高低溫濕熱試驗(yàn)箱技術(shù)規(guī)格：

無(wú)人機(jī)是什么？

     無(wú)人機(jī)是無(wú)人駕駛飛機(jī)的簡(jiǎn)稱（Unmanned Aerial Vehicle），是利用無(wú)線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置的不載人飛機(jī)，包括無(wú)人直升機(jī)、固定翼機(jī)、多旋翼飛行器、無(wú)人飛艇、無(wú)人傘翼機(jī)。廣義地看也包括臨近空間飛行器（20-100公里空域），如平流層飛艇、高空氣球、太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)等。從某種角度來(lái)看，無(wú)人機(jī)可以在無(wú)人駕駛的條件下完成復(fù)雜空中飛行任務(wù)和各種負(fù)載任務(wù)，可以被看做是“空中機(jī)器人”。

     按照不同平臺(tái)構(gòu)型來(lái)分類，無(wú)人機(jī)可主要有固定翼無(wú)人機(jī)、無(wú)人直升機(jī)和多旋翼無(wú)人機(jī)三大平臺(tái)，其它小種類無(wú)人機(jī)平臺(tái)還包括傘翼無(wú)人機(jī)、撲翼無(wú)人機(jī)和無(wú)人飛船等。固定翼無(wú)人機(jī)是軍用和多數(shù)民用無(wú)人機(jī)的主流平臺(tái)，大特點(diǎn)是飛行速度較快；無(wú)人直升機(jī)是靈活性Strongest的無(wú)人機(jī)平臺(tái)，可以原地垂直起飛和懸停；多旋翼（多軸）無(wú)人機(jī)是消費(fèi)級(jí)和部分民用用途的Be the first choice平臺(tái)，靈活性介于固定翼和直升機(jī)中間（起降需要推力），但操縱簡(jiǎn)單、成本較低。

      按不同使用領(lǐng)域來(lái)劃分，無(wú)人機(jī)可分為軍用、民用和消費(fèi)級(jí)三大類，對(duì)于無(wú)人機(jī)的性能要求各有偏重：
　     1）軍用無(wú)人機(jī)對(duì)于靈敏度、飛行高度速度、智能化等有著更高的要求，是技術(shù)水平Highest的無(wú)人機(jī)，包括偵察、誘餌、電子對(duì)抗、通信中繼、靶機(jī)和無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)等機(jī)型；

      2）民用無(wú)人機(jī)一般對(duì)于速度、升限和航程等要求都較低，但對(duì)于人員操作培訓(xùn)、綜合成本有較高的要求，因此需要形成成熟的產(chǎn)業(yè)鏈提供盡可能低廉的零部件和支持服務(wù)，目前來(lái)看民用無(wú)人機(jī)大的市場(chǎng)在于政府公共服務(wù)的提供，如for police use、消防、氣象等，占到總需求的約70%，而我們認(rèn)為未來(lái)無(wú)人機(jī)潛力大的市場(chǎng)可能就在民用，新增市場(chǎng)需求可能出現(xiàn)在農(nóng)業(yè)植保、貨物速度、空中無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)獲取等領(lǐng)域；

      3）消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)一般采用成本較低的多旋翼平臺(tái)，用于航拍、游戲等休閑用途。
無(wú)人機(jī)頻頻失事

　　美軍雖然是當(dāng)今世界使用無(wú)人機(jī)多的troops，已記錄的飛行時(shí)間遠(yuǎn)超400萬(wàn)飛行小時(shí)，但美國(guó)國(guó)防部對(duì)于無(wú)人機(jī)使用的詳情卻一直三緘其口。隨著伊拉克、阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)的爆發(fā)，美軍無(wú)人機(jī)墜毀事故頻頻發(fā)生。在《華盛頓郵報(bào)》長(zhǎng)達(dá)一年的調(diào)查中，一個(gè)觸目驚心的數(shù)字浮出水面：自2001年9月至2013年底，世界各地的美軍無(wú)人機(jī)共發(fā)生418起重大墜毀事故，幾乎相當(dāng)于美空軍同一時(shí)期戰(zhàn)機(jī)發(fā)生的重大事故數(shù)量。然而，與美空軍相比，無(wú)人機(jī)的飛行任務(wù)及飛行時(shí)間卻少得多。
　　根據(jù)對(duì)無(wú)人機(jī)或其他財(cái)產(chǎn)造成的損失程度，Military將無(wú)人機(jī)重大事故分為兩類。在418起無(wú)人機(jī)重大事故中，194起屬于A類事故。A類事故定義為：造成無(wú)人機(jī)*摧毀，或根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，至少造成200萬(wàn)美元損失。其中，A類事故一半以上發(fā)生在阿富汗和伊拉克，約四分之一發(fā)生在本土。這其中又有18起A類事故由于敏感程度高，Military將墜毀國(guó)的名稱、事故過(guò)程等列為軍事機(jī)密，一直未向外公開。224起屬于B類事故。B類事故定義為：根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，造成損失介于50萬(wàn)至200萬(wàn)美元間。美國(guó)*一直隱瞞這些事故的基本細(xì)節(jié)，如日期和地點(diǎn)等，理由是造成的損失較小，不值得大張旗鼓調(diào)查。
　　其實(shí)，無(wú)人機(jī)墜毀的重大事故遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止418起，因?yàn)镸ilitary文件并不包括中情局暗中操作的無(wú)人機(jī)信息。中情局在海外擁有自己獨(dú)立的無(wú)人機(jī)機(jī)隊(duì)，包括約30架察打一體的“捕食者”、“收割者”無(wú)人機(jī)，以及非常先進(jìn)的RQ-170“哨兵”無(wú)人偵察機(jī)，2011年12月被伊朗繳獲的那架RQ-170就隸屬中情局。
　　美軍無(wú)人機(jī)墜毀地點(diǎn)也遍布各地，老百姓家中、農(nóng)場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)跑道、公路、水上等等。盡管在這幾百起重大事故中，并沒(méi)有人員死亡的報(bào)告，但其實(shí)很多人都是僥幸死里逃生，有人離墜落地點(diǎn)只有幾米遠(yuǎn)，有人在飛機(jī)墜落的幾秒鐘前離開。2008年11月，無(wú)人機(jī)操作員理查德·瓦格曼在事故后接受調(diào)查時(shí)，心有余悸地稱，“放眼望去，看見的全是帳篷，我擔(dān)心殺了人。整個(gè)人都麻木了！”當(dāng)時(shí)，他負(fù)責(zé)操作的一架“捕食者”突然失控，直直墜落在阿富汗一美軍基地。2009年9月，一架“收割者”失控后，在阿富汗上空漫無(wú)邊際地亂飛。在其快要接近塔吉克斯坦邊境時(shí)，美軍被迫采取后手段，出動(dòng)戰(zhàn)機(jī)將其擊落。2011年8月20日，一架在高空飛行的“捕食者”突然急速下墜，結(jié)果撞毀了兩幢阿富汗民房，并引起大火。報(bào)告稱，在阿富汗東部，掛載了“地獄火”Missile的“捕食者”在6個(gè)月內(nèi)，曾兩次撞向賈拉拉巴德市附近的居民區(qū)。
　　美國(guó)政府一直宣稱，無(wú)人機(jī)可在居民區(qū)上空安全飛行，就像客機(jī)一樣安全。面對(duì)頻頻墜落的無(wú)人機(jī)，這一觀點(diǎn)顯然站不住腳了。

事故原因五花八門

　　造成無(wú)人機(jī)事故的原因多種多樣，機(jī)械故障、人為錯(cuò)誤、惡劣天氣等不一而足?！度A盛頓郵報(bào)》的事故報(bào)告分析認(rèn)為，除去自然因素，無(wú)人機(jī)高事故率緣于Military和無(wú)人機(jī)制造商在無(wú)人機(jī)操作和設(shè)計(jì)中存在的先天不足。
　　首先是，無(wú)人機(jī)發(fā)現(xiàn)和避免故障的能力有限。盡管無(wú)人機(jī)都安裝有攝像頭和高科技傳感器，但這些儀器永遠(yuǎn)無(wú)法*取代坐在駕駛艙內(nèi)的飛行員的眼睛、耳朵和鼻子。而且，大多數(shù)無(wú)人機(jī)沒(méi)有配備雷達(dá)或?yàn)榱朔乐箍罩袨?zāi)難而設(shè)計(jì)的防撞擊系統(tǒng)。
　　其次，無(wú)人機(jī)本身存在機(jī)械缺陷。一些常見的無(wú)人機(jī)機(jī)型，設(shè)計(jì)之初就缺乏安全方面的考慮，沒(méi)有經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試，就匆匆派上戰(zhàn)場(chǎng)。墜毀的無(wú)人機(jī)常見的是通用原子航空系統(tǒng)公司研制的“捕食者”，美空軍共采購(gòu)了269架。其中，40%已在A類事故中墜毀，另有8%在B類事故中毀壞。這種機(jī)型特點(diǎn)是重量輕，價(jià)格低廉，每架不到400萬(wàn)美元。“捕食者”沒(méi)有設(shè)計(jì)各種備用系統(tǒng)，只有一個(gè)引擎、一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)、一個(gè)推進(jìn)器，如果其中任何一部分發(fā)生故障，飛機(jī)都會(huì)掉下來(lái)。
　　當(dāng)然，通用原子航空系統(tǒng)公司并不這么認(rèn)為。他們認(rèn)為飛機(jī)的可靠性和安全性超出了預(yù)期，涉及“捕食者”的墜毀事故沒(méi)有一次是致命性的，也沒(méi)有造成人員死亡，進(jìn)而他們將大多數(shù)事故歸咎于操作員著陸時(shí)操作失誤，稱公司已對(duì)飛機(jī)進(jìn)行了安全升級(jí)，但增配引擎或動(dòng)力系統(tǒng)是不切實(shí)際的，因?yàn)檫@需要對(duì)飛機(jī)進(jìn)行大范圍的改裝。針對(duì)無(wú)人機(jī)發(fā)生故障，備份系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)這種說(shuō)法，公司也予以否認(rèn)。

影響無(wú)人機(jī)可靠性的環(huán)境因素和外部因素

      盡管人們習(xí)慣性地將可靠性問(wèn)題歸因于系統(tǒng)內(nèi)部因素（比如：零部件的可靠性），但外部因素對(duì)無(wú)人機(jī)的可靠性也產(chǎn)生相當(dāng)大的影響。這些環(huán)境和外部因素往往是影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，惡化系統(tǒng)中的任何一個(gè)零部件。而且，不管系統(tǒng)的使用年限長(zhǎng)否，這些因素自始至終地影響著裝備系統(tǒng)。這些外部因素因地域或季節(jié)的不同而不同，比如與氣候有關(guān)的因素等。但是，如果嚴(yán)格按照系統(tǒng)的使用規(guī)范進(jìn)行操作，可以大大減輕這些因素對(duì)可靠性的影響。
      1、降雨
     比起有人駕駛飛機(jī)來(lái)，多數(shù)無(wú)人機(jī)較易受降雨的影響。這主要有三個(gè)原因        （1）多數(shù)無(wú)人機(jī)尺寸相對(duì)較小
（2）它們多利用木制螺旋槳
（3）較少注意防水密封。

     由于無(wú)人機(jī)尺寸相對(duì)較小，所以它們更易受到降雨的不利影響。對(duì) F-16 飛機(jī)造成輕微影響的降雨，對(duì)“先鋒”無(wú)人機(jī)可能就是中等程度的降雨。目前對(duì)無(wú)人機(jī)遭遇降雨還沒(méi)有很好的解決措施，只是遇到這種天氣情況時(shí)，避免起飛或著陸，或者降低飛行速度，以減少降雨的不利影響。

      尺寸較小的無(wú)人機(jī)多采用木制螺旋槳，以降低成本和減輕重量。“先鋒”無(wú)人機(jī)盡管采用推進(jìn)式發(fā)動(dòng)機(jī)，但其螺旋槳幾乎每次飛行都要更換。降雨尤其對(duì)木制螺旋槳造成危害，因?yàn)橛晁芎芸欤◣追昼妰?nèi)）侵蝕槳葉前緣，惡化轉(zhuǎn)子的氣動(dòng)性能。解決此問(wèn)題的措施是
（1）采用復(fù)合材料螺旋槳
（2）采用金屬材料螺旋槳
（3）木制螺旋槳，但槳葉前緣采用復(fù)合材料或金屬材料。

選用復(fù)合材料螺旋槳成本較高，但重量較輕且堅(jiān)固耐用。采用金屬材料螺旋槳成本較高，重量較重，但持久耐用，尤其適用于替換易損壞的木制槳葉。“先鋒”無(wú)人機(jī)的木制螺旋槳成本為 275 美元，其復(fù)合材料螺旋槳為 600 美元，金屬制螺旋槳?jiǎng)t為750 美元，是木制的三倍。盡管它們成本不同，但作為無(wú)人機(jī)飛行關(guān)鍵元件來(lái)說(shuō)，都是可以接受的。
無(wú)人機(jī)與有人機(jī)不同，機(jī)身上設(shè)計(jì)了大量的艙口蓋以利于維修人員進(jìn)入機(jī)體內(nèi)維修。而且尺寸較小的無(wú)人機(jī)飛行速度較低，這也就意味著設(shè)計(jì)人員不太注重機(jī)身的空氣動(dòng)力特性。由于以上兩個(gè)原因，導(dǎo)致無(wú)人機(jī)艙口蓋密封效果不佳。遭遇降雨時(shí)，雨水可能會(huì)進(jìn)入機(jī)體，對(duì)其內(nèi)部電子設(shè)備造成危害。解決措施是除使用密封圈外，還要提高設(shè)計(jì)精度。

     2、結(jié)冰
      另一個(gè)影響可靠性的環(huán)境因素就是結(jié)冰，這種危害即使在晴好天氣也可能發(fā)生。機(jī)翼結(jié)冰對(duì)飛機(jī)飛行危害大。一旦在機(jī)翼上形成結(jié)冰，隨后便會(huì)在控制面上結(jié)冰。積冰破壞了機(jī)翼流線外形，對(duì)飛機(jī)操縱性產(chǎn)生不利影響。當(dāng)較大的積冰脫落時(shí)，會(huì)對(duì)螺旋槳造成危害。積冰達(dá)到一定限度，就會(huì)超過(guò)飛行控制系統(tǒng)的調(diào)控極限，從而破壞控制面鉸鏈的運(yùn)動(dòng)，極大地影響機(jī)翼外形和無(wú)人機(jī)操縱性。致使無(wú)人機(jī)進(jìn)入失速狀態(tài)，直至墜毀。結(jié)冰除改變無(wú)人機(jī)空氣動(dòng)力特性造成危害外，積冰的重量也能成為危害因素，特別是在小型無(wú)人機(jī)上，更是如此。比如，在“先鋒”無(wú)人機(jī)上 0.1 英寸的積冰造成的影響與波音 747 上 1 英寸積冰造成的危害相當(dāng)。
      在過(guò)去的 3 年里，由于結(jié)冰事故導(dǎo)致?lián)p失了 2 架“獵人”和 3 架“捕食者”無(wú)人機(jī)，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)千萬(wàn)美元。這些事故都發(fā)生在 9 月到 4 月之間。這提醒人們尤其要注意無(wú)人機(jī)在寒冷天氣的操作，包括無(wú)人機(jī)的試驗(yàn)與評(píng)價(jià)、無(wú)人機(jī)操作人員在寒冷天氣中的培訓(xùn)。

      3、風(fēng)
      相比較有人機(jī)，風(fēng)在總體上對(duì)無(wú)人機(jī)、尤其是小型無(wú)人機(jī)造成的影響也較大。這主要是由于它們的設(shè)計(jì)（比如操縱面面積、作動(dòng)器響應(yīng)頻率、飛行速度等）造成對(duì)環(huán)境（比如陣風(fēng)、翼載等）響應(yīng)不夠理想。這些影響因素中，一部分是小型無(wú)人機(jī)無(wú)法克服的，另一部分是設(shè)計(jì)者沒(méi)有將可靠性設(shè)計(jì)到系統(tǒng)中去。
      高的風(fēng)速不但影響無(wú)人機(jī)的起飛和著陸，而且在飛行過(guò)程中易形成紊流。多數(shù)無(wú)人機(jī)，比起有人機(jī)來(lái)尺寸較小，飛行速度較低，更易受到紊流的影響。尺寸越小，受干擾程度就越大。對(duì)有人機(jī)影響輕微的天氣紊流，對(duì)無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)，甚至包括“捕食者”這樣的戰(zhàn)術(shù)無(wú)人機(jī)，就有可能造成視頻不穩(wěn)、飛行不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)鏈丟失、失去控制等事故。對(duì)于無(wú)人機(jī)視頻不穩(wěn)，可以考慮安裝穩(wěn)定的成像傳感裝置。而對(duì)于不穩(wěn)定飛行，則通過(guò)采用變距螺旋槳來(lái)解決。由于紊流造成的數(shù)據(jù)鏈丟失，則應(yīng)用全向天線替代定向天線。利用回收降落傘系統(tǒng)可以減少由于失去控制所造成的無(wú)人機(jī)墜機(jī)事故。

      4、雷諾數(shù)
     注：
雷諾數(shù)是流體力學(xué)中表征粘性影響的相似準(zhǔn)則數(shù)。為紀(jì)念O.雷諾而命名，記作Re。雷諾數(shù)，又稱雷諾準(zhǔn)數(shù)，是用以判別粘性流體流動(dòng)狀態(tài)的一個(gè)無(wú)因次數(shù)群。
1883年英國(guó)人雷諾(O.Reynolds)觀察了流體在圓管內(nèi)的流動(dòng)，首先指出，流體的流動(dòng)形態(tài)除了與流速(ω)有關(guān)外，還與管徑(d)、流體的粘度(μ)、流體的密度(ρ)這3個(gè)因素有關(guān)。
Re=ρvL/μ，ρ、μ為流體密度和動(dòng)力粘性系數(shù)，v、L為流場(chǎng)的特征速度和特征長(zhǎng)度。雷諾數(shù)物理上表示慣性力和粘性力量級(jí)的比。對(duì)外流問(wèn)題，v、L一般取遠(yuǎn)前方來(lái)流速度和物體主要尺寸(如機(jī)翼弦長(zhǎng)或圓球直徑)；內(nèi)流問(wèn)題則取通道內(nèi)平均流速和通道直徑。兩個(gè)幾何相似流場(chǎng)的雷諾數(shù)相等，則對(duì)應(yīng)微團(tuán)的慣性力與粘性力之比相等。雷諾數(shù)較小時(shí)，粘滯力對(duì)流場(chǎng)的影響大于慣性，流場(chǎng)中流速的擾動(dòng)會(huì)因粘滯力而衰減，流體流動(dòng)穩(wěn)定，為層流；反之，若雷諾數(shù)較大時(shí)，慣性對(duì)流場(chǎng)的影響大于粘滯力，流體流動(dòng)較不穩(wěn)定，流速的微小變化容易發(fā)展、增強(qiáng)，形成紊亂、不規(guī)則的紊流流場(chǎng)。

     無(wú)人機(jī)越小，其操縱面就相對(duì)較大，因?yàn)樵诓焕麎木诚乱訌?qiáng)它們的操縱性。由于操縱面的操控要求隨雷諾數(shù)的不同而不同，所以，雷諾數(shù)是另一個(gè)值得考慮的外部因素。通過(guò)研究顯示，對(duì)于小型無(wú)人機(jī)，但卻在傳統(tǒng)上屬于大型飛機(jī)的飛行剖面（飛行高度或飛行速度）中飛行，那么它的可靠性較低。研究表明，系統(tǒng)工程技術(shù)和零部件的可靠性是造成無(wú)人機(jī)故障的主要因素，而與雷諾數(shù)相關(guān)的故障處于第二位。
      目前對(duì)無(wú)人機(jī)低雷諾數(shù)飛行狀態(tài)開展的研究不多。正如無(wú)人機(jī)有許多類別一樣，它們飛行時(shí)的飛行環(huán)境也各不相同。因此，必須對(duì)雷諾數(shù)的影響有更好的理解以便更深入地把握下列問(wèn)題：
（1）穩(wěn)定和非穩(wěn)定流的影響；
（2）三維層流/湍流的轉(zhuǎn)換；
（3）在包括無(wú)人機(jī)飛行剖面范圍內(nèi)的雷諾數(shù)和馬赫數(shù)下的理想的翼型和機(jī)翼幾何尺寸。加大對(duì)低雷諾數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)部件的投入也十分關(guān)鍵。低速或高空無(wú)人機(jī)的渦輪機(jī)面對(duì)的飛行環(huán)境不同于現(xiàn)代推進(jìn)器傳統(tǒng)上所準(zhǔn)備的環(huán)境。排熱、渦輪和壓縮機(jī)葉尖損失以及低動(dòng)壓只是在這種低雷諾數(shù)條件下使小型推進(jìn)系統(tǒng)性能降級(jí)的少數(shù)幾個(gè)因素。

無(wú)人機(jī)的可靠性設(shè)計(jì)

      無(wú)人機(jī)開發(fā)商，一般比較注重產(chǎn)品壽命周期的采辦階段。實(shí)際上，對(duì)于無(wú)人機(jī)的可靠性，應(yīng)貫穿于其壽命周期的各個(gè)階段。從確定無(wú)人機(jī)的需求開始，經(jīng)過(guò)概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，一直到無(wú)人機(jī)的使用和退役，都與可靠性密切相關(guān)。大量的實(shí)踐說(shuō)明，一個(gè)可靠的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)不但要注重其系統(tǒng)性能，而且在概念設(shè)計(jì)階段就要注意可靠性、維修性的設(shè)計(jì)。
      如果在無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)階段，以犧牲其可靠性為代價(jià)，片面追求性能要求，就會(huì)導(dǎo)致無(wú)人機(jī)在外場(chǎng)使用中的許多問(wèn)題，如任務(wù)成功率低、維修資源利用率高等。盡管一些方法（如失效模式與影響分析、概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、質(zhì)量功能展開等）可用來(lái)解決這些問(wèn)題，但如果在無(wú)人機(jī)壽命周期的早期運(yùn)用這些工具，效果會(huì)更好。從飛行控制軟件的開發(fā)上可清楚地印證這一點(diǎn)。在壽命周期內(nèi)，軟件錯(cuò)誤出現(xiàn)的越早，糾正措施所需的代價(jià)就越低。
      為在控制成本的同時(shí)達(dá)到提高可靠性目的，以下原則在設(shè)計(jì)所有無(wú)人機(jī)子系統(tǒng)時(shí)必須予以考慮：
l 運(yùn)用系統(tǒng)工程與設(shè)計(jì)實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì) l 設(shè)計(jì)力求簡(jiǎn)單 l 加強(qiáng)預(yù)先診斷能力設(shè)計(jì)
l 確保材料和零件的可互換性 l 考慮人為因素（在制造、操作和維護(hù)中）對(duì)無(wú)人機(jī)的敏感性
l 基于故障模式與影響分析，運(yùn)用冗余設(shè)計(jì)和故障安全保護(hù)設(shè)計(jì)手段
l 可生產(chǎn)性設(shè)計(jì)  l 優(yōu)先使用已得到驗(yàn)證的材料和零件   l 對(duì)材料和零件質(zhì)量的維持和控制

      在無(wú)人機(jī)可靠性設(shè)計(jì)中，零部件的質(zhì)量必須保證。對(duì)于一些復(fù)雜的零部件，開發(fā)商必須調(diào)查更多的因素和后勤問(wèn)題，比如：零部件制造商的聲譽(yù)、零部件在其它領(lǐng)域的使用及性能狀況等。有時(shí)即使是個(gè)別零件的可靠性符合要求，但整個(gè)系統(tǒng)的可靠性卻達(dá)不到要求。
     可靠性的設(shè)計(jì)也必須考慮子系統(tǒng)和零部件的冗余問(wèn)題。這對(duì)于飛行關(guān)鍵系統(tǒng)、可靠性低的零件更是如此。當(dāng)然，這有可能增加產(chǎn)品成本，但是成本利益分析顯示，它可以減輕風(fēng)險(xiǎn)。如果現(xiàn)有的貨架產(chǎn)品技術(shù)達(dá)不到客戶要求，開發(fā)商就要尋求用于可行解決方案的新的零件技術(shù)。

      零件質(zhì)量
      平均失效間隔時(shí)間(MTBF)是描述可靠性的一個(gè)重要參數(shù)。這是由于系統(tǒng)、子系統(tǒng)的MTBF 以及單個(gè)零件的 MTBF 對(duì)整個(gè)無(wú)人機(jī)的可靠性有著巨大的影響。這種影響可通過(guò)下圖看出，它反映了不同 MTBF 值的可靠性狀況?？煽啃砸彩侨蝿?wù)持續(xù)時(shí)間的函數(shù)，任務(wù)持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，可靠性就越低。MTBF 提高，就意味著失效率減小。下圖表示了失效率與任務(wù)持續(xù)時(shí)間的關(guān)系。
    在一個(gè)具體的子系統(tǒng)內(nèi)，元件一般集成使用。一個(gè)元件的失效會(huì)誘發(fā)整個(gè)系列的失效。因此元件的可靠性會(huì)影響到子系統(tǒng)的可靠性，進(jìn)而影響無(wú)人機(jī)系統(tǒng)可靠性。下表表示了元件可靠性與系統(tǒng)可靠性的關(guān)系?？煽啃缘臄?shù)值大小用“9”的個(gè)數(shù)表示。例如，一個(gè)系統(tǒng)可靠性為 99.99%，就是說(shuō)可靠性為 4 個(gè) 9。
     如果一個(gè)零部件具有 99.999%的可靠性，一個(gè)子系統(tǒng)由 100 個(gè)此種零件組成，那么此系統(tǒng)的可靠性只有 99.9%。因此，有時(shí)即使是個(gè)別零件的可靠性符合要求，但整個(gè)系統(tǒng)的可靠性卻達(dá)不到要求。
  如果零部件可靠性不夠充分，則一般會(huì)采用冗余設(shè)計(jì)方法來(lái)提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，但以增加系統(tǒng)復(fù)雜性、重量、體積、動(dòng)力消耗和成本為代價(jià)。冗余方法在提高任務(wù)可靠性的同時(shí)，也會(huì)對(duì)后勤可靠性帶來(lái)不利影響。這是由于該方法要求有更多的備件儲(chǔ)備。冗余分工作冗余和備用冗余兩種。工作冗余是指所有冗余同時(shí)處于工作狀態(tài)；而備用冗余是指原來(lái)工作的冗余發(fā)生故障后，替代冗余才開始工作的情況。比如電傳操縱飛機(jī)的多余度飛行控制系統(tǒng)就是典型的工作冗余。下圖表示了冗余與失效率的關(guān)系。
      對(duì)于一個(gè)具體的系統(tǒng)，其 MTBF 在設(shè)計(jì)上雖然固定不變，但采用冗余方法后，失效率將發(fā)生變化。例如，對(duì)于一個(gè)無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的 MTBF 為 50 小時(shí)，研發(fā)機(jī)構(gòu)平均的任務(wù)持續(xù)時(shí)間為 11 小時(shí)，也就是說(shuō)，每執(zhí)行 5 個(gè)任務(wù)就會(huì)出現(xiàn)失效。如果采用雙余度設(shè)計(jì)，失效率降為 1/20。如果采用三余度設(shè)計(jì)，例 MQ-9 的飛行控制系統(tǒng)，失效率將大大降低，低于 1%。
 新技術(shù)
      如果現(xiàn)有零件質(zhì)量和冗余方法不能滿足系統(tǒng)任務(wù)可靠性問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員必須尋求新的零件技術(shù)來(lái)解決可靠性問(wèn)題。例如：
l 形狀記憶合金的使用將較少或取消伺服和激勵(lì)裝置。
l 生物高分子材料將帶來(lái)抗疲勞、重量輕和強(qiáng)度高的機(jī)體結(jié)構(gòu)。
l 自行修補(bǔ)復(fù)合材料將減少飛機(jī)在執(zhí)行任務(wù)中出現(xiàn)的材料結(jié)構(gòu)問(wèn)題。

無(wú)人機(jī)常用的六大可靠性測(cè)試

01. 高 低 溫 濕 熱 測(cè) 試   
     由于無(wú)人器作業(yè)的環(huán)境條件往往多變且復(fù)雜，而且每一款機(jī)器對(duì)于內(nèi)部功耗發(fā)熱的控制能力有所區(qū)別，終導(dǎo)致飛行器自身的硬件對(duì)于溫度的適應(yīng)能有所不同，所以為了滿足更多或者特定條件下的作業(yè)需求，高低溫條件下的飛行測(cè)試是必須的。不能說(shuō)，飛行器在南方飛沒(méi)有問(wèn)題，但是帶到北方竟無(wú)法起飛，又或是無(wú)人機(jī)在溫度高或者溫度低的條件下儲(chǔ)存，飛行器竟出現(xiàn)了未知的故障等等，對(duì)于普通消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，這樣的結(jié)果都是無(wú)法接受的。

02.跌 落 測(cè) 試   
      跌落測(cè)試是目前絕大多數(shù)產(chǎn)品都需要做的一項(xiàng)常規(guī)測(cè)試，一方面是為了檢驗(yàn)無(wú)人機(jī)產(chǎn)品的包裝是否能很好地保護(hù)好產(chǎn)品本身以確保運(yùn)輸安全；另一方面其實(shí)就是飛行器的硬件可靠性，畢竟飛行器像常用的智能手機(jī)一樣，無(wú)法避免地會(huì)出現(xiàn)一些小磕小碰，或者甚至出現(xiàn)意外摔機(jī)的情況，良好且牢靠的硬件性能可以大大提升飛行器對(duì)于外界的抵御能力，將機(jī)器損壞降到低，減少維護(hù)的時(shí)間和成本。
03.GPS 搜 星 測(cè) 試   
      對(duì)于一款無(wú)人機(jī)飛行器來(lái)說(shuō)， GPS模塊是一個(gè)非?；镜挠布枨螅瑢儆陲w行器控制系統(tǒng)的重要傳感器單元之一。不僅可以提供位置坐標(biāo)及飛行速度等數(shù)據(jù)信息，同時(shí)，在功能上可以輔助實(shí)現(xiàn)懸停，航線規(guī)劃和自動(dòng)返航等等眾多智能功能。所以，飛行器搜星的速度和數(shù)量對(duì)于無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)是非常重要的，速度太慢，你可能需要等很長(zhǎng)的時(shí)間才敢起飛，星數(shù)太少或者不穩(wěn)定，在飛行的過(guò)程中丟星其實(shí)也會(huì)影響到飛行操控和安全。

04.振 動(dòng) 測(cè) 試   
      無(wú)人機(jī)內(nèi)部有很多的傳感器，比如IMU慣性測(cè)量單元，這些感知的數(shù)據(jù)如果因?yàn)檎駝?dòng)受影響，終的結(jié)果就是飛行器可能會(huì)“瘋”掉，*不受控制；其次，內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)身的一體化強(qiáng)度要求較高，如果振動(dòng)導(dǎo)致硬件連接異常，螺絲或者模塊松懈等等，其實(shí)都是不能容忍的。同時(shí)，飛行器自身的振動(dòng)會(huì)影響到飛行的穩(wěn)定和航拍的效果。要知道，如果你經(jīng)常外出，路上會(huì)受車輛顛簸振動(dòng)的影響，起飛和降落不流暢或者經(jīng)?？目呐雠鲆矔?huì)受到振動(dòng)的影響，所以飛行器對(duì)于振動(dòng)的抵御能力不可忽略。

05.按 鍵 測(cè) 試   
      無(wú)人機(jī)的遙控器上有控制搖桿和很多的功能按鍵，機(jī)身上也有對(duì)頻鍵，電池扣等等，這些按鍵隨著長(zhǎng)期地頻繁使用都會(huì)出現(xiàn)老化和磨損，按鍵測(cè)試其實(shí)就是在大使用強(qiáng)度下，測(cè)試這些按鍵是否能持續(xù)正常工作，抗老化的能力有多強(qiáng)，畢竟按鍵壞了，飛行控制和功能使用都會(huì)受到影響，客戶體驗(yàn)不佳。

06.線 路 彎 折 測(cè)試   
       隨著無(wú)人機(jī)一體化的發(fā)展，很多的連線都被商場(chǎng)絞盡腦汁盡可能地設(shè)計(jì)減少了，但還是會(huì)不可避免地有一些模塊之間的連線，而這些線路會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)期的彎折，所以必要的彎折測(cè)試以檢測(cè)模塊之間的連接可靠性非常重要，比如云臺(tái)一般在機(jī)身的下方，云臺(tái)的FPC排線一般肉眼可以看到，如果該排線損壞云臺(tái)將與機(jī)身斷連，無(wú)法工作；還有，一旦這些排線破損或者短路，也不能影響到無(wú)人機(jī)其它模塊的正常運(yùn)作。