ICS 49.020 V 36
HB 8566-2019
多旋翼无人机系统通用要求
General requirements for multi-rotor unmanned aircraft system
2020-01-07 发布 2020-02-01 实施
中华人民共和国工业和信息化部发布
前言
本标准按照 GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第 1 部分:标准的结构和编写》给出的规则起草。本标准由中国航空综合技术研究所归口。
本标准起草单位:中国航空综合技术研究所、深圳市科比特航空科技有限公司、深圳市大疆创新科技有限公司、深圳一电航空技术有限公司、中国电子科技集团第五十四研究所、易瓦特科技股份公司、普宙飞行器科技(深圳)有限公司、西安京东天鸿科技有限公司、北京云无忧大数据科技有限公司、空军研究院、深圳科卫泰实业发展有限公司。
本标准主要起草人:何志凯、舒振杰、卢致辉、杨旸、张显志、赵国成、黄立、史睿、高红涛、周震博、罗伟、丁红亮、车嘉兴、吴利荣、胡应东、曹国杰、王博甲。
多旋翼无人机系统通用要求
1 范围
本标准规定了多旋翼无人机系统的性能、通用质量特性和验证等通用要求。
本标准适用于多旋翼无人机系统(以下简称多旋翼无人机)及部件的设计、制造、使用和维护。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB 2893 安全色
GB 2894 安全标志使用导则
GB 31241 便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求
GB/T 4208 外壳防护等级(IP 代码)
GB/T 17626.2 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验
GB/T 17626.3 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验
GB 17799.3 电磁兼容通用标准居住、商业和轻工业环境中的发射
GB 17799.4 电磁兼容通用标准工业环境中的发射
GB/T 35590 移动电源通用规范
HB/Z 146 飞机燃油系统通用设计规范
YD/T 1483 无线电设备杂散发射技术要求和测量方法
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
多旋翼无人机 multi-rotor unmanned aircraft
一种由动力驱动,飞行时凭借三个及以上旋翼依靠空气的反作用力获得支撑,能够垂直起降、自由悬停的无人驾驶航空器。
3.2
多旋翼无人机系统 multi-rotor unmanned aircraft system
以多旋翼无人机为主体,配有相关的遥控站、所需的指挥和控制链路以及型号设计规定的任何其他部件,能完成特定任务的一组设备。
3.3
控制单元 control units
具有对无人机飞行和任务进行监控和操纵能力(包含对无人机发射和回收控制)的一组设备。
3.4
数据链 data link
用于无人机遥控、遥测、跟踪定位和任务载荷信息传输的数据终端和数据通信规程所建立的数据通信网络,其中设备包括机载数据终端、地(舰)面数据终端, 数据通信规程包括传输通道、通信协议、标准化的消息格式。
3.5
任务载荷 mission payload
无人机携带的完成指定任务的设备或装置。
3.6
感知与避让 detect and avoid
观察、感知或探测即将发生的航路碰撞或其他危险、并采取恰当措施的能力。
4 要求
4.1 组成
多旋翼无人机一般由无人机平台、任务载荷、控制单元、数据链等部分组成, 各部分主要功用如下:
a) 无人机平台是执行任务的载体,携带数据链和任务载荷,飞行至目标区域完成要求的任务;
b) 数据链通过上行信道,实现对无人机平台的遥控;通过下行信道,完成对无人机平台状态参数的遥测,并传回任务设备的信息;
c) 控制单元用于完成对多旋翼无人机地面和空中工作状态监视和操纵控制等;
d) 任务载荷用于完成要求的成像、喷洒、运输等任务。
4.2 总体要求
4.2.1 尺寸
多旋翼无人机的机长、机高、轴距、旋翼尺寸及控制单元等系统组件的关键外形尺寸应满足产品图样或专用标准的要求。
4.2.2 重量
4.2.2.1 空机重量
空机重量应是为满足基本使用要求而设计的机体、动力装置(不含动力源)及各机载系统重量,以及为满足特殊使用要求而预留的不可拆卸部分重量的总和。
4.2.2.2 载荷重量
多旋翼无人机装载的与执行任务直接有关的任务载荷的重量。任务载荷通常包括货物、投放物、干扰物(包括电子性和物理性)、吊舱、云台及相关安装的设备等。
4.2.2.3 动力能源重量
对于油动多旋翼无人机,动力能源重量是指燃油重量。对于电动多旋翼无人机, 动力能源重量是指动力电池的重量。
4.2.2.4 任务起飞重量
任务起飞重量应为空机重量、对应任务的任务载荷重量和使用的动力能源重量之总和。
4.2.2.5 最大起飞重量
依据设计或运行限制,多旋翼无人机起飞时所能容许的最大重量为最大起飞重量,应取下列条件所决定的重量中的最小者:
a) 按正常提供的机体空间和动力能源容积,装满货物、可投放物品、任务设备及动力能源时无人机满载的重量,但不超过支撑结构所能承受的载荷限制;
b) 发动机(组)/电动机组以最大功率工作所允许起飞的最大重量;
c) 传动装置的扭矩限制所允许起飞的最大重量;
d) 按规定的起飞方式所允许的最大重量;
e) 其他使用限制所允许的最大重量。
4.2.3 飞行性能
4.2.3.1 起飞
除另有规定外,多旋翼无人机起飞允许的最大重量应满足 4.3.2.5 的要求。
4.2.3.2 悬停
4.2.3.2.1 悬停升限
给定重量和大气温度时,按下列条件确定多旋翼无人机的悬停升限:
a) 除另有规定外,动力装置采用最大功率状态,并考虑传动系统的限制;
b) 最大垂直上升率为 0.1m/s。
4.2.3.2.2 最大悬停时间
在给定重量、标准大气压条件下, 多旋翼无人机的最大悬停时间应是下列条件所决定的时间中的最小者:
a) 悬停高度上悬停的时间;
b) 涉及起飞、爬升、下降和着陆所消耗的燃油量/动力电池可用电量和所需的时间;
c) 以正常燃油装载量,并耗尽扣除着陆剩余燃油量的可用燃油量;
d) 以正常动力电池电量,并耗尽扣除着陆剩余电量后的可用电量;
e) 油电混合无人机,同时考虑可用燃油量和可用电量。
4.2.3.2.3 悬停精度
以测量的实际飞行定点坐标与规划定点坐标做比对,计算定点悬停精度。多旋翼无人机的定点悬停精度按下列条件确定:
a) 水平偏差;
b) 水平标准差;
c) 垂直偏差;
d) 垂直标准差。
4.2.3.3 爬升
4.2.3.3.1 最大上升速度
给定重量、压力高度和大气温度时,多旋翼无人机的最大上升速度按下列条件确定:
a) 除另有规定外,动力装置采用最大连续功率状态,并考虑传动系统的功率限制;
b) 其他限制。
4.2.3.3.2 最大爬升率
给定重量、压力高度和大气温度时,多旋翼无人机的最大爬升率按下列条件确定:
a) 除另有规定外,动力装置采用最大连续功率状态,并考虑传动系统的功率或扭矩限制;
b) 其他限制。
4.2.3.4 速度-高度特性
4.2.3.4.1 最大平飞速度
多旋翼无人机的最大平飞速度应取下列速度中的最小者:
a) 平飞需用推力曲线和可用推力曲线在最右方的交点所决定的速度;
b) 由于结构强度、抖振或颤振限制所决定的速度;
c) 由于飞行器的操纵性和稳定性限制的最大速度。
多旋翼无人机在给定高度上的最大平飞速度应满足用户或专用标准的要求。
4.2.3.4.2 最大巡航速度
最大巡航速度应是在一个给定的构型、重量、压力高度、大气温度和功率状态,平飞过载系数为
1.0 的条件下,达到的持续最大稳态速度。多旋翼无人机的最大巡航速度按下列条件确定:
a) 动力装置最大功率状态工作,并考虑传动装置的机械限制;
b) 取可用功率等于平飞需用功率(在平飞需用功率曲线右方的交点)所确定的速度。
4.2.3.4.3 实用升限
多旋翼无人机在动力装置最大连续功率状态下,爬升率略大于某一给定值时所对应的最大飞行高度为实用升限。给定重量和大气温度时,多旋翼无人机的实用升限按下列条件确定:
a) 除另有规定外,动力装置采用最大连续功率状态,并考虑传动系统的功率限制;
b) 以最佳爬升速度连续爬升;
c) 留有 0. 1m/s 爬升率。
多旋翼无人机在给定高度上的实用升限应满足用户或专用标准的要求。
4.2.3.4.4 限高高度
多旋翼无人机应根据特殊作业要求和相关国家法规的规定,具备限高功能,限制其飞行高度。
4.2.3.4.5 飞行速度限制
多旋翼无人机应根据特殊作业要求和相关国家法规的规定,具备限速功能,限制其飞行速度。
4.2.3.5 航程
4.2.3.5.1 最大航程
航程是指从多旋翼无人机起飞直至着陆之间的飞行距离。多旋翼无人机的最大航程应按下列条件确定:
a) 给定的起飞重量;
b) 最大的燃油装载量/动力电池电量,并耗尽可用的机载燃油量/可用电量;
c) 给定的高度,并以远航速度飞行;
d) 考虑起飞、爬升、下降和着陆所消耗的燃油量/可用电量和飞跃的水平距离。
4.2.3.5.2 作业半径
按规定的任务构型,多旋翼无人机的作业半径按下列条件确定:
a) 对于油动多旋翼无人机,正常燃油装载量,但耗尽扣除作业任务段所需的燃油量和着陆剩余燃油量后的可用燃油量;
b) 对于电动多旋翼无人机,正常动力电池电量,但耗尽扣除作业任务段所需的电量和着陆剩余电量后的可用电量;
c) 考虑起飞、爬升、下降和着陆所消耗的燃油量/动力电池可用电量和飞跃的水平距离;
d) 考虑通信距离。
4.2.3.6 航时
航时也称续航时间,是从多旋翼无人机起飞直至着陆的持续飞行时间。多旋翼无人机的最大续航时间按下列条件确定:
a) 给定的起飞重量;
b) 给定的高度上,以久航速度飞行;
c) 考虑任务载荷的耗能;
d) 考虑起飞、爬升、下降和着陆所消耗的燃油量/动力电池可用电量和所需的时间;
e) 对于油动多旋翼无人机,以正常燃油装载量,并耗尽扣除着陆剩余燃油量的可用燃油量;
f) 对于电动无人机,以正常动力电池电量,并耗尽扣除着陆剩余电量后的可用电量;
g) 对于油电混合无人机,同时考虑可用燃油量和可用电量。
4.2.3.7 机动性
4.2.3.7.1 水平加 (减)速特性
多旋翼无人机的水平加(减)速特性按下列条件确定:
a) 无人机以作业重量或给定重量飞行;
b) 飞行速度范围取平飞需用功率最小值所对应的速度至最大平飞速度;
c) 飞行高度取海平面或给定的高度;
d) 水平方向的载荷系数不应超过规定的值。
4.2.3.7.2 盘旋
多旋翼无人机的盘旋特性按下列条件确定:
a) 无人机以作业重量或给定重量飞行;
b) 发动机(组)/电动机组以最大连续功率状态工作,并考虑传动装置的机械限制;
c) 盘旋速度取平飞需用功率最小值所对应的速度;
d) 飞行高度取海平面或给定的高度。
4.2.3.7.3 横滚
以给定重量确定多旋翼无人机的横滚特性,并考虑结构限制。
4.2.3.7.4 载荷系数
载荷系数为所受外力(不包括重力)的合力除以多旋翼无人机重力。
多旋翼无人机的载荷系数应满足用户、产品图样或专用标准的要求。
4.2.3.8 导航与定位
多旋翼无人机导航定位相对精度包括垂直方向精度和水平方向精度。
除另有规定外,多旋翼无人机的导航定位精度一般应满足以下要求:
a) 垂直方向偏差≤1m (RMS);
b) 水平方向偏差≤2.5m (RMS)。
4.2.4 飞行品质
4.2.4.1 控制模式
多旋翼无人机的控制模式一般可分为以下两种:
a) 遥控模式。多旋翼无人机根据操作人员发出的连续遥控指令控制无人机的起飞、空中飞行、悬停和着陆,操作人员一直在控制无人机,并做所有决策。
b) 自主控制模式。多旋翼无人机得到操作人员授权, 有能力和权限做所有决策,可在操作人员不干预的情况下,执行任务,根据飞行规划,依靠自主指令完成起飞、着陆、悬停和空中飞行。
4.2.4.2 飞行任务划分
根据多旋翼无人机执行任务的情况,将飞行阶段分为以下三种:
a) 任务阶段(A 种):要求精确跟踪和/或精确控制飞行航迹的飞行阶段。
b) 飞行阶段(B 种):要求尽可能的精确控制飞行航迹,但可通过缓慢的机动并无须精确的跟踪就能完成的飞行阶段,其中包括:
1) 爬升(CL);
2) 悬停(H);
3) 原地旋转(R);
4) 巡航(CR);
5) 下降(D)。
c) 起降阶段(C 种):要求急剧的机动动作,精确控制飞行航迹的飞行阶段,其中包括:
1) 起飞(TO);
2) 降落(L)。
本标准规定的飞行品质要求,均指所适用的飞行任务种类(或飞行阶段),如无特殊说明,此要求则适用于 A 种、B 种和C 种三种飞行阶段。用户可根据所设计多旋翼无人机的使用任务,可以补充 a)、 b)、c)中尚未包括的某些飞行任务项目,并指明这些项目所属的飞行任务种类。
4.2.4.3 飞行品质级别划分
本标准规定的各项飞行品质要求,应尽可能用三个级别来表示,分别是:
a) 一级飞行品质:飞行品质能确保多旋翼无人机顺利的完成各项规定的飞行任务;
b) 二级飞行品质:飞行品质适合于多旋翼无人机完成各项飞行任务,但完成任务的效果有所降低,操纵人员需进行适当的干预;
c) 三级飞行品质:飞行品质能满足操作人员安全地遥控无人机,但操作人员的工作负担过重,或完成任务的效果不好,或两者兼有。
4.2.4.4 使用飞行包线
在使用飞行包线内,多旋翼无人机应有能力完成 4.3.4.2 及用户所提出的各项任务,并满足以下要求:
a) 多旋翼无人机使用飞行包线应包含速度、高度、过载,以及根据完成任务需要的其他任何参数;
b) 在使用飞行包线内飞行时,不应出现限制或危险飞行状态的任务警告或提示。
4.2.4.5 可用飞行包线
可用飞行包线应根据多旋翼无人机的限制得出。
4.2.4.6 飞行品质要求
对多旋翼无人机飞行品质最低要求应满足:
a) 在使用飞行包线内为一级飞行品质;
b) 在可用飞行包线内为二级飞行品质;
c) 对故障状态的无人机,其飞行品质可以为三级。
4.2.4.7 飞行姿态控制
4.2.4.7.1 概述
多旋翼无人机的飞行姿态平稳度包括悬停状态和飞行状态下的俯仰角平稳度、滚转角平稳度和偏航角平稳度。
4.2.4.7.2 悬停状态
除另有规定外,多旋翼无人机的飞行姿态平稳度在悬停状态下一般应满足以下要求:
a) 俯仰角平稳度±5˚ ;
b) 滚转角平稳度±5˚ ;
c) 偏航角平稳度±5˚。
4.2.4.7.3 飞行状态
除另有规定外,多旋翼无人机的飞行姿态平稳度在飞行状态下一般应满足以下要求:
a) 俯仰角平稳度±10˚ ;
b) 滚转角平稳度±10˚ ;
c) 偏航角平稳度±10˚。
4.2.4.8 航迹精度控制
多旋翼无人机的航迹控制精度包括水平航迹精度和垂直航迹精度。通常以测量多旋翼无人机飞行航迹选取的点坐标与规划航迹坐标做比对,计算航迹精度。
除另有规定外,在 GNSS 模式下,多旋翼无人机的航迹控制精度一般应满足以下要求:
a) 水平航迹误差≤10m (RMS);
b) 垂直航迹误差≤10m (RMS)。
4.2.5 环境适应性
4.2.5.1 概述
多旋翼无人机所有部件应能承受地面贮存、运输和飞行条件下使用要求所规定的各种环境条件, 主要为气候、力学、生物和电磁环境等,应满足用户或专用标准的具体要求。
4.2.5.2 抗风
多旋翼无人机在起降阶段和飞行阶段应能抵抗侧风的影响。不同类型多旋翼无人机的抗风性的具体要求不同,除另有规定外,多旋翼无人机的抗风性一般应满足以下要求:
a) 最大起飞重量不超过 250g 的多旋翼无人机:起降阶段应能抵抗 2 级以上风(风速超过 1.7m/s),飞行阶段应能抵抗 3 级以上风(风速超过 3.4m/s);
b) 最大起飞重量大于 250g 不超过 7kg 的多旋翼无人机:起降阶段应能抵抗 4 级以上风(风速超过5.5m/s),飞行阶段应能抵抗 5 级以上风(风速超过 8m/s);
c) 最大起飞重量大于 7kg 不超过 25kg 的多旋翼无人机:起降阶段应能抵抗 5 级以上风(风速超过8m/s),飞行阶段应能抵抗 6 级以上风(风速超过 10.8m/s);
d) 最大起飞重量大于 25kg 不超过 150kg 的多旋翼无人机:起降阶段应能抵抗 5 级以上风(风速超过 8m/s),飞行阶段应能抵抗 6 级以上风(风速超过 10.8m/s);
e) 最大起飞重量大于 150kg 的多旋翼无人机:起降阶段应能抵抗 6 级以上风(风速超过 10.8m/s),飞行阶段应能抵抗 7 级以上风(风速超过 13.9m/s)。
4.2.5.3 高温低温
多旋翼无人机应能在用户或专用标准规定的大气环境温度范围内正常工作、贮存。除另有规定外,一般应满足以下要求:
a) 在 0℃至 40℃环境下正常工作;
b) 在-20℃至 60℃环境下工作,但可能产生性能下降;
c) 在-40℃至 60℃环境下贮存时不产生物理损坏或性能下降。
4.2.5.4 冲击、振动
除另有规定外,多旋翼无人机及其部件应能承受正常使用环境及运输过程中所遇到的冲击、振动。
4.2.5.5 太阳辐射
除另有规定外,多旋翼无人机应能承受长时间的太阳直接辐射。
4.2.5.6 湿热
除另有规定外,多旋翼无人机应具备一定的抗腐蚀性能力,确保在湿热的环境下,其机械性能、电气性能、化学性能及热性能不发生改变。
4.2.5.7 霉菌
除另有规定外,多旋翼无人机应具备一定的防霉菌能力,确保在高湿、温暖空气及无机盐存在等有利于霉菌生长的条件下,其工作效能不受影响。
4.2.5.8 盐雾
除另有规定外,多旋翼无人机应具备一定的防盐雾能力,确保在盐雾大气中,其不产生金属的腐蚀、活动部件的阻塞或卡死、绝缘失效、接触器和无涂覆导线的损坏等现象。
4.2.5.9 防护
除另有规定外,多旋翼无人机应具备一定的防护能力,确保在淋雨环境下作业或经受淋雨后,或者在风或气流所携带的砂尘条件下,其工作效能不受影响。除另有规定外, 具备一定防护能力的多旋翼无人机,其防护等级应满足 GB/T 4208 的规定。
4.2.5.10 流体敏感性
用于农林植保等用途的多旋翼无人机应具备承受农药等流体污染的有害影响。
4.2.6 电磁兼容性
多旋翼无人机应能在一定的电磁环境下保证全系统兼容工作。多旋翼无人机的电磁兼容性一般应满足以下要求:
a) 静电放电抗扰度应满足 GB/T 17626.2 的相关要求;
b) 射频电磁场辐射抗扰度应满足 GB/T 17626.3 的相关要求;
c) 辐射骚扰应满足 GB 17799.3 和 GB 17799.4 的相关要求;
d) 天线端传导杂散应满足 YD/T 1483 的相关要求。
4.2.7 可靠性
多旋翼无人机的可靠性一般应满足以下要求:
a) 多旋翼无人机的可靠性指标包括使用寿命、平均故障间隔时间(MTBF)(根据设备的不同也可以是平均无故障工作次数、平均无故障公里数等)和/或任务可靠度等,具体值一般由用户与研制方协商确定;
b) 应根据用户的可靠性定量要求逐级分配可靠性指标;
c) 应对多旋翼无人机各系统及设备的设计进行故障模式及影响分析,对关键的或重要的元器件或电路应进行容差分析,并采取相应措施;
d) 应根据对重量、体积、经济性、基本可靠性与任务可靠性的权衡分析, 确定是否采用余度设计。
4.2.8 维修性
多旋翼无人机的维修性一般应满足以下要求:
a) 维修性指标可包括每飞行小时平均直接维修工时(DMMH/FH)、飞行前后检查时间、平均修复时间、平均维修间隔时间等,具体值一般由用户与研制方协商确定;
b) 多旋翼无人机及部件应便于拆卸、安装和更换;
c) 多旋翼无人机及部件应具有良好的可达性;
d) 在重要的分离和调整处,操纵线路、电缆和液压管路的连接接头应具有防错连接的措施;
e) 多旋翼无人机及部件应有明显的维修标记;
f) 发动机可拆卸部件,如火花塞、磁电机、汽化器等, 除卸下发动机罩外,不需拆除机上任何部件应能方便地进行检查、维护和更换。
4.2.9 安全性
4.2.9.1 概述
多旋翼无人机进行安全性设计时一般应满足以下原则:
a) 在多旋翼无人机系统研制过程中,应充分考虑采取的工作原理、使用方式、材料与器件的安全合理性,确保人员和设备安全;
b) 多旋翼无人机系统的安全性应从设计制造、质量控制、可靠性、维修性、人-机-环境系统工程、健康保障、经济性等方面因素综合协调,确保安全技术措施的实施;
c) 当安全性技术措施与其他因素发射矛盾时,应首先保证安全技术措施的落实;
d) 安全技术措施的保障途径优先次序为:最小风险设计;采用安全装置;采用报警装置与标志;制定专用规程和进行专门培训等。
4.2.9.2 防坠毁
遇到突发状况时,多旋翼无人机应能选择自主原路返航、自主直线返航、自主爬升返航、迫降等安全策略,优先级应可编辑,防止发生坠机事故。
在多旋翼无人机研制过程中,应持续进行坠机损伤评估,当坠机事故不可避免时,应能够将伤害降至最低。
4.2.9.3 安全余油/安全电量 (保护模式)
为使多旋翼无人机在飞行时,即使遇到某种异常情况,仍然能安全地降落,需要设定备用燃油量和/或动力电池电量。除另有规定外,安全余油可按下述方法之一计算:
a) 油动多旋翼无人机按内部燃油箱最大可用燃油量的 10%;
b) 按规定的任务构型,油动多旋翼无人机以巡航速度飞行 5min 所需燃油量;
c) 电动多旋翼无人机动力电池额定电量的 10%;
d) 按设计重量,电动多旋翼无人机在海平面以巡航速度飞行 3min 所需动力电池电量。
4.2.9.4 通信安全
多旋翼无人机无线通信设备的使用频率及安全性要求应符合国家相关政策规定和相关标准的要求。
对于用于电力巡线用途等需要在电磁环境下工作的多旋翼无人机,需考虑在复杂电磁条件下无线电通信抗干扰能力,提高在复杂电磁条件下完成通信保障任务的能力。
4.2.9.5 避障
多旋翼无人机可采用自动避障技术,确保无人机与障碍物距离小于规定安全距离时,能够避免与障碍碰撞。
4.2.9.6 防燃爆
在多旋翼无人机研制过程中,应避免使用易燃易爆材料,优先选用热强度刚度高、热膨胀系数小的材料。
多旋翼无人机用电池在制造过程中应建立并严格执行工艺要求,并在使用说明书应规定电池安全使用条件,以及违规操作可能产生的安全问题。
4.2.9.7 防物理伤害
在多旋翼无人机研制过程中,应考虑飞浆切割应力,减小飞浆人员伤害,并考虑机身边缘和落地应力,减小机体结构造成的人员伤害。
4.2.9.8 自检测
多旋翼无人机一般应具备自检功能,自检包括加电自检测、周期自检测和起动自检测三种。
4.2.10 运输性
多旋翼无人机在运输或快递过程中,应防止多旋翼无人机不受损伤。多旋翼无人机应考虑便携性,优先选择易拆卸、可伸缩或可折叠的结构连接方式。
4.2.11 人机交互
多旋翼无人机人机交互设计一般应满足以下要求:
a) 控制单元的设计应满足安全、高效、舒适的要求;
b) 控制单元设计应满足人机交互界面友好、匹配,人机功能分工合理的要求;
c) 帮助和提示信息应简明、清晰、易懂;
d) 操作应灵活、方便,自动化程度高,减轻长期操作的劳动强度。
4.2.12 互换性
具有相同标识的零件、部件、装配件和软件应能实现功能互换和物理互换。
4.2.13 接口
多旋翼无人机的接口包括控制单元接口、无人机平台接口、通信导航接口和任务载荷接口等, 应满足用户及专用标准的要求。
4.2.14 颜色与标记
4.2.14.1 概述
多旋翼无人机应利用涂装、灯光、声音等方式增强其醒目性,起到对周围物体进行警示的作用。
4.2.14.2 颜色
多旋翼无人机的外观涂装应满足用户或专用标准的规定。
4.2.14.3 标识
多旋翼无人机应标有产品的型号、名称或代号。
4.2.14.4 指示灯
多旋翼无人机应安装指示灯,除另有规定外,机头方向为红色,机尾方向为绿色。控制单元上应具有指示灯开关。
4.2.15 材料
应按现行有关标准选用材料。所选材料的强度、刚度、抗疲劳性、物理化学性能及电性能等应满足用户或专用标准的要求。当选用非标准材料时, 应经过鉴定证明其性能满足用户或专用标准的要求,方可选用。
材料的选用应考虑到维修中的互换、备料和代料。
4.2.16 标准件
应按照现行有关标准选用标准件。标准件(含紧固件)的类型、尺寸规格、器件应尽量少, 应优先在专用标准限定的范围内选用。
所有螺栓、螺钉、螺母连接应满足连接强度要求并有防松措施。
4.3 机体
4.3.1 概述
多旋翼无人机的机体主要包含机身、机臂、起落架和电池仓位等主要部件。多旋翼无人机机体一般应满足以下要求:
a) 应考虑各种状态下的过载系数与安全系数,包括:机动载荷、突风载荷、着陆载荷、起吊操作载荷等;
b) 在满足性能、强度、刚度和动力学要求的前提下, 应尽量简化设计,减少零部件、元器件品种、规格和数量,尽量采用标准元器件和零部件。
4.3.2 机身与机臂
4.3.2.1 材料
多旋翼无人机机身与机臂等结构部件材料的选择应与相应结构件的功能相适应,一般采用铝合金、镁合金、不锈钢等金属材料及相关工程塑胶材料, 以及一些高强度低密度的碳纤维、玻璃纤维等复合材料。
所选材料的强度、刚度、抗疲劳性、物理化学性能及电性能等应满足专用标准要求。
4.3.2.2 强度和刚度
应合理地选择多旋翼无人机机身与机臂结构承力型式、布置主要承力构件, 合理地确定多旋翼无人机载荷,选择合理的强度、刚度设计准则,以减轻机身的结构重量。
多旋翼无人机机身与机臂的强度、刚度应满足专用标准要求。
4.3.2.3 结构动力学
多旋翼无人机机身与机臂设计应采取必要措施以控制和降低机身结构振动水平。
4.3.3 起落装置
起落装置应满足以下要求:
a) 多旋翼无人机起落架应充分吸收在着陆时的撞击能量,减少撞击引起的过载;
b) 对于具有在地面起降能力的起落架应减少由于地面不平而引起的多旋翼无人机颠簸。
4.4 动力装置
4.4.1 电动动力装置
4.4.1.1 电源装置
4.4.1.1.1 概述
电源装置的电压、容量、能量、寿命、绝缘、使用环境、安全性、标识等要求应与多旋翼无人机总体性能要求相匹配,并满足相关标准或符合专用标准的要求。
4.4.1.1.2 锂离子电池
多旋翼无人机用锂离子电池一般应具备电量计算与指示功能、保护功能和提醒、记录功能。锂离子电池应通过 GB 31241、GB/T 35590 等标准或专用标准规定的过充、过放、过载、短路、反向充电、高温、低温等安全测试。
多旋翼无人机用锂离子电池表面应清洁,无明显变形,表面无针眼、磕碰、裂纹等。电池组表面应有产品标识,正负极端子及极性应有明显标记,便于连接;接头有防松措施,宜使用防误插接头。
多旋翼无人机用锂离子电池在震动、跌落、短路等发生时,不应出现泄露、破裂、起火、爆炸等现象。
4.4.1.1.3 燃料电池
多旋翼无人机用燃料电池系统一般应满足以下要求:
a) 燃料电池发电系统外表应清洁,无机械损伤,外观不应有裂纹、污迹及明显变形, 接口触点无锈蚀;
b) 燃料电池发电系统的通信接口、电源接口、用户接口等应有明确的标识, 反应物进出口应有明确标识,正、负极端子及极性应有明显标识,便于连接;
c) 燃料电池发电系统的使用环境应满足多旋翼无人机系统总体要求;
d) 在通讯信号正常传输的情况下,燃料电池发电系统自身或通过无人机的通信系统应能够和地面控制系统进行正常通信;在无人机和地面控制系统失去通信联系的情况下,燃料电池发电系统应能够继续为无人机提供电力,并执行预定方案;
e) 燃料电池发电系统的设计和制造应充分考虑在正常或非正常使用过程中可能遇到的各种故障和/或事故的安全风险,并能采取相应的处理措施加以避免。
4.4.1.2 电机
电机的电压、电流、功率、转矩、转向、效率、温度性能、环境适应性、电磁兼容性、噪声等要求按照相关行业标准,应与多旋翼无人机系统总体性能要求相匹配,或符合专用标准要求。
4.4.1.3 电机控制器
电机控制器一般应与多旋翼无人机系统总体性能要求相匹配,或符合专用标准要求。
电机控制器一般应支持的编程进行电池类型选择、低压保护和低压值设置。
4.4.1.4 螺旋桨
多旋翼无人机的螺旋桨应满足以下要求:
a) 应选择合适的翼型,尽量降低机身与桨叶下洗气流带来的力效损失。
b) 在经受物理冲击时,螺旋桨应能保证基本的坚固性;其强度、刚度应符合专用标准要求。
c) 应满足旋翼动力学设计要求:
1) 尽量降低桨叶在使用过程中的弯曲应力水平,提高桨叶的疲劳寿命;
2) 尽量降低多旋翼无人机振动水平;
3) 在使用过程中,旋翼不发生气动弹性不稳定现象;
4) 必要时应加装桨叶保护罩;
5) 螺旋桨与起落架、保护罩或机体静止部分应有一定的安全距离;
6) 正常的螺旋桨桨距操纵失灵不得引起螺旋桨危险的超转。
4.4.2 油动动力装置
4.4.2.1 发动机的选择和设计
应根据多旋翼无人机的使用要求,选择和设计发动机时应考虑转速特性、高度速度特性、能耗、重量限制、寿命、成本、最大迎面尺寸限制、全工况工作稳定性、起动性能、操纵性、发动机在多旋翼无人机上的安装位置、空间利用率及加速装置(如助推火箭)与发动机工作特性的匹配等因素。
选择燃油发动机作为主要动力装置时,燃油的消耗和流动会引起飞行器质心的变化, 应尽可能在布局上减小整机质心对燃料变化的敏感度。
4.4.2.2 发动机的安装与固定
发动机的安装、固定应符合多旋翼无人机总体设计要求;为便于检查、维修、安装、拆卸和更换,应具备可达性。应保证发动机在多旋翼无人机上工作时有伸缩的余地, 当发动机受热变形时,不能在多旋翼无人机结构中引起应力。同时也不能把发动机当成多旋翼无人机承力系统的一部分。
发动机在多旋翼无人机上的安装结构上应有良好的隔振装置,以使多旋翼无人机结构不受发动机振动的影响,尤其不能使发动机的振动频率与多旋翼无人机的自振频率接近,以免产生共振。
油箱在飞多旋翼无人机上的安装位置应确保燃油消耗引起的飞机重心变化在允许的范围内。
管路安装设计和管路、接头布置应符合相关标准或专用标准的要求。
4.4.2.3 进气系统
进气系统应使发动机的进气损失减到最小,并有足够的结构强度。
4.4.2.4 排气系统
排气系统包括排除废气所需的全部管道、通风道、总管和安装边连在一起的收集器以及必须的支架和连接器。一般应满足以下要求,或由专用标准确定:
a) 排气系统的连接和支承应在热膨胀时不会损坏发动机和排气系统。
b) 排气系统四周应有适当的间隙,以减少对附近结构的热影响。为此, 排气管装到无人机上时要考虑隔热和风冷却,使无人机机结构邻近部分温度在安全范围内。
c) 排气管喷口应安放得使喷气不能直接喷在无人机上的任何部分。如果不能避免,应采取必要措施。
d) 应避免因管路封闭不严密或其他原因使燃油或滑油落入排气管表面造成火灾。
e) 消声装置应满足发动机性能和专用标准要求。
4.4.2.5 燃油系统
燃油系统包括油箱、管路、油滤、阀门、必要的供油装置和燃油输送系统。燃油系统应符合 HB/Z 146有关要求或在专用标准中规定。一般应满足以下要求:
a) 燃油箱必须密封性好,不得渗漏。其强度和刚度由飞机总体设计统一考虑;
b) 确定油箱容量时,应考虑到允许的 3%的膨胀空间和 5%的余油;
c) 燃油箱装机前要进行水压试验和气密性试验;
d) 根据飞行高度的需要,可提供油箱通气增压系统;
e) 排气装置应防止油箱产生负压,在起飞、飞行、着陆时不应发生虹吸、溢出,能防水、防尘、保证密封。
4.4.2.6 动力控制系统
动力控制系统应使动力符合设计飞行状态的详细技术要求。油门指令接收装置、油门电控制装置的安装、调整应按专用标准在地面统调。
飞行中不受隔震装置正常工作变形导致发动机与机身相对运动引起油门开度的变化。
4.5 飞行控制与导航系统
4.5.1 概述
飞行控制与导航系统是多旋翼无人机的核心部件之一,通常由飞行控制器或飞行控制模块、飞行数据记录仪、故障/状态指示与告警、感知与避让、电源管理模块、以及惯性测量单元(IMU)、磁力计、气压计、GNSS 接收机等传感器组成。
多旋翼无人机飞行控制与导航系统一般应具备以下功能:
a) 故障/状态探测、指示与告警;
b) 飞行控制;
c) 飞行数据记录;
d) 导航;
e) 限飞;
f) 应急情况管理;
g) 感知与避让;
h) 飞行监管数据支持。
4.5.2 故障/状态监测、指示与告警
多旋翼无人机飞行控制与导航系统的故障/状态监测、指示与告警一般应满足以下要求:
a) 飞行控制与导航系统应具有上电自检功能,以监测每次上电后,系统的运行状态、故障状态和不利的运行环境。
b) 飞行控制与导航系统应具有起飞状态诊断功能,能够自动诊断系统运行状态是否满足起飞条件,当起飞状态不满足规定的起飞条件时,系统能够自动地限制无人机起飞。
c) 飞行控制与导航系统应具有实时故障/状态监测功能。
d) 需要监测的飞行控制与导航系统运行参数、运行状态和故障应至少包括,但不限于:
1) 当前飞行模式类型;
2) 位置状态;
3) 飞行状态;
4) 智能电池电量或非智能电池电压;
5) 飞行数据:包括高度、距离、位置、姿态角、速度、航向等;
6) 返航点;
7) 姿态角的控制量;
8) 摇杆控制模式;
9) 固件版本;
10) 硬件 ID 信息;
11) 功能的可用性和完整性;
12) 其他非飞行控制与导航系统所推送的运行状态与故障信息;
13) 其他可能影响安全运行或操作人员所必需的参数。
e) 对于操作人员所必需的系统状态和故障信息,飞行控制与导航系统应提供有效的方法或措施,向操作人员及时、准确和完整地提供指示或告警信息,将潜在的危险减少到最低。
f) 对于每个产品型号,需要通过有效的测试与验证方法,来验证故障/状态探测、指示与告警功能的正确性。
4.5.3 飞行控制
多旋翼无人机飞行控制与导航系统的飞行控制一般应满足以下要求:
a) 在规定的环境和规定的运行条件下,飞行控制系统能够按照规定的指令对飞行器姿态、航向、速度、高度进行持续而稳定的控制;
b) 飞行控制系统应至少具有位置控制模式和姿态控制模式;
c) 飞行控制系统应具有增稳功能;
d) 当无控制指令输入给飞行控制系统或控制指令为零时,飞行控制系统应能够使飞行器自动而快速地进入和保持空中悬停(位置飞行模式)或将飞行器的姿态始终保持在一个稳定而安全的水平状态(姿态飞行模式);
e) 当由于异常情况而使飞行器姿态角瞬间过大时,飞行控制系统应能够使飞行器及时地自动恢复到空中悬停状态或者其他可安全飞行状态;
f) 在规定的风速范围内,飞行控制系统应能够确保飞行器具有空中悬停、保持水平状态和持续安全飞行与着陆的能力;
g) 飞行控制系统应支持操作人员由于旋翼类型、操作方式、飞行器重量与重心、安装位置等情况的不同,而对相应的飞行参数和飞控参数进行更改和设置;
h) 当飞行控制系统为多冗余系统时,应采取有效的措施对冗余系统/模块的完整性和可用性进行实时监控,当冗余系统/模块之间切换时,飞行器性能和飞行状态不应存在明显的变化。
4.5.4 飞行数据记录
多旋翼无人机飞行控制与导航系统的飞行数据记录一般应满足以下要求:
a) 飞行控制与导航系统应具有实时飞行数据记录功能;飞行数据记录仪应能够正确完整地记录飞行数据信息;
b) 在任何规定工作状态下,应至少具有完整记录最近 5 次飞行数据的能力,并具有防篡改和防删除的能力;
c) 在任何规定的运行状态和环境条件下,飞行数据应能够正确完整地被解析和读取,以支持数据分析和事故调查。
4.5.5 导航
多旋翼无人机飞行控制与导航系统的导航一般应满足以下要求:
a) 导航系统应能够提供实时而准确的高度、航向、垂直速度、水平速度(视觉功能可用或 GNSS信号良好)、姿态角、角速度、转 YAW 速度、航向、距离(视觉功能可用或 GNSS 信号良好)、位置(GNSS 信号良好);
b) 导航系统应具有 IMU 和磁力计校准功能,以支持每次飞行时 IMU 与磁力计的精度和准确性均在规定的范围内;
c) 导航系统应具有航向补偿功能;
d) 在规定的运行状态和环境条件下,飞行管理与自动飞行系统应能够自动而准确地引导飞行器按照预定的航路飞行,并完成期望的任务;
e) 当飞机处于自动飞行状态时,在指令与控制链路完好的情况下,应向操作人员提供有效的措施来及时处理潜在的异常情况和终止自动飞行状态;
f) 应提供可靠有效的措施和方法,来防止恶意更改飞行控制和导航系统所使用的飞行数据与信息;
g) 当自动飞行过程中遇到不利情况、从而导致无法完成自动飞行计划和任务时, 飞行控制与导航系统应提供有效的措施使飞机转换到一种安全运行状态,并及时向操作人员提供告警信息,以将潜在的危险减少到最低。
4.5.6 限飞
多旋翼无人机飞行控制与导航系统的限飞一般应满足以下要求:
a) 根据相关法规和政策,飞行控制与导航系统应具有限高限远限速功能,以防止飞机意外进入融合空域或超视距运行。
b) 根据相关法规和政策,飞行控制与导航系统应具有区域限飞功能,以防止飞行器靠近和进入高风险区域或特殊区域,如机场、核电站、国境线、城市等人口聚集区等:
1) 区域限飞包括机场限飞和特殊区域限飞。机场限飞应满足民航部门的相关规定, 特殊区域限飞应满足国家和地方相关部门的规定。
2) 区域限飞应具有临时限飞区管理功能。
3) 应采取可靠有效的信息安全措施,以防止恶意或非法更改区域限飞功能。
4) 应具有限飞数据库定期强制适用性验证与更新功能。
5) 当飞行器达到限飞边界或已进入限飞区域后,应提供明确清晰的提示或警告信息给操作人员。
4.5.7 紧急情况管理
飞行控制与导航系统一般应具备低电量/电压自动返航、严重低电量/电压自动降落、失控自动返航、智能一键返航功能。
4.5.8 感知与避让
若飞行控制与导航系统支持飞行器在有人区域及其附近飞行,应具有日间飞行或良好光照条件下的感知与避让能力,否则应采取有效的风险控制方法,以将与生物、障碍物和其他无人机碰撞的可能性减少到最低。
4.5.9 安装与调试
对于独立的飞行控制与导航系统,应向操作人员或用户提供安装和调试工具,以支持用户根据安装位置、机架类型、飞行器重量、电池类型、操作方式等情况的不同,对系统进行调试。
4.5.10 飞行监管数据支持
飞行控制与导航系统的监测与记录数据应涵盖有关部门无人机监管所要求的数据和信息,并支持无人机获取飞行监管数据,并按照规定的方式提交给无人机监管部门。
4.6 任务载荷
4.6.1 概述
任务载荷应根据多旋翼无人机的使用用途而配置。任务载荷的重量、尺寸、功耗、接口、通用质量特性等应满足多旋翼无人机的总体要求。
4.6.2 光电类任务载荷
光电类任务载荷一般应满足以下要求:
a) 光电类任务载荷的分辨率和单次成像时间应满足用户或专用标准的要求;
b) 安装机械减震装置时,应考虑该装置会改变任务载荷与机体的相对位置关系导致精度下降;
c) 安装光学减震装置时,应考虑该装置会改变光路导致传感器组件与机体的相对位置关系导致精度下降;
d) 光电类任务载荷可通过图像算法缓解图像因震动等原因产生的畸变;
e) 光电类任务载荷的工作范围应满足伺服机构的角度限制及角加速度限制的要求;
f) 当有多套定位/测量系统与光电类任务载荷共同工作时,应考虑安装导致的误差;
g) 光电任务载荷的工作范围处于大气窗口范围内,应考虑无人机本身的烟气,灯光,起落架位置等;
h) 光电类任务载荷处于外露状态下时,应考虑收放装置,保护装置或预设的保护位置。
4.6.3 雷达类任务载荷
雷达类任务载荷一般应满足以下要求:
a) 雷达的工作频率、信号捕获时间应满足用户或专用标准的要求;
b) 应避免雷达整流罩或涂层对雷达工作产生影响;
c) 应避免多旋翼无人机内部或外部电子设备应对雷达工作产生影响。
4.6.4 信息类任务载荷
信息类任务载荷一般应满足以下要求:
a) 信息类任务载荷的天线特征应满足用户或专用标准的要求;
b) 应避免多旋翼无人机姿态变化对信息类任务载荷工作的影响;
c) 应避免数据链等电子设备对信息类任务载荷工作的影响;
d) 应避免机体、建筑物、地形等对于信息类任务载荷的影响。
4.6.5 任务载荷接口
多旋翼无人机任务载荷的机械接口宜具备快速拆装功能。多旋翼无人机任务载荷的电气接口一般应满足以下要求:
a) 宜具备热插拔功能;
b) 应标注电压范围;
c) 信号传输带宽;
d) 燃油相关挂载要有火花防止机制;
e) 功率负载需要有灭弧电路。
4.7 数据链
4.7.1 概述
数据链是用于多旋翼无人机遥控、遥测、跟踪定位和任务载荷信息传输的数据终端和数据通信规程所建立的数据通信网络。数据链的性能一般包括通信频率、作用距离、信道配置、数据速率、误码率、传输时延、抗干扰能力、跟踪定位、保密性。
4.7.2 功能
数据链一般应具备以下功能:
a) 无人机飞行状态和机载设备工作状态的遥控;
b) 无人机飞行参数和机载设备工作状态参数的遥测;
c) 无人机的跟踪定位;
d) 无人机任务载荷信息的传输。
4.7.3 性能
4.7.3.1 通信频率
数据链的工作频率应符合频谱管理的有关规定。
4.7.3.2 作用距离
应根据多旋翼无人机系统的任务、活动半径的需求和通用化原则确定数据链的作用距离指标。数据链的作用距离应满足用户或专用标准的要求。
4.7.3.3 信道配置
数据链信道配置项目包括工作频段、工作方式、波道间隔和中心频点。
4.7.3.4 数据速率
4.7.3.4.1 遥控/遥测数据速率
数据速率包括遥控数据速率(上行)、遥测数据速率(下行)、任务载荷数据速率(下行)三种。除另有规定外,遥控数据速率和遥测数据速率应满足以下要求:
a) 码速率为 3.2×2N kb/s,其中 N 为取值为 0-6 的正整数;
b) 常用的码速率为 12.8kb/s 和 25.6kb/s。
4.7.3.4.2 任务载荷数据速率
除另有规定外,任务载荷数据速率应满足以下要求:
a) 码速率为 256×2N kb/s,其中 N 为取值 0-10 的正整数;
b) 常用的码速率为 256kb/s、512kb/s、2048kb/s、8192kb/s、32.768Mb/s、65.536Mb/s。
4.7.3.5 误码率
除另有规定外,数据链的误码率不大于 1×10-5。
4.7.3.6 传输时延
传输时延(响应时间)为处理时延和无线电波时延之和。除另有规定外, 数据链的传输时延应按以下要求选择:
a) 上行传输时延为 100~300ms;
b) 下行传输时延为 100~400ms。
4.7.3.7 抗干扰
应根据任务性质和链路信道条件等因素,分别确定上行链路、下行链路的抗干扰方式及处理增益等要求。除另有规定外,数据链抗干扰应满足以下要求:
a) 数据链一般采用信道编码,编码处理增益为 3dB~5dB;
b) 扩频处理增益一般不低于 10dB。
4.7.3.8 保密性
控制单元与多旋翼无人机之间的数据传输一般不需要加密传输。需要加密传输的应根据任务性质和链路类型等因素,确定上下行链路的密码体制和密钥量等要求。
4.7.3.9 跟踪定位
无线电跟踪定位通常采用极坐标测量体制。极坐标测量体制可分为雷达应答式(脉冲体制)和连续波体制。除另有规定外,无线电跟踪定位一般应满足以下要求:
a) 跟踪方式:俯仰角一般采用手动跟踪或数字引导跟踪方式,必要时可采用自动跟踪方式;方位角一般应具有手动跟踪、数字引导跟踪方式,必要时可采用自动跟踪方式;
b) 跟踪范围:俯仰角为-3˚~85˚,方位角为 0˚~360˚ ;
c) 方位误差:测量均方差一般小于 1˚;不具备跟踪测角功能的方位测量误差不作要求;
d) 距离误差:数据链距离测量均方差一般不高于 50m。
4.8 控制单元
4.8.1 概述
控制单元是多旋翼无人机的重要组成部分,一般包括飞行操纵与管理、综合显示、地图与飞行航迹显示、任务规划、测控数据实时处理与记录回放、信息处理与通信等装置, 其内容应根据无人机的用途需要来配置。
控制单元一般应满足下列概述:
a) 控制单元应加装身份识别标识,身份标识的编码规则应符合国家相关法规规定和相关标准的要求;
b) 控制单元应具能在一定的高温、低温和电磁环境下正常工作,并具备一定的防水、防砂尘能力;
c) 设计接口时应考虑检测外部输入或输出设备的失效,预先确定数据传输信息的格式和内容,校验传输数据类型及信息的正确性,保证发生失效时能恢复到安全状态;
d) 操作界面的设置与工作环境的设计应充分运用人机工程学的设计准则和原理,要求人与设备在操作、使用、维修等方面达到最佳配置;
e) 供电系统一般采用直流或交流供电两种接口,应能保证控制单元的持续工作的时间大于无人机的续航时间;
f) 当发生动力电池剩余电量(剩余油量)不足、导航信号失锁、通信中断、飞行数据误差超限、无人机失控等飞行故障状态或任务设备故障状态时,控制单元应能进行声、光报警, 以提醒操纵人员关注;必要时,应能自动锁定无人机,禁止飞行;
g) 当无人机与控制单元通信中断时间超过预设安全阈值时,应能立即执行预设的安全动作;
h) 由多台控制单元单元控制的无人机,控制单元之间可进行控制权切换;
i) 由一台控制单元控制多架无人机,控制单元可自由切换对每架无人机的控制权限。
4.8.2 飞行操纵与管理
飞行操纵与管理装置主要完成起飞前无人机测试和功能检查,无人机起飞、飞行、执行任务和着陆等过程的操纵控制,飞行状态监视,工作方式切换,故障诊断与处理等。
飞行操纵与管理装置一般应满足下列要求:
a) 飞行操纵与管理装置应注意人机工程和操纵使用性能,包括操作方便性和舒适性、按键位置合理性等;
b) 对于影响飞行任务完成的操作键,如电源开关、返航及自动起飞、降落等, 应使用复合指令防止误操作,并设置明显提示。
4.8.3 综合显示
综合显示装置用于显示飞行参数、任务参数和数据链参数, 为操纵员监控无人机飞行和任务设备状态,进行分析综合和判断处理提供依据。综合显示装置一般应满足下列要求:
a) 飞行参数应显示无人机的飞行高度、飞行速度、航向、飞行航迹坐标、飞行姿态、剩余电量(剩余油量)、飞行时间等飞行状态;
b) 任务参数应显示任务设备工作状态;
c) 数据链参数应显示数据链的工作状态;
d) 综合显示的数据尽量以图形和数字显示,显示做到综合化,形象化和实用化,以减轻操纵人员的分析、综合和判断负担;
e) 在太阳直射条件下,显示器应能正常显示且清晰。
4.8.4 地图与飞行航迹显示
地图与飞行航迹显示装置用于地图显示和导航控制功能,主要包括地图自动漫游、地图比例尺切换、飞行航迹在地图上实时显示、无人机预定飞行航迹与实时飞行航迹同步显示、导航指令与参数的输入与发送、相关坐标计算与转换、地图数据库管理等。地图与航迹显示装置一般应满足下列要求:
a) 为适应地图数据的处理与实时显示,地图与飞行航迹显示装置采用的计算机(或智能手机)硬件和软件应满足要求;
b) 地图航迹显示应平滑实实时、导航指令与参数的输入界面及其他控制软面板设计应易于人工操纵。
4.8.5 任务规划
控制单元应具备的功能包括:任务计划的自动或人工生成,任务计划的编辑与输出,多条任务航线的预设,飞行高度与速度的更改,航点信息与航线在地图上的设置、更改及实时显示等。任务规划装置一般应满足下列要求:
a) 设计时要充分考虑安全性、保密性和扩展性。可设计为多种界面模式, 对不同级别人员允许进入不同的模式,访问及修改权限应严格限制。
b) 任务规划数据格式与内容应满足通用化、标准化要求。
c) 任务规划结果应进行合理性检验,并可进行预飞行仿真。
4.8.6 数据实时处理与记录回放
数据实时处理与记录回放装置的主要功能:各路遥控数据流组帧编码与定时发送,各种测控数据(包括飞行、任务、导航、无线电测控与信息传输等数据)实时接收并完成实时处理与计算,向其他非实时处理计算机传送测控数据及数据处理结果,接收记录回放控制指令分别完成记录/回放功能,完成系统飞行参数的零位校对及预置功能,具有预飞行仿真模拟功能(该功能可裁剪)等。
数据实时处理与记录回放装置一般应满足下列要求:
a) 接口双向通信及数据处理要严格满足系统实时性要求;
b) 对各数据接口通讯协议的尽量通用化、标准化;
c) 数据记录应完整,不能出现丢帧现象;
d) 数据回放须能按指定时间为起点进行回放,并具有快慢、前进后退等回放功能选择。
4.8.7 通信
控制单元的通信装置应具备的主要功能:信道管理,天线控制,频点/带宽选择,功率/增益控制。控制单元的通信装置一般应满足下列要求:
a) 其选择应充分考虑安全性、保密性;
b) 情报传输与通信设备接口与数据编码格式应满足用户或专用标准要求;
c) 通信设备的工作频率应与多旋翼无人机所使用的频率电磁兼容;
d) 通信设备的通信距离应满足使用要求。
4.8.8 任务操纵与管理
任务操纵与管理装置应能够接受任务、上传任务、获取任务信息、存储任务信息、处理任务信息(可剪裁)。任务操纵与管理装置的选择应考虑通用性标准产品和格式,一般应符合下列要求:
a) 信息处理与通信设备接口与数据编码格式要满足专用标准要求;
b) 应能与无人机系统兼容工作。
4.9 随机资料
多旋翼无人机应附带如下文件:
a) 产品合格证;
b) 备附件清单;
c) 使用说明书。
4.10 包装、运输及贮存
多旋翼无人机应满足贮存、装箱和运输要求,具体应满足以下要求:
a) 应根据产品体积大小,选用符合标准规格的包装箱,包装箱应坚固、密封;
b) 包装箱上应有生产企业名称、产品型号、产品名称、数量、生产日期、质量及储运要求;
c) 多旋翼无人机包装箱外表面应有提示性或警告性的标志,标明使用方法或警示语;
d) 多旋翼无人机包装箱外表面应按 GB 2893 和 GB 2894 的规定涂安全色、安全标识带,涂写“安全合法飞行”“严禁用于非法活动”醒目警示语。
5 试验验证
5.1 概述
应根据不同使用用途多旋翼无人机的要求,进行地面试验和飞行试验,验证多旋翼无人机的功能和性能是否满足用户和第 4 章的要求。
5.2 试验目的
试验目的如下:
a) 考核多旋翼无人机及部件的性能指标是否满足设计要求;
b) 考核多旋翼无人机工作的稳定性、安全性和可靠性;
c) 评测多旋翼无人机操作使用、维护保养等要求;
d) 根据试验结果综合评定多旋翼无人机,并做出相应的试验报告和结论;
e) 提出改进设计和是否进行补充试验的建议。
5.3 试验类别
试验类别如下:
a) 型式试验:型式试验是为了验证多旋翼无人机能否满足产品规范的全部要求所进行的试验。型式试验一般在产品设计定型、生产定型或转产时进行, 但在产品的主要设计、工艺及材料有重大改变而影响产品的重要性能,使原来的鉴定结论不再有效时,也应进行型式试验。
b) 出厂检验:出厂检验是指研制单位在多旋翼无人机出厂之前为保证出货产品满足用户品质要求所进行的检验,经检验合格的产品才能予以放行出厂。出厂检验一般采用抽样检验的方式。
5.4 合格判据
合格判据如下:
a) 型式试验:多旋翼无人机按规定的项目进行试验,全部满足要求时,判定该产品型式试验通过。若其中任一试验项目不合格时,在找出缺陷原因并采取有效纠正措施后,再次提交试验。
b) 出厂试验:多旋翼无人机按规定的项目进行检验,全部满足要求时,判定该产品检验合格。若其中任一检验项目不合格时,则应暂停成品的检验与交付,在找出缺陷原因并采取有效纠正措施后,重新进行加倍抽样检验。
5.5 试验项目
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