1.1　蒙昧时代的飞行

从古老阿拉伯神话中的飞毯，到中世纪达·芬奇所发明的飞行器（如图1-2所示），再到20世纪初莱特兄弟研制的“飞行者1号”飞机（如图1-3所示）。从古到今，人类始终没有放弃过对于蓝天的向往，始终梦想着有一天能像鸟儿一样在天空中翱翔。

飞机的出现是人类航天史上的一大进步，人们终于可以驾驶着这种庞大但精巧的工具去蓝天翱翔了。在此基础之上创建的机场、空军、民航等新事物，也最大限度地拓宽了人类在军事和生活等多个领域的视野。但随着时代的发展，人类的需求变得愈发多元化、个性化，而大型的飞机很难满足需要，因此小型化、智能化、个性化的无人机便应运而生了。

1.1.1　无人机概况

无人机（Unmanned Aerial Vehicle，UAV），顾名思义为“无人驾驶的飞机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置的不载人飞机，包括无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机。广义地看也包括临近空间飞行器（20~100km空域），如平流层飞艇、高空气球、太阳能无人机等。从某种角度来看，无人机可以在无人驾驶的条件下完成复杂空中飞行任务和各种负载任务，可以被看作“空中机器人”。

无人机上没有驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面遥控人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。可在无线电遥控下像普通飞机一样起飞或用助推火箭发射升空，也可以由母机带到空中投放飞行。回收时，可以用与普通飞机着陆过程一样的方式自动着陆，也可以通过遥控用降落伞或拦网回收。可反复使用多次。

无人机可以用于多个领域，大致可以分为军用、民用和消费级三大类型，不同的类型对于无人机的性能要求各有偏重。

※　军用无人机对于灵敏度、飞行高度、速度、智能化等有着更高的要求，是技术水平最高的无人机，包括侦察、诱饵、电子对抗、通信中继、靶机和无人战斗机等机型。

※　民用无人机一般对于速度、升限和航程等要求都比较低，但对于人员操作培训、综合成本有较高的要求，因此需要形成成熟的产业链提供尽可能低廉的零部件和支持服务。目前来看民用无人机最大的市场在于政府公共服务的提供，如警用、消防、气象等，占到总需求的约70%，而我们认为未来无人机潜力最大的市场可能就在民用，新增市场需求可能出现在农业植保、货物速递、空中无线网络、数据获取等领域。

※　消费级无人机一般采用成本较低的多旋翼平台，用于航拍、游戏等休闲用途。

1.1.2　无人机的原型

有人说，战争催生了科技，这句话不无道理。无人机的诞生可以追溯到1914年，正值第一次世界大战期间。随着军用飞机（如图1-4所示）在战场上的使用越来越多，在战场上空被击落所造成的飞机损失和飞行员的伤亡也在不断上升。那么，能否研制一种飞机，既能够完成正常战机的作战或轰炸任务，又不会造成飞行员的伤亡呢？基于这个军事需求，军事界和航空界的一些先知先觉者便开始了无人驾驶飞机的探索和研制工作。

最早的无人机设想由英国的卡德尔和皮切尔两位将军提出，他们向英国军事航空学会提出了一项建议：研制一种不用人驾驶，而用无线电操纵的小型飞机，使它能够飞到敌方上空，投下炸弹。这种设想得到了当时英国军事航空学会理事长戴·亨德森爵士的支持。他指定由英国星际学会主席A.M.洛教授组成一个小组进行专项研究。为了保密起见，该项研究叫作“AT计划”。

起初，“AT计划”的研究工作是在布鲁克兰兹进行的，后来又转移到米德尔赛克斯的费尔泰姆地区。研究小组首先从研制无人机的遥控装置入手，经过多次试验，研制小组首先研制出一台无线电遥控装置。紧接着，飞机设计师杰佛里·哈维兰制造了一架翼展为6.7m的小型上单翼飞机，并配置了1台功率为26kw的活塞发动机，还安装了起落架。最后，研究小组将无线电遥控器安装在小型飞机上，便得到了最早的无人机原型，如图1-5所示，无人机的研究工作取得了阶段性胜利。

在第一次世界大战临近结束的1917年3月，地点在尼奥帕万英国皇家飞行训练学校，这架由无线电遥控的飞机迎来了自己的第一次试飞。人们带着各种惊奇、诧异的眼光，看着这前所未有的新事物，很好奇一架没有驾驶员的飞机要如何飞行。随着一声令响，在人们关注的目光下，这架无人机的发动机慢慢开始轰鸣，并像正常飞机一样向前滑行，随即成功起飞并进入正常飞行状态，看起来非常完美。就在人们紧张的神经刚要松弛下来的时候，发动机欢快的轰鸣声突然停止了！由于发动机的突然熄火，无人机一下子失去了动力和升力，再也无力承担自己沉重的机身，立即进入失速状态，最终在众目睽睽之下一头栽倒，就这样，无人机的首次试飞以失败告终。

然而，最大的难关还在后面。在第一次世界大战结束以后，军事上对无人机的需求已经不再迫切。加之大战结束后大量裁军以及大量的军用飞机要退役，在这种情况下，无人机的发展也就失去了动力，第一次AT计划的试验被迫停了下来。

不过，A.M.洛教授对无人机的研究具有极大的兴趣，并没有因为失败和困难而终止研究工作。在他的争取下，英国政府重新投入了研究资金。工夫不负有心人，10年后，A.M.洛教授和他的同事们在无人机研究方面取得了丰硕成果。1927年，英国皇家飞机研究所研制出“喉”式单翼无人机，如图1-6所示，在英国海军“堡垒”号军舰上进行了试飞。“喉”式无人机载有113kg炸弹，在军舰上安装的一个小倾斜角滑轨上滑行起飞，以322km/h的速度成功飞行了480km。

“喉”式无人机在航空界引起了极大的轰动，从此无人机便告别了试验阶段，成为了另一种可行的飞行方案——A.M.洛教授历时十多年的研究工作终于画上了一个句号。不过，无人机的研究却并没有止步于此，尤其是接下来的第二次世界大战，又给了无人机发展的良机。