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固定翼无人机是指由动力装置产生前进的推力或拉力，由机身固定的机翼产生升力，在大气层内飞行的重于空气的无人机，属于航空器范畴。航空器是指在大气层内飞行的飞行器，在大气层外飞行的属于航天器。相对于旋翼无人机类，固定翼无人机的显著特点是载荷大、续航时间长、航程远、飞行速度快、飞行高度高，但起降受场地限制、无法悬停。
定义虽然简单，但作为发展与应用最为成熟和稳定的机型，固定翼无人机系统同样包括在天上飞行的无人飞行器以及与之配套的地面控制系统、构成天地回路的数据链系统、任务载荷系统等。在军事应用领域，不同的固定翼无人机系统担负的任务不同，其大小、质量、复杂程度等也各不相同，但就其基本组成来说，一般可分为“无人飞机”和“地面站”两个部分，供应订货的配套往往以“几架飞机和一个地面站”为一个单位，如“3机1站”“6机1站”等。在民用领域，出于成本考虑，多采用单机单站配套，即一架飞机配套一个地面站。
RQ-4“全球鹰”大型高空长航时无人驾驶侦察机由美国诺斯罗普·格鲁门公司研制，是无人机作为高空持久性先进概念技术验证（ACTD）计划的一部分。其具有超强的留空飞行能力、全天候的侦察监视能力和高精度的实时传输能力等，被认为是美国乃至全世界技术最先进的无人机。
（1）飞行平台
“全球鹰”的飞行平台如图1-10所示，可分为RQ-4A和RQ-4B两种型号。 RQ-4B是RQ-4A的升级型，配置稍作修改，性能更加先进。目前，“全球鹰”共有布洛克10、20、30、40型4个批次。其中，RQ-4A为布洛克10型1个批次，RQ-4B分布洛克20、30、40型3个批次。
图1-10 “全球鹰”的飞行平台
①布洛克10型。
机长13.53 m，翼展35.42 m，机高4.64 m，最大质量12 130 kg，净质量6 710 kg，飞行高度19 800 m，航程22 236 km，最大速度635 km / h，最大续航时间36 h，滞空时间24 h。机上装备基本型光电与红外传感器和基本型多模式合成孔径雷达，有效载荷907 kg，用于执行图像情报搜集任务。
②布洛克20型。
机体重新设计，机身加长和加固，机长14.50 m，翼展39.90 m，机翼下增加两处挂点，最大质量14 630 kg，空重12.16 t，飞行高度18 300 m，航程22 780 km，最大续航时间41 h，滞空时间24 h，有效载荷1 360 kg。该型机装备的增强型综合传感器设备（EISS），包括远程光电、红外传感器、合成孔径雷达系统、信号和电子情报系统、地面活动目标指示器等，能同时执行信号和图像情报任务，具备更强的作战性能。
③布洛克30型。
布洛克30型分为I型和M型，分别为执行图像情报和多情报任务的机型。机翼长45.7 m，装置大功率发动机，可携载1 360 kg重的传感器和通用系统等有效载荷。机载系统包括增强型综合传感器设备（EISS）和新一代信号情报传感器“机载信号情报载荷（ASIP）”。 EISS对原有光电/红外传感器进行了改进。 ASIP可对雷达和其他不同类型的电子及通信信号进行探测、定位和识别，用于远距离侦察、定位、识别等，采用开放式系统和可缩放结构，易实现与未来传感器的整合。
④布洛克40型。
布洛克40型装备了全天候“多平台雷达技术嵌入项目（MP-RTIP）”雷达，并装置辅助动力系统，以提升空中重新启动能力。 MP-RTIP是一种模块化高级“有源主动式电子扫描阵列雷达（AESA）”系统，专为地面活动目标指示器配备，装有高清晰成像装置，使“全球鹰”无人机能够更加实时提供侦察情况，为美空军提供更强的情报、监视和侦察能力，特别是广域监视侦察能力，使作战部队更加快捷地拥有前所未有的探测、跟踪、识别静止和移动目标及巡航导弹的能力。
（2）机载任务设备
①合成孔径雷达（SAR）。
机上装有1.2 m直径天线，能穿透云雨等障碍，连续监视运动中的目标。使用频段：X波段，带宽：600 MHz，最大输出功率：3.5 kW，分辨率：20 ~ 200 km /10 m。该雷达获取的条幅式侦察照片可精确到1 m，定点侦察照片可精确到0.30 m。采取广域搜索方式，可进行大范围雷达搜索，目标定位的圆误差概率最小可达20 m。对以20 ~ 200 km / h行驶的地面移动目标，可精确到7 km。如图1-11所示为“全球鹰”SAR雷达侦察示意图。
图1-11 “全球鹰”SAR侦察示意图
②多平台机载监视雷达。
布洛克40型“全球鹰”装载的MP-RTIP机载监视雷达，是一种可调的模块式、单元化、伸缩式、双向有源电子扫描阵列雷达。它们被装配成组件后插入天线中，尽管天线静止不动，其波束能以电子方式进行扫描，使波束运动比机械扫描系统快得多，提高了雷达的搜索、多目标跟踪和广域监视能力。
③基本型传感器系统。
基本型传感器系统包括1部光电传感器（光电照相设备，EO）和1部红外传感器（红外侦察设备，IR）。“全球鹰”一次任务中，可提供7.4万km 2 范围内的光电/红外图像。
④信号情报搜集设备。
从布洛克30型开始，“全球鹰”传感器系统增加了机载信号情报任务载荷（ASIP）。 ASIP项目始于2003年，是美国空军升级“全球鹰”无人机情报、监视与侦察能力计划的一部分，用于从至少18 300 km高空探测雷达和其他电子辐射源，提供对电子信号的自动搜索、探测、识别、报告和定位能力，其目标是开发和集成高波段电子情报和低波段通信情报系统。
（3）数据链路
“全球鹰”无人机的数据链系统主要包括UHF波段的视距无线电通信和X波段CDL视距数据链，UHF波段和Ku波段的卫星通信链路（超视距）。 INMARSAT卫星作为备用的指挥控制链。“全球鹰”无人机系统的测控与信息传输系统体系构架如图1-12所示。
图1-12 “全球鹰”无人机系统的测控与信息传输系统体系构架
①CDL。
C DL是一种全双工、抗干扰、宽带、点对点通信数据链，工作于X波段或Ku波段。它是1991年美国国防部开始发展的通用数据链，广泛用作无人机、侦察机等与地面控制站之间传输图像及情报信息的标准链路，具有防窃听、防干扰以及防拦截等功能。
C DL数据链系统包括地面端及机载端两个部分，其中，地面站通常配制成双波段工作，而机载端配制成单波段工作。 CDL基于通用的信号波形格式，支持高速率的数据传输，提供标准化的上行命令链路和下行链路服务。“全球鹰”的上行命令链路采用扩频技术，通常以0.2 ~ 2 Mb / s的速度上传地面站对无人机的指挥与控制指令，以10 ~ 274 Mb / s的速度接收“全球鹰”下传信息。
②Ku波段商业卫星通信数据链。
卫星通信系统具有通信容量大、覆盖区域大、通信距离远、抗干扰能力强、实时性强以及与距离无关等显著优点，近年来在无人机系统上大量装备使用。通常用的卫星波段是C波段（4 ~ 8 GHz）、Ku波段（10 ~ 18 GHz）和Ka波段（18 ~ 31 GHz）。“全球鹰”采用Ku波段商业卫星数据链进行指挥与控制操作，以及机载传感器信息的下行传输。但由于Ku波段商业卫星通信系统覆盖的范围有限，包括海洋、内陆一些地区不可用，因此，“全球鹰”用该卫星服务波段工作面临着一定的风险。
③UHF通信数据链。
UHF属于超短波通信高频波段，波段范围300 ~ 3 000 MHz，其工作波段远远超过大气电离层所能反射的最大可用波段，不能用天波通信；而其沿地面衰减极快，地波的传输距离有限，主要依靠直线波进行视距通信。 UHF在军事应用上具有信号穿透性强、信道稳定不易受干扰、通信质量好、接收终端轻巧、通过中继可实现全球覆盖等优点。“全球鹰”以视距与卫星中继的方式使用UHF通信数据链。
④L波段INMARSAT通信数据链。
INMARSAT系统是由国际海事卫星组织管理的全球商用卫星移动通信系统，主要为海洋船只提供全球海事卫星通信服务和必要的海难安全呼救通道。最新一代INMARSAT系统的空间段由4颗卫星组成，分别覆盖太平洋、印度洋、大西洋东区和西区。其L波段的工作频率上行为1.636 ~ 1.643 GHz，下行为1.535 ~ 1.542 GHz。“全球鹰”主要用INMARSAT系统作为指挥控制备用通信数据链。
（4）地面控制站
“全球鹰”无人机的地面系统主要对无人机平台及机载任务设备进行指挥控制，包括平台的发射与回收、平台的飞行控制、机载任务设备的控制、任务规划、数据处理分发、通信管理等功能。完整的地面站系统可以空运（由3架C-5、C-17或C-141运输机），在24 h内实现重新部署。该地面站的基本型结构由RD-2A任务控制单元（ MCE）和RD-2B发射与回收单元（LRE）组成。
①任务控制单元（MCE）。
MCE是一个嵌入式计算机控制台，由5个工作站组成，分别是无人机操作员工作站（AVOS）、通信控制工作站（CCS）、任务指挥员工作站（MCS）、任务规划工作站（MPS）及传感器数据和处理工作站（SDPS），如图1-13所示。
无人机操作员工作站（AVOS）负责对无人机飞行阶段的指挥控制，包括无人机飞行阶段程序的改变，并且承担任务管理单元与空中交通管制当局进行联系的任务。
通信控制工作站（CCS）由通信专业人员操作，负责管理系统所有的通信链路，监视和维护这些链路正常的工作状态等。
任务指挥员工作站（MCS）是一个可选的工作站。
图1-13 “全球鹰”任务控制单元及工作站内景
任务规划工作站（MPS）为无人机生成一个完整的任务规划，包括航路计划、传感器计划、通信计划和分发计划。无人机平台升空后，一般都是按照预先制订的任务计划飞行。在任务执行过程中，任务规划工作站可以进行动态的任务更新以确保机载任务与突发任务保持一致。任务更新的内容涵盖单张图片的传感器重规划，包括飞行计划、传感器计划以及分发计划的整个任务的重规划。
传感器数据和处理工作站（SDPS）负责分析无人机机载传感器输出的信息，监视传感器的工作状态，对接收到的目标图像进行处理、存储和分发。该工作站可以通过分析传感器的图像，检查传感器的工作性能，还可以选择目标图像进行快速评估。一般情况下，SAR图像被直接传送到分发网中，而EO/ IR图像要经过任务控制单元的处理器进行镶嵌后才能显示和分发。在接收与分发之间的总处理时间一般不大于30 s。
②发射回收单元（LRE）。
如图1-14所示，LRE的具体任务包括发布“全球鹰”的飞行任务计划；放飞、回收、操控往返目标区域的“全球鹰”；与当地及途中交通管制设施协调，向任务控制单元交接无人机控制工作；维修“全球鹰”机载；配合地面支援设施。它使用常规硬件与软件，可分辨机上各子系统的工作状况，可接收任务控制单元发出的任务计划并加载至无人机。在飞行控制方面，LRE能提供高精度差分GPS校正，为“全球鹰”的起降提供高精度导航。精密编码GPS可辅助惯性导航，通过机载红外摄像系统接收实时影像信息，实现态势感知。
图1-14 “全球鹰”的发射与回收单元
“捕食者”无人机是美国通用原子能航空公司（GA-ASI）在其“纳蚊”750无人机的基础上为美国空军研制的中空长航时无人驾驶飞机，主要用于小区域或山谷地区的侦察监视工作，可为特种部队提供详细的战场情报。该机最初的任务主要是侦察，美国空军编号为RQ-1，分为A、B两个型号，如图1-15所示。
图1-15 飞行中的“捕食者”RQ-1A/ B
RQ-1A采用圆弧形设计，V形垂直尾翼以及可收起的起落架。它使用碳纤维环氧树脂机身，不但减轻了起飞质量，还使雷达回波大为减少；动力装置采用了1台81 hp（1 hp = 735.499 W）的罗特克斯（Rotax）912四冲程发动机，具有出色的飞行性能，发动机噪声低，具有一定的隐身性能，不易被主动式传感器测定和跟踪。每套RQ-1A“捕食者”系统包括4架“捕食者”无人侦察机（其机载装备包括4套光电/红外探测系统、3部合成孔径雷达）,1个地面站，1套卫星通信系统以及有关配套设备，机组人员28人，包括6名无人机操作员、12名传感器操作/分析员、4名“特洛伊精神”视频分发系统操作员和6名维修人员。其主要战技指标为：翼展14.85 m，翼面积11.45 m 2 ，机长8.13 m，机高2.21 m，螺旋桨直径1.73 m，空机重350 kg，燃油质量295 kg，最大机载设备204 kg，最大起飞质量约1 020 kg，最大平飞速度204 km / h，待机速度111 ~130 km / h，升限7 925 m，作战半径3 704 km，起飞/着陆滑跑距离约610 m，最大续航时间40 h。
RQ-1B是RQ-1A的改进型，主要的改进包括装备了马力更大的罗特克斯914涡轮增压发动机，飞行速度和飞行高度都有所提高，具有快速到达战场、提供侦察和目标指示的能力；拆除了原机上的1台摄像机，增加了1台外挂式的雷锡恩AN/ AAS-52多光谱光电和红外感应定位瞄准系统及激光指示器；加装了J频道卫星通信装置；在地面控制站上加装了美国空军任务支援系统（AirForce Mission Support System,AFMSS）；地面控制站通过J波段可同时控制两架RQ-1B“捕食者”独立执行任务；进一步增强了飞机的可靠性和稳定性。
图1-16 ；携带两枚“海尔法”导弹的MQ-1“捕食者”
2001年2月，美国空军为RQ-1无人机加装了激光瞄准器和“海尔法”导弹发射架，使其具有了对地攻击能力，并由此在性能和任务使命上发生了质的变化。2002年2月，美国空军正式将该机编号改为MQ-1（M代表多任务），如图1-16所示。美国空军现有12套MQ-1“捕食者”系统，分为3个中队。每套系统由4架“捕食者”无人机、1个地面站、1部RQ-1U或RQ-1W卫星通信终端和55名工作人员组成，驻地设在内华达州的耐利斯空军基地。前线的MQ-1捕食者中队如图1-17所示。
图1-17 前线的MQ-1全家福
图1-18 MQ-9A“捕食者B”无人机
2003年10月，MQ-1“捕食者”的加大型——“捕食者B”首飞成功，绰号“狩猎者”，型号为MQ-9A，如图1-18所示。该系统采用涡桨发动机，增大了飞机尺寸，垂尾由倒V形改为V形，改善了飞行高度、速度、任务载荷和航程等性能，可以在13 000 ~ 15 850 m的高度飞行。MQ-9A的研制始于1998年，最初设想用于大气探测与科学研究。然而，“9·11”事件使其命运发生了根本性变化。目前，该系统可装备14枚“海尔法”空对地反坦克导弹或227 kg的GBU-12“宝石路”Ⅱ激光制导炸弹，其对地攻击能力已经不亚于一架有人驾驶攻击机。值得关注的是，“捕食者B”的改进型——“牵牛星”高空长航时无人机正在研制当中，其目的是为美国NASA的环境研究和传感器技术计划（ERAST）提供服务。翼展增加到26 m，设计飞行高度15 200 m，续航时间可达44 h。
“捕食者”的改进仍未停止。以基本型为例，简要说明其系统组成。
（1）机体结构
“捕食者”无人机机体采用细长近似半圆柱形机身，头部为半球形，中部有一对展弦比很大的梯形下单机翼，采用低雷诺数翼型使其具有优越的气动性能，机翼控制面包括后缘外侧副翼和后缘2 /3翼展内侧襟翼，机翼下面有武器挂架。整个机翼组件还包括伺服机构、微处理控制器、照明设备、磁力计和空速管等。借助两个销钉，机翼很容易装卸。机身尾部有一对带下反角（倒V形）的矩形尾翼，没有上垂尾翼。机身下部有可收起的前三点式起落架。
机身头部内装制导和控制设备、任务载荷，天线在机头下面，如图1-19所示。机身尾部装有一台带螺旋桨的推进发动机。机身中部装有电子设备、电池和燃料箱等。为了能适于在冬季使用，机上有除冰装置，主要是将乙二醇防冻液布撒在翼前缘。为了便于装运和维修，机身、机翼、尾翼、螺旋桨、天线以及光电/红外任务载荷都是可拆卸的。
图1-19 机身前段上部机壳打开后的“捕食者”
改进后的“捕食者B”无人机尺寸增大，外形基本相同，但尾翼是带上反角的，而且还有下垂尾翼，其外形改为截尖三角形翼。由于推进发动机改为涡轮发动机，它需要进气口吸入空气，因此，发动机不是装在机尾内，而是装在机尾的背上。
（2）推进系统
液体冷却双燃烧四缸水平放置的Rotax 912发动机被广泛应用于通用原子公司生产的航空飞行器上，而Rotax 914则是它的渗碳涡轮增压型。早期的RQ-1A、后来的RQ-1B和MQ-1分别采用Rotax 912和Rotax 914型发动机作为其推进系统，它们被安装在“捕食者”无人机机身的后部，通过一减速齿轮箱驱动一台推进式变距螺旋桨，外观如图1-20所示。出于提速的需要，“捕食者B”无人机采用TPE331-10T涡轮螺桨发动机推进。
“捕食者”无人机的两个油箱一共能携带270 kg、辛烷值为95 ~ 100的往复式飞机发动机燃油，并使用7.6 L标准机油进行润滑；除了通风系统外，还采用了传统的车用防冻剂来冷却发动机；机身里装有两个3.6 kg、14 A·h的镍镉电池组，以备在发动机或交流电机出现故障的紧急情况下继续供电。
图1-20 “捕食者”无人机推进系统
图1-21 “捕食者”使用的光电转塔
（3）任务载荷
任务载荷随型号的不同而有所不同。 RQ-1A无人机受机上空间和容许载荷质量的限制，有的仅装有彩色电视摄像机、光电/红外传感器、激光指示器、测距仪、电子支援措施、运动目标指示器和通信转播装置等，它们均装在14型陀螺平台上，如图1-21所示。该平台能利用自动跟踪器跟踪目标，白天用日光电视，晚上用前视红外雷达。工作方式包括相关法、质心法、自动探测和边缘法等。在无人机头部平台上装的是“山猫（Lynx）”合成孔径雷达，该雷达为多模雷达，其工作模式有聚束模式、双条带图式和地面动目标指示器模式。另外，该合成孔径雷达还有相干变化检波模式，可指示不同时间拍摄的两幅图像（既可是聚束图像，也可是条带图像）的细微变化。 MQ-1是多用机，其任务载荷还包括有“海尔法”空对地导弹等，而“捕食者B”则有更大的任务载荷能力。
（4）飞行控制和数据链路
“捕食者”无人机采用GA-ASI公司的先进数字飞行控制系统，可提供飞行中飞行器的三轴气动控制指令，然后将该指令上传给飞行器（当然，自动驾驶仪也可提供飞行控制指令）。飞机的起飞与回收由无线电控制，其余飞行阶段由预编程序控制（全自主式），飞行中可改变程序或由地面遥控驾驶。采用利顿公司的LN-100G型GPS / INS导航系统，直径为762 mm的碟形天线装在机头上部鼓包内。此外，还装有超高频和甚高频无线电转播线路，作用距离228 km的C-波段视线数据链路，为指令和状态遥测提供C-波段上行/下行数字数据。为了提供视频图像、模拟宽带下行线路和超视距能力，机上还载有Ku波段卫星数据链路（在C-波段视线数据链受限制时使用），以及万向节稳定的两台彩色摄像机和前视红外雷达。光电/红外和耐久合成孔径雷达使“捕食者”具有全天候能力和分辨率达1英尺穿过云层的监视能力。
（5）地面控制站
地面控制站由若干模块化工作站组成，通常安装在一辆可空运的拖车内（方舱结构）。用户可根据需要自行配置，且通用于GA-ASI公司制造的所有无人机。工作站配有控制台和供操作手用的显示器。基本操作机柜可使操作手监视/控制飞行器、光电/红外载荷和机载其他子系统等，如图1-22所示。
在这种模块化结构中，有Ku波段卫星通信链路和C-波段视线数据链路，可将数据、图像和声音信息综合在一个数字数据链中。有驾驶仪/任务载荷等操纵台，驾驶仪操作人员可从操纵台上显示的无人机飞行状态对无人机进行监控。任务载荷操作员可根据显示器上光电/红外设备获得的视频信号提取相关信息和进行操作。
图1-22 “捕食者”无人机地面控制站内景
地面控制站供电系统的最大总功率为20 kW，其中，GCS / GDT电子设备需8 kW，地面控制站的空调需12 kW。地面控制站所需的220 ~ 240 V、50 ~ 60 Hz的电能可由当地的交流配电网输送或由柴油发电机提供。地面控制站需要无间断的电源来提供稳定的连续电能。
（6）地面支援设备
GA-ASI公司的无人机系统都可以使用相同的地面支援设备，具体包括地面电源车；加油/放油车；维护工具箱；电器测试仪表和工具箱；电池充电器；外置的发电站；便携式吊车；无人机储运箱。
“哈比”反辐射无人机是根据以色列军方的需求，由以色列飞机工业公司下属的马拉特分部在20世纪80年代初开始秘密研制的。这种无人机在攻击目标时类似从天而降的鹰隼，勇猛、凶残而又不顾性命，为此借用希腊神话中长着鹰身的女妖的名字哈比（Harpy）为其命名。与目前广泛用于侦察、通信的无人机不同，“哈比”反辐射无人机集无人机、导弹和机器人技术于一体，是一种利用敌方雷达辐射的电磁信号搜索、跟踪并摧毁地面雷达的自主式武器系统。它是一种特殊的无人机攻击机，也可以看成一种具有智能的反辐射导弹。
（1）系统结构
“哈比”反辐射无人攻击系统由两大部分组成：一是用于攻击目标的反辐射无人机；二是用于控制和运输的地面发射平台。
整个系统的要求和价格都较低，基本火力单元由54架无人机、1辆地面控制车、3辆发射车和辅助设备组成。每辆发射车装有9个发射箱，按照3层3排固定安装，每个箱内分两层各装1架无人机，1辆发射车共装载18架无人机，如图1-23所示。系统具有良好的机动性和隐蔽性，能根据作战需要迅速转移并展开发射，无需较多的操作人员，特别有利于作战使用和后勤保障，可以在苛刻的战场条件下使用，是一种十分有效的武器系统。
图1-23 “哈比”发射车
图1-24 “哈比”机体布局
作为系统的重要组成部分，“哈比”无人机采用小展弦比三角翼的无平尾式布局，如图1-24所示。机长2.06 m，翼展2.1 m，机高0.36 m。它的机身呈圆柱状，与机翼合为一体，飞行操纵翼面主要是机翼后缘的全翼展升降副翼和翼尖垂尾的方向舵。为了提高攻击精度，该无人机在机翼上下表面分别嵌有4个折叠式直接侧力板，用于无人机飞行中实现无倾斜水平转弯，以便及时地调整导航精度，可在最终向目标俯冲时起到稳定作用。
“哈比”无人机由铝材制成，具有强度高和成本低的优点。其表面覆有能够吸收雷达波的复合材料，机体雷达反射截面积很小，而且红外和光学特征也很小。该机在2 000 m高度巡航时，几乎不可能被光电探测设备捕捉到，具有很强的生存能力。
“哈比”无人机头部装有以色列自行研制的被动雷达导引头，可对截获的不同雷达信号进行分选、判断，从中识别出预先存储的目标信号，然后进行跟踪攻击。“哈比”可以主动攻击随机出现或瞬间变化的目标，而不是进行简单的反应性攻击，抗关机能力较强。球形的雷达导引头采用宽频带技术，扩大了动态工作范围，使感知雷达辐射源的带宽达到2 ~ 18 MHz，并通过四臂双模螺旋天线来探测地面雷达的辐射信号。感受俯仰角的两部天线位于垂直平面内，上视35°，下视110°；感受方位角的两部天线位于水平面内，视角为左右各35°。无人机的攻击精度可达到5 m。
中部装有导航系统和战斗部。“哈比”采用惯导与GPS组合导航，借助自动驾驶仪、三轴光纤陀螺和磁罗盘，可以按照预编程序执行飞行任务。在发射升空后，可自主飞往目标区域，通过盘旋飞行来搜索辐射源，捕获目标后实施俯冲攻击。战斗部由近炸引信和高能炸药组成，质量约15 kg，能够利用爆炸破片将地面雷达系统摧毁，或使其不能正常工作。
“哈比”无人机后部装有一台19.4 kW的二冲程双缸活塞发动机，通过两叶螺旋桨推进。它的升限为3 050 m，能在1 668 m高度飞行1 000 km，作战半径400 ~ 500 km，续航时间在4 h以上，巡航速度250 km / h，俯冲速度超过480 km / h。该无人机具有远程攻击能力，适合纵深突破到敌后去摧毁地面雷达系统，并能够长时间搜索和持续压制目标区，为其他作战飞机扫除潜在威胁。此外，“哈比”可用于训练和侦察，并能回收和再次使用。
（2）作战使用
从作战使用来看，“哈比”无人机在实施火力圈外打击方面独树一帜，能够在战争初期对战役重心和关键环节进行充分、有效的毁灭性打击。可以在任何气象条件下，全天候、远距离地探测、跟踪、压制和摧毁敌防空系统中的陆基雷达系统，如预警与监视雷达、搜索与截获雷达以及跟踪与指挥雷达。与其他军用无人机不同的是，“哈比”每次发射升空都不回收，是一种一次性攻击敌雷达目标的专用无人驾驶攻击机。通常情况下，“哈比”采取集群作战方式，最多时整个发射单元上的54架无人机可以在40 min内迅速发射出去，全面覆盖目标区域，提高总体作战效能。
在攻击地面雷达目标时，操作人员在地面控制车内完成规划和准备工作。首先着手制订作战计划，包括选择发射地点、确定飞往目标区域的路线以及所攻击目标的优先级等，然后编制飞行任务程序，依据所掌握的目标特性和最新的电子侦察情报，对作战任务进行确定。
在发射阶段，全部发射箱可依照作战任务的实际需要调整到一定发射角度，然后按顺序发射，也可以成组发射或同时齐发。无人机靠助推器飞离发射箱，整个过程高度自动化，并可实现间隔不超过1 min的快速连续发射。发射后，“哈比”按照预编程序，利用导航系统自主飞行到目标区，通过雷达导引头不断搜索捕捉敌方雷达。
在巡逻阶段，“哈比”的雷达导引头一旦截获可疑的雷达频率，会自动将其与敌方雷达数据库进行比较，将威胁列入优先地位。如果验证了目标，即进入攻击模式。如果敌方雷达突然关机，使目标信号消失，“哈比”并不会鲁莽行事，可以及时地终止攻击，继续巡逻搜索目标。
这个过程中，“哈比”具有一定的智能，可判断是否低于决策高度。如果不低于这个最低高度，它就能够自动拉起，改变俯冲状态，重新进入待机状态。这一过程可以多次重复直到机内燃油所剩无几的时候，“哈比”就会按照必须攻击的程序指令，并依据最后一次获取的目标位置进行俯冲攻击。
在攻击阶段，“哈比”在雷达信号的引导下，为提高命中率，及时地转换进入垂直攻击目标的攻击状态，以近90°的俯冲角和极高的俯冲速度向目标攻击。为了对雷达天线和周围设施造成最大程度的破坏，该机通常设定在目标上方引爆战斗部。
综上所述，“哈比”无人机的作战过程可描述为：在固体火箭助推器作用下发射起飞，呼啸而出；飞离发射箱后自动抛弃助推器，改由机上的主发动机推动进行持续飞行；锁定雷达天线后，以近90°的俯冲角和极高的俯冲速度向目标攻击，最后与雷达同归于尽。整个作战过程如图1-25所示。
图1-25 “哈比”无人机作战过程图示
（3）改进发展
“哈比”反辐射无人机在性能上独树一帜，美国国防部非常看好这种压制防空雷达的武器。1999年科索沃战争期间，美国空军和海军的战斗机出动了3 000多架次，主要使用“哈比”反辐射导弹来压制敌防空系统（SEAD）。为了在未来战争中减少战斗机承担SEAD任务时的出动次数，美国国防部在1999年6月指定雷锡恩公司与以色列飞机工业公司合作，在“哈比”的基础上发展一种无人目标定位和攻击作战系统（CUTLASS），其缩写恰好是单词“短剑”。
与当前使用的技术有所不同，“短剑”无人机将增加地面人员实时控制功能，以更好地完成攻击任务。它通过加装UHF视频数据链路和目标识别系统来提高攻击效果。数据链与美国国防部要求的无人机战术控制系统兼容，能与Link16数据链之间交换数据。“短剑”无人机通过基于Windows操作系统的任务规划软件，在全球卫星定位系统的引导下，多架无人机飞至目标区自动搜索与识别目标，所获目标信息通过数据链路传回到控制站，由操作人员进一步确认目标后，再指挥无人机进行攻击。
图1-26 “哈比”的改进型——“短剑”无人机
根据需要，两家公司主要对“哈比”无人机的总体结构作了一些修改，使该机增加了战斗部质量，携带16 kg高能破片式战斗部，以进一步扩大杀伤面积和增强杀伤力。翼展减小到1.83 m，从而减小发射平台的尺寸和体积，进一步增强整个系统的机动性。该机机体载油空间减小，燃油载荷相对减小，航程减小到300 km，但最大飞行高度增加到4 500 m，以提高自身的生存能力。其他的改进包括安装响尾蛇空空导弹的红外导引头，可用于攻击飞机，同时更新机上软件，从而将能对目标分类并决定攻击的次序。改进后的无人机外形如图1-26所示。
此外，“短剑”无人机还可用于攻击车辆或建筑物，以及其他潜在的任务（包括侦察、目标截获和作战损伤评估）。雷锡恩公司正在确定其他能够用于“短剑”的传感器，这样该机就可以在不执行SEAD任务时，帮助其他平台发现辐射目标，并希望将这种无人机发展成为一种系列武器。美国陆军曾经准备采购和部署“哈比”，但经过慎重考虑之后最终放弃。美国海军希望通过改进发射装置，将哈比装备在军舰上。然而，美国海军目前正在研制兼具侦察和攻击能力的无人战斗机，迄今为止，尚未决定是否采购反辐射无人机，“短剑”计划进展缓慢。
从上述定义和典型个例可知，固定翼无人机系统一般包括机体、动力装置、发射与回收（起降）装置、机载传感器（航空电子）和任务载荷、数据链路、地面控制站、信息处理站、供电以及维修保障设备等组成部分。固定翼无人机系统不仅是一个高精尖的电子系统，还是一个复杂的机械系统，系统组成及作战运用的复杂性，让人们难以对每种设备都能做到透彻地掌握，依据各部分的功能及其专业属性进行专业归类，按不同的专业明确并选择学习和训练的重点，是一项很有意义的工作。通常情况下，将无人机系统按专业归类分为飞行器、控制与导航、综合无线电、供电、保障支援设备、任务设备等分系统。
飞行器是无人机系统的空中部分，为无人机提供飞行动力，并把各分系统及部件有机地连为一体，被称为无人机系统中的飞行平台。其组成包括机体、动力装置、发射与回收设备等。当然，任务载荷尽管是机载的，但却被认为是独立的子系统，能够在不同的飞行器之间通用，并且经过特别设计，可以完成各种不同的任务；机载的航空电子测量设备（传感器）、执行机构（舵机）和供电线路等被划归为控制与导航系统；飞行数据终端被安装在飞机上，它是通信数据链路的机载部分，属于综合无线电系统。
控制与导航系统用于保障无人机稳定地沿要求航线飞行，以便到达预定的作战区域。设备包括机载和地面两个部分。机载设备主要包括由飞行参数传感器和工作状态传感器等测量装置、计算机和伺服机构组成的“自动驾驶仪”、以GPS接收机为主的定位设备和程序控制计算机组成的“自主导航仪”等；地面设备主要由飞行控制机柜和领航及任务规划编程机柜等组成，这些机柜通常包括飞行操纵台、综合飞行参数显示器（柜）、电视及红外成像显示器（柜）、彩色地图及航迹显示器（柜）、飞行及任务作业全过程记录设备以及飞行控制及导航计算机等。
（1）机载飞行控制
机载飞行控制系统用以对无人机进行姿态稳定和控制、任务设备管理和应急控制等，对其飞行性能起决定性的作用。主要由飞行控制计算机、伺服系统（舵机）、传感器系统、供电系统、整机电缆、检测系统等组成，如图1-27所示。
图1-27 某型固定翼无人机机载飞行控制系统原理框图
飞行控制计算机，简称飞控机或自动驾驶仪，相当于无人机系统的“大脑”，是飞机上控制系统的指挥中心。它接收地面站发来的各种控制指令，控制指挥飞机进行各种飞行姿态的飞行；与传感器系统、伺服系统、飞机系统构成飞机姿态角和高度稳定回路，并控制发动机正常工作与安全停车，飞机安全回收；飞控机管理着机载的各种任务设备，并与其进行数据通信。地面站所需要的各种飞行状态参数及设备的各种参数由飞控机采集并经通信链路传送至地面站。
伺服系统主要指用于操纵舵面、舱门、设备等动作的执行机构。在常规布局的固定翼无人机上一般有5个结构和工作原理完全相同的执行机构，它们分别是升降舵机，左、右副翼舵机，方向舵机，发动机油门舵机和发动机冷却气道调节舵机。舵机有液压和电动两种，中小型无人机常用电动舵机。电动舵机主要由伺服放大器、直流永磁伺服电机、减速器和反馈电位器4个部分组成，其框图如图1-28所示。
当控制信号与反馈电位器信号之差不为零时，放大器放大此误差信号，并使电机朝误差信号减小的方向转动，经减速器带动输出轴转动，同时反馈电位器的电刷与输出轴作同步运动，当输出轴转动到使控制信号与反馈电位器信号之差为零时，放大器输入端信号消失，电机转动停止，即舵机输出轴的转动量、方向与控制信号的大小、相位成比例关系。
图1-28 电动舵机工作原理框图
传感器系统用于测量无人机的各种参数，一方面提供给飞控机以实现无人机的自动驾驶和设备管理；另一方面传输到地面站显示以实现无人机监控和人员操纵。无人机传感器主要包括：
①陀螺：测量无人机姿态角和角加速度。
②磁航向传感器：测量无人机的航向角。
③气压高度传感器：测量无人机的飞行海拔高度。
④动压传感器：测量无人机的飞行空速。
⑤定位传感器：测量无人机的空间坐标，用于航线飞行或编组飞行，目前主要有GPS和北斗两种定位系统。
⑥电流电压传感器：测量无人机上各用电设备的电压和电流，指示其工作状态。
⑦发动机传感器：测量发动机油量、转速、缸温等。
图1-29 便携式地面站
（2）地面飞行控制
地面飞行控制也称地面控制站或直接简称地面站，用以检测和控制无人机的飞行过程、全部载荷、通信链路等状态，并能检测故障即时报警，再采取相应的诊断处理措施。大型无人机的地面站一般采用车载方舱布局，方舱内设置飞行控制柜、任务控制柜（或武器系统控制柜）、导航控制柜、通信监控柜等，如图1-22所示的捕食者无人机地面站。为方便无人机起降时操控敏捷，还设置有车外操控器。对有些小型无人机，往往将控制站小型化和简单化，做成便携式地面站，如图1-29所示，有些甚至就是由一台笔记本电脑或手机操控。
综合无线电系统主要完成对无人机的遥控、遥测、跟踪定位和图像传输，构成天地回路，并能实现上级与友邻部队的通信。该系统有时也称为数据链路，能根据各种任务要求持续不断地提供双向通信，有几千赫兹数据率的上行链路提供对无人机飞行路线的控制及对其任务载荷下达指令；下行链路则提供低数据率频道，以接受指令及传输飞机的飞行状态信息，还为视频或雷达的传感数据提供一个高数据率频道（1 ~ 10 MHz）。数据链路可以通过测定无人机相对于地面站天线的方向和距离来测量无人机的位置，这样的情报信息有助于导航及精确测定目标位置。
无线电系统同样分机载和地面两个部分。机载的数据终端包括接收机，用于接收地面指令，还包括视频发射机及天线，用于传递图像及飞行数据；地面数据终端通常是一个微波电子系统及天线，在地面控制站与飞机之间提供视距通信，有时也通过卫星提供。机载设备和地面设备通常成对使用，一边为发射机，另一边则为接收机。影响无线电通信距离的指标主要有4个：
①发射机的射频输出功率。
②接收机的接收灵敏度。
③系统的抗干扰能力。
④发射与接收天线的类型及增益。
供电系统为机载及地面设备供电，有时也称为电气设备。它包括电力产生、储存、变换、分配和控制的所有部件，还包括机载和车载的布线、电缆和接头等。其中的机载供电设备包括发电机（通常与发动机相连接）、机载备用电池组（发动机停车时使用）、机载直流稳压电源、逆变器等，作用是在飞行时为机载电子设备提供不同要求的交、直流电能。地面供电设备包括电源车、便携式发电机、变频电源、直流稳压电源、地面电池组等，主要是在野战条件下，为无人机系统的作战使用提供不同类型的交、直流电能。
保障支援设备包括对无人机系统进行运输、装卸、测试和维护等具体工作的所有设备。其主要功用是保证无人机迅速、安全、可靠地发射、回收和完成各种战术功能；快速准确地处理侦察（或其他）成果；保证无人机系统的机动性、独立性，并能对飞行器、发动机、电子电气设备、任务设备等进行检测与维修。
携带任务载荷遂行作战任务是使用无人机系统的主要目标，任务设备系统有可能是无人机系统中最昂贵的子系统之一。不同用途的无人机安装不同的任务设备。例如，靶标设备、侦察监视设备、定位校射设备、电子对抗设备、通信中继设备、航空武器等。技术进步和战争需求的不断增加，使得任务设备的类型和功能不断完善。未来战争中，侦察监视设备和远程打击武器将占很大比例。
以侦察监视型无人机为例，其任务设备通常包括航空相机、可见光电视或红外摄像机、能穿透云雾观测到地面或海面的成像雷达等。电视或红外摄像机一般安装在由陀螺稳定的光轴稳定平台上，以隔离飞机的姿态角摇摆，从而使侦察图像得以稳定。不同类型的侦察设备将根据天时（白昼还是黑夜）和天气（阴、晴、雨、雾）选择使用。雷达的原始数据流将通过较复杂的机载和地面控制站数据处理计算机成像。
飞行侦察作业所得到的图像情报将被判读和编辑，从这个角度来说，地面信息处理设备也应该是任务设备系统的一个重要组成部分，它们主要用来处理机上任务设备或地面记录的信息，并提供处理结果。例如，照相洗印判读设备、电视编辑设备等。
在上述各分系统中，只有任务设备系统可以称为无人机专用系统，它是区别无人机作战用途的主要标志。其他系统都是为确保无人机把任务设备运送到指定区域，并为任务设备工作创造条件，有人将这些系统称为无人机通用系统。如图1-30所示为典型侦察监视型无人机系统的组成框图。
图1-30 典型侦察监视型无人机组成框图
无论飞机遂行何种任务，都要飞到空中去，有人机如此，无人机也不例外。有人机与无人机的最大区别在于：有人机是在飞行员的直接操纵下，完成起飞、爬升、遂行既定任务后下降和着陆，而无人机则是在地面或空中甚至水下潜艇内的操纵人员的控制下，实现上述全过程。无人机的工作过程可描述为以下4个阶段：
（1）起飞爬升阶段
无人机在准备起飞的场所完成各项准备工作后，依照指定的发射方式（如火箭助推、手掷等）发射，按要求进行爬升并到达空中一定高度。该阶段除全自动飞行的无人机外，通常由操作手在视距范围内进行。
（2）导航控制阶段
无人机起飞后，经过继续爬高，达到既定高度，然后转入平飞。要使无人机准确抵达作战空域，必须对无人机的飞行进行导航控制。该过程一般由导航控制系统形成指令信息，并控制无人机的操纵面，使无人机按规定航线飞行。导航控制通常按照飞行器的运动规律在俯仰、偏航以及滚转三维方向上进行。
（3）执行任务阶段
当无人机被成功引导进入预定要求空域后，便由机载任务设备与地面控制站配合工作，直到完成指定的飞行任务。在该阶段，飞行器、导航控制和数据链路等系统一般也参与工作。
（4）降落回收阶段
除了按一次性设计的无人机或无法返回的遇险无人机外，无人机在完成任务后，按选择的回收路线返回，由回收设备对无人机进行安全的降落和回收，并对相关设备检查后撤收。