伞操纵绳控制器通过翼伞操纵绳与冲压翼伞相连,结构舱体的左右两侧均安装有翼伞操纵绳控制器,结构舱体的前后两端分别装有发动机,发动机的输出端连接螺旋桨,减震起落架安装在结构舱体的底部。操纵系统包括地面控制站以及置于结构舱体内部的接收器。地面控制站传输控制指令,接收机接收地面控制站的控制指令,分别控制翼伞操纵绳控制器及发动机控制器,实现伞翼无人机控制飞行及发动机的点火、熄火动作。该技术能有效地消除空中某个发动机发生故障而造成的动力缺失问题,构建了一套安全可靠的伞翼无人机飞行系统。
与固定翼无人机相比,伞翼无人机的特点是由于将伞翼作为升力面,因而具有体积小、载荷大、续航时间长、起降距离短、自身稳定、控制简单、雷达反射面积小等优点。可见,在当前条件下,为了满足低成本、大载荷、长航时、野外起降等需求,伞翼无人机应该是一种优选的无人飞行器。伞翼无人机的不足之处是飞行速度慢,且易受气流影响。
(五)扑翼无人机
扑翼无人机即扑翼飞行器,是指像鸟一样通过机翼主动运动产生升力和前行力的飞行器,又称振翼机。其特征是机翼主动运动,以机翼拍打空气产生的作用力作为升力及前行力,通过机翼及尾翼的位置改变来进行机动飞行。
人类的飞行梦就是从扑翼飞行器开始的,由固定翼飞行器初步实现的。目前,固定翼飞行器已经可以将人类送上蓝天,但扑翼梦还在进行中。因为扑翼空气动力学还未成熟,无法指导飞行器设计,其材料要求特别高,不仅要质量轻,而且要强度大,扑翼无人机结构也较为复杂。但是,扑翼无人机一旦研制成功,将具有诸多优点:无须跑道,垂直起落;动力系统和控制系统合为一体;机械效率高于固定翼飞行器。其局限是难以高速化、大型化。