航空宇航学科综合课(博)-课程总结说课讲解.docx

宇航学院讲座总结 航空宇航学科综合课（博）（2017 年 1月2日） 一、气动弹性技术发展方向杨 超 教授 2016.9.23第一次的航空宇航综合课是由我们航空科学与工程学院院长杨超教授给我们带来的关于气动弹性方面的讲座，虽然之前的学习过程中也听说过一些气动弹性的理论，但是并没有太多的了解，这一次的讲座加深了我们对于气动弹性这门学科的认识与理解。气动弹性是研究弹性物体在气流中的力学行为的学科，其任务是研究气动力与弹性体的相互影响。气动弹性问题是所有飞行器都存在的问题，只是程度不同主要矛盾不同。气动弹性问题普遍的存在于古往今来所有飞行器当中。1903年12月，莱特兄弟试飞前9天，兰利的“空中旅行者”号有动力试飞失败，就是因机翼扭转变形发散造成的；一战中发生过多起颤振和发散的事故，而二战过后，随着飞行速度的不断增加，颤振问题渐渐显现，成为许多飞行事故的元凶；而离我们比较近的一次是1998年F-117颤振事故。因此我们必须对气动弹性问题加以重视，并且随着科技的进步，尤其是对气动弹性技术、喷气发动机和后掠翼技术的突破，人类飞行突破“音障”已成为可能。目前气动弹性问题的研究热点是复合材料气动弹性剪裁优化和主动气动弹性机翼（Active Aeroelastic Wing）。众所周知，复合材料有许多独特的优点。例如质量轻、比强度和比刚度高、抗疲劳和抗振性能好、结构可设计性好等，特别是它所具有的显著的各向异性力学特性。而气动弹性剪裁是指通过复合材料的刚度方向性及其变形耦合来控制翼面结构的静力和动力气动弹性变形，从而提高飞机性能的一种结构优化设计方法。该气动弹性优化算法适用于飞行器设计的初始阶段。主动气动弹性机翼的设计思想是通过全权限、快速响应的数字式主动控制系统来主动且有效地利用机翼的柔性。美国从1985年开始，就逐步对该方法进行了研究，已经进入了飞行测试阶段。随着导弹、高性能巡航导弹、高超音速巡航导弹、无人机的发展，要求质量轻、速度高，气动弹性问题更加突出，气动弹性的研究在工程实践中发挥着越来越重要的作用。二、航空器适航设计技术曹义华 教授 2016.9.30适航性（Air Worthiness）是指航空器在预期的运行环境中在经审明并被核准的使用限制下运行时，应具备的安全性和物理完整性品质。这种品质使航空器始终处于符合其型号设计及安全运行的状态。适航性标准是为了保证实现民用航空器的适航性而制定的最低安全标准。目前的航空器适航标准主要包括：美国联邦航空管理局FAA的联邦航空条例（FAR）、英国民用航空管理局CAA的英国民用适航性要求（BCAR）、西欧国家的联合适航性要求（JAR）、俄罗斯的民用航空条例以及中国民用航空局的CCAR。另外，还存在适航审定标准。70部联邦航空条例中的大多数是属于管理性质的，但其中有八部则是从最低安全要求出发，对航空器、发动机或螺旋桨的设计提出了具体的技术要求，FAA将其进一步定名为“标准”，其中包括7部适航标准和一部噪声标准。航空器飞行的空间称空域。空域的概念包括三种属性，分别为法律属性、自然属性和技术属性。法律属性的意义在于空域是国家的重要资源，由国家实行统一管理，各国对于空域管理都有自己相应的严密机构，并有法律条款对各项活动进行约束。自然属性容易理解，空域有下确界即地表、海面等，也受天气情况的影响。技术属性是指空域也与许多科学技术有关，如需要在空域建立用于通信的通信场，实现导航的导航场，实现监视功能的监视场等。空域管理是为了适应航空事业的发展而提出的。航空事业的发展是伴随着飞行器的发展而发展的。1783年作为历史上第一个真正意义上的航空器热气球诞生，在之后的100多年里，随着科技的进步以及人类对于航空器研究的不断深入，1903年莱特兄弟成功进行了真正意义上的飞机的首飞，1943年直升机的发明让世界航空事业不断完善与发展，到如今，各式各样的飞行器翱翔天穹。近十几年来，航空事业发展日新月异。因此要保证飞行器飞行的安全和有序，就要加强管理。空域管理是这种管理的一个重要方面，它有效的提高了空域利用率，增加了空域的容量和整体流量。空域管理凸显了其重要性。三、复杂产品集成的多学科设计优化研究徐元铭 教授 2016.10.14这是本学期的第三次课，本次讲座是由航空科学与工程学院的徐元铭教授为我们介绍的复杂产品集成的多学科设计优化研究，在当前学术界领域，多学科优化研究应该说是我们作为博士研究生必须要了解甚至需要我们深入探究的一门学科。多学科优化设计是目前十分热门的新生学科，国内有很多学者在从事这方面的理论研究，在国外这项技术已经有很多工程应用。多学科优化设计（Multidisciplinary Design Optimization，MDO）解决复杂工程系统的设计优化的一种有效方法和工具。其主要设计思想为：在复杂系统的整个设计过程中，充分利用分布式计算机网络技术来集成各学科的知识，按照面向设计的思想来集成各个学科的模型和分析工具，通过有效的设计和优化策略组织和管理设计过程，充分利用各学科相互作用产生的协调效应来获得系统整体最优解，缩短设计周期，节约成本。复杂工程系统（航空航天系统）的设计往往涉及多门学科，如气动、结构、控制、发动机等很多学科，传统的串行设计方式的最大弊端在于它人为的割裂了各学科之间的相互作用，并没有利用各学科之间相互影响产生的协同效应。这种设计方法只能获得局部的最优解，很有可能失去全局最优解，而且设计周期长，成本高。这些特点显然不能适应越来越多，且越来越苛刻的设计要求的发展趋势。多学科优化设计正是为解决这一问题的新的设计方法。目前，国内外飞行器总体设计的研究领域是多学科优化设计（MDO），即全局考虑飞行器设计中多子系统之间相互耦合的跨学科、跨专业的系统优化，以实现飞行器的全寿命周期设计。MDO的主要目的是为了加快设计进程和降低复杂系统的设计制造费用，同时使产品效率、重量、寿命、可靠性和可维护性得以提高。随着今年来大量应用到产品设计和开发过程中，MDO将对未来科技和工程领域产生巨大作用。MDO在总体设计过程中，尤其是在方案论证阶段具有实用价值。其中，MDO最直观的作用就是可以根据用户选定的优化目标自动进行参数的合理选择。四、无人机系统概述向锦武 教授 2016.10.21无人机（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）通常是指由机载动力驱动，无线电遥控或自主程序控制飞行，可执行多种任务并能重复使用的无人驾驶航空器。无人机与飞机不同，驾驶员不在飞机上，飞行器设计不受人的生理控制，便于执行高风险任务。他又与导弹不同，主要表现在：发射/回收、动力装置，任务载荷，地面控制等方面。最小的无人机系统至少应该包括：飞行器、飞行控制系统、数据通信系统、任务载荷和发射/回收系统。无人机系统的特点为：安全性好，可执行危险任务，如纵深目标侦查、放射性取样、灾害搜救、反恐监视等；隐蔽性强，灵活、反应快；可长时间续航，续航时间可在数十小时以上；成本低。无人机的使命有：信息战和无人化非接触远程作战的平台；科学研究与应用的平台；航空技术基础研究的平台等。自1913年世界上出现第一个自动驾驶仪以来，无人机受到越来越多国家的重视，发展迅猛。目前从事研究和生产无人机的有美国、俄罗斯、以色列、法国、英国和南非等近30个国家，无人机基本型数量已增加到300多种。鉴于其独有的低成本、低损耗、零伤亡、可重复使用和高机动等诸多优势，其使用范围已拓宽到军事、民用和科学研究三大领域。在军事上可用于侦察、监视、通信中继、电子对抗、火力制导、战果评估、骚扰、诱惑、对地（海）攻击、目标模拟和早期预警等；在民用上，可用于大地测量、气象观测、城市环境检测、地球资源勘探和森林防火等；在科学研究上，可用于大气研究，对核生化污染区的取样与监控、新技术新设备与新飞行器的试验验证等。无人机的发展，很多技术起到了关键性的作用。其中最主要的有以下几项：气动技术、推进技术、人工智能技术、通信技术、发射与回收技术。美国的无人机如“捕食者”、全球鹰等已经能很好的应用，无人作战飞机X-45A、X-45B以及舰载无人战斗机X-47A也在研制过程中。我国的无人机发展与美国、以色列相比还有一定的距离，一些技术难题还有待解决，主要是标准的统一和信息融合处理。但同时我们也充满信心，经过不断的研究、探索一定会有所突破有所发展。五、武器装备隐身技术黄 俊 教授 2016.10.28本节课是由航空科学与工程学院的黄俊教授给我们带来的武器装备隐身技术的专题讲座，让我们对于隐身技术有了初步的认识与了解。隐身技术是控制和减小作战平台及武器系统等目标被敌方探测、跟踪、识别和攻击的各类特征信号，降低被发现和被攻击的概率，从而提高其作战能力和生存力的综合性技术。隐身技术主要包括雷达、红外、声、光、射频、磁、电、尾迹等领域，跨越材料、电磁、声、热、光等学科，覆盖海、陆、空、天等威慑和主战装备。隐身技术对于提高装备生存能力，降低地方探测系统效能，增加战争的突然性等有着重要影响；隐身技术缩短了探测系统的探测距离，对现代预警防御体系提出更高的要求；隐身技术的投入使用，改变了袭击兵器传统的突防方式，使战略、战役、战斗的突然性增大。特别是隐身飞机的使用，其高的突防能力可使敌方的预警探测系统因只能得到非常短的探测时间或距离而很难发现或采取对抗措施，因而地方难以避免遭到闪电般的突袭。生存能力极强的隐身飞机如果再辅以各种高性能的精确制导武器，将极大地提高空战的效能。飞机隐身技术带动了其他武器装备隐身技术的发展。例如，美国的AGM-129A/B空射巡航导弹、“联合防区外攻击导弹”（JASSM）和“战斧”巡航导弹，RCS为0.01-0.2平方米。在世界范围内，随着武器科技水平的普遍提高，具有隐身技术的武器装备不断显现，隐身飞机、隐身核潜艇、隐身作战舰艇、隐身坦克战车、隐身导弹以及隐身直升机等都是具有代表性的现代战争武器装备。目前国内外主要的隐身技术分为以下几类：雷达隐身技术、红外隐身技术、声隐身技术、可见光隐身技术以及其他一些隐身技术。我国的隐身技术目前岁迅猛发展但是距离大规模列装和实战应用都还是需要一定的时间，这是我国航空工作者近一段时间来需要努力赶超的。六、创新研究的科学方法王立新 教授 2016.11.4科学研究的实质是创新，科学研究是探索存在于自然界固有的客观规律，而非做汉化或拷贝的劳动。科学研究的创新有一个常用名词原始创新，所指为前所未有，即在历史上、在世界范围内都没有的新创造，包括新发现、新观点、新理论、新材料、新技术、新方法等。王老师根据自己的实践经验提出了几点科学的创新研究方法：1）极端注重创新性的独立研究。目前很多人的思想都被书本、文献左右，不能独立的思考分析，当然向书本他人学习是十分必要的，但不能一味的听信书本的讲授，要能独立的分析。2）足够地重视对飞行器本体的认识。一切的数学知识、计算算法、控制理论都是使用的工具，真正的研究对象是飞行器本身，要想有所突破创新一定要对飞行器本身的特性有深刻的了解。3）要大胆的提出自己的见解。在对事物有一定的认识之后，要大胆的提出自己的预测，再用数理方法证明或别人的研究成果佐证自己的预测。4）破除书本和文献的神圣性，敢于怀疑一切。一切有人参与的工作均是会出现错误的，不要只相信那些白纸黑字，也要有自己的判断。5）多方位、多角度地认识和思考。要从多个角度考虑问题，才能提供出不同的解决方案，并从中找出最合适的。6）对科学问题要有足够的灵敏性。平时应多关注学科前沿的发展，灵活的进行研究。一种理论在出现以后，在传播的过程中也会出现很多问题。王老师举了很多例子，例如人们目前熟知的几个俗语，其实就是人们在传播的过程中出现了很大偏差。“三个臭裨将，赛过诸葛亮”传播成了“三个臭皮匠，赛过诸葛亮”，这种错误是非常明显的，但是人们还是乐于接受，这反映了大多数人的一些惰性思维模式。虽然自己会有一些疑问，但是又觉得这是大众普遍认可的结论，默默认为这是“真理”，使自己失去了推翻谬论的机会。此外，王教授结合自身经验，提出生活中处处存在创新研究点，鼓励作为博士的我们要善于创新，积极创新。听完王教授的讲解，使我们意识到在创先探索的道路上更要注意研究方法的科学性，也为日后我们博士论文的开题创新点提供了研究思路。七、人机系统研究进展屈香菊 教授 2016.11.11人机系统技术是一门包含了很多综合学科在一起的技术，其中典型的包括飞行力学、数学、心理学、控制理论和仿真实验等等。而人机系统研究领域包括飞行试验技术、驾驶员行为模式识别技术、仿真器软件和数据处理、专用设备、驾驶员行为模型数据库、人机系统品质评价方法。 人-机系统应用面向提出飞行平品质准则、飞机飞行品质评估以及飞行控制系统设计等方向。人机工程学研究在设计人机系统时如何考虑人的特性和能力，以及人受机器、作业和环境条件的限制。人机工程学 还研究人的训练，人机系统设计和开发，以及同人机系统有关的生物学或医学问题。飞机发明以后，人和飞机关系对飞机性能的发挥有这越来越大的影响。最开始时可能座舱环境、操纵杆的响应力大小对飞行员的影响较大。自动驾驶仪应该是人机系统发展最初阶段的产物。但自动驾驶仪的作用更多的是配平、水平飞行以及按设定航线巡航。这种自动驾驶仪在一定程度上解放了驾驶员，实现了部分的自动操作。在人机系统中，人作为特殊的控制器，人的行为受飞机特征的影响，也受到任务和环境的影响，表现出很强的自适应性。反过来，飞机的特征也受人的影响，驾驶员和飞机相互作用，也称为人机耦合。人机耦合即包括良性的耦合也包括不良的耦合，对于不良耦合常见的就是驾驶员诱发震荡，其有线性的、准线性的、非线性的三部分。目前研究的方法主要有基于驾驶员的现行仿真试验方法、基于人机耦合关系的理论研究方法和基于飞行训练规则的经验方法。由于驾驶员动作的复杂性、模型评价的标准的不确定性等问题，使该课题的研究有很多困难之处，有待我们进一步的探索和解决。但就近些年来讲，无人飞机即入了一个飞速发展的阶段。从无人侦察飞机到无人攻击机，以至于无人轰炸机和无人战斗机也进入了设计阶段。但完全无人的飞机不会有发展前途，除非人工智能有了突破性的发展。如果人工智能真的可以达到人的智商，我想到这时就不只是一个科学的问题，而是社会伦理的问题了。因为将武力交到一个高智商却有自主意识的机器手里，人类不会放心的。另外从另一方面来说，如果全无人操作，人机系统如何定义呢？八、弹载/炮射微小飞行器王 华 教授 2016.11.18弹载微小型飞行器是指：以子弹药形式由各类子母式弹药或无人机携带，抛撒后由“弹”型变成“机”型，续航巡飞，完成对目标的侦察、干扰、封锁和攻击等任务的无人飞行器。弹载微小型飞行器的技术包括各子系统核心技术和系统集成技术。在未来军事斗争中，弹载微小型飞行器在军事方面具要很大的需求。一、弹载微小型飞行器主要的研究方向和相应的研究内容：（1）弹载飞行器系统总体技术：它包括总体结构布局、弹机总体技术、空地通讯技术。（2）环境适应性技术：它包括相关武器发射、抛撒环境分析，过载仿真技术。（3）弹机转换控制技术：它包括弹机转换、最有弹道设计技术、远程控制设计技术、抗旋消旋技术。（4）动力系统技术：即为微小型飞行器的紧凑性。（5）飞行控制技术。（6）群协同组网技术。（7）综合试验测试技术。二、弹载微小型飞行器能够解决以下的难题：（1）对敌空军机场洞库内的飞机等目标实施有效的封锁与打击；（2）对敌航母舰队实施突防攻击；（3）对台湾东海岸山体背后目标进行侦察；（4）引导海军火力支援舰队对目标实施火力压制；（5）提供城区作战复杂环境条件下的局部战场的实施信息。三、弹载微小型飞行器的发展趋势分析：（1）与各军兵种已列装的主要武器平台相兼容；（2）提高惯性器件的抗高过载能力，以适应不同的发射、抛撒环境；（3）可执行精确打击、侦察、毁伤效果评估、以及干扰等多种作战任务；（4）展开式机翼和动力系统技术提高以及飞行器的滞空时间的提高；（5）采用先进的目标识别与跟踪技术，从攻击静止目标发展到攻击运动目标；（6）采用多模战斗不等新的高效毁伤手段；（7）多枚飞行器组网提高协同作战效能。目前多国已有相关武器已进行装备。美国的“Quiklook”炮射飞行器的主要任务是侦察，长0.99m，重36-41kg，发射过载2000g，采用充气式结构。“洛卡斯”(LOCAAS)是由美国洛马公司导弹与火控分公司研制的攻击型炮射巡飞器，长787.4毫米，重38.6公斤，铸铝机体，是一种由火箭弹/导弹/布撒器等平台投放的微小型自主宽域巡飞子弹药。可进行广域搜索、识别和摧毁多种地面机动目标，有效对付时间敏感目标。可在战场上空巡逻30分钟，利用激光雷达导引头搜索预定任务区内的目标，搜索高度可达228米， 搜索面积为74平方千米，它可摧毁地面静止目标和运动目标。美国大面积侦察弹“WASP”，是1997年由美国麻省理工大学和Charles Stark Draper实验室联合发起的一个合作项目，主要用于侦察。WASP是一种低成本折叠式无人飞行器，可以配置在陆军标准155mm榴弹炮M-483A或海军5inch舰炮中向目标区域发射；出炮口后尾部六个尾翼片展开，解旋并以提供稳定弹道飞行；当飞到弹道顶点时，尾部的伞盖抛掉，装在尾部的降落伞展开将飞行器从弹丸壳体中抽出；下降到一个合适的高度和速度后，WASP机翼尾翼展开，发动机开始工作，丢弃降落伞，飞行器进入有控飞行，执行任务。前沿区域支援弹药“FASM”是ALOR国防技术计划下研制的一种炮射微小型飞行器，由美国海军研究办公室资助，目的是支援美国海军和海军陆战队的军事行动，除具有侦察、目标定位及战场毁伤评估外，还可以进行通信中继、投放武器打击目标。九、航天器结构优化设计与振动控制黄 海 教授 2016.11.25本节课是由我们宇航学院的黄海教授为我们带来的关于航天器结构优化设计以及振动控制方面的讲座。讲座主要有一下三方面内容组成：结构优化的概念、结构优化的特点和发展以及北航在结构优化领域的代表性工作。航天器结构系统的主要功能有：维持卫星外形构形；提供其他系统的安装空间；满足各种设备的安装方位、精度等要求；支承和保护设备，确保在各种受载条件下的设备的安全；满足自身的刚度、强度和热防护等要求，确保卫星完整性；提供其他的特定功能，如伸展部件的解锁、展开和锁定等。传统的结构优化设计，实际上指的是结构分析，其过程大致是初始设计-结构分析-设计调整-再分析-再调整-直到满意。结构优化设计是指以计算机为工具，将非线性数学规划理论与结构力学分析方法相结合，用于受各种条件限制的承载结构设计。结构优化的从1960年代被提出开始至今已经有了60多年的历史。60年代，Schmit提出结构优化的概念；1960-1970年代中，提出了准则法；1976年一种近似的概念被提出，并引入数学规划算法；1980年代提出了对偶法；1980-1990年代提出了自适应算法。在歼-8机翼结构优化案例中，设计变量共有1332个，最后综合考虑两种工况要求，优化后，结构质量下降了35.9kg，占优化部分结构总质量的14.6%。只考虑收拢单结构工况优化时结构质量下降43.2kg，在考虑展开单结构工况优化时结构质量下降37.4kg。根据上面的例子可以充分看出结构优化在飞行器设计过程所起到的举足轻重的作用。十、高超飞行器平稳滑翔弹道特性与导引方法陈万春 教授 2016.12.2本次课是由我们宇航学院陈万春教授为我们带来的关于高超飞行器平稳花香弹道特性与导引方法方面的讲座，讲座主要分为以下几个部分：平稳滑翔概念的提出、平稳滑翔弹道解析求解、平稳滑翔弹道动态特性、平稳滑翔弹道阻尼控制方法、平稳滑翔空间弹道解析解、平稳滑翔解析再入导引方法、线性伪谱广义标控脱靶量制导等。首先给出平稳滑翔的定义，并给出飞行动力学方程，根据对平稳滑翔弹道特性的分析可以看出，不同的初始条件对于滑翔弹道特性有着很大的影响。当利用数值求解的时候，通过对比不同的目标函数所得到的弹道特性发现，将加加速度作为数值求解的目标函数可以得到较好较平稳的弹道特性曲线。在求解平稳滑翔弹道解析解的时候，对高度的二阶导函数进行简化，、高度的解析解。利用正则摄动法，可得到高度的一阶项，同理还可得到二阶解。通过对比结果显示，解析结果精度很高，相对误差小于2%。引入弹道阻尼，飞行效果会更好，也可以对初值进行优化，寻找最优的弹道。如果在讨论平稳滑翔弹道特性的过程中考虑地球自转的情况，解析过程会较为复杂，可以在射面上建立坐标系进行简化，进而得到了解耦的方程，也就得到了解析解，而且解析解的精度很高。相对于国外知名科学家的方法，该方法的有效性与精确性相对较高，并在实际型号中得到了验证。传统跟踪方法目的是消除当前时刻与标准弹道的误差，而线性高斯伪谱广义标控脱靶量制导目的是消除终端误差，只存在当前的积分弹道；线性高斯伪谱广义标控脱靶量制导对传统的跟踪方法具有更强的适应性，不依赖于离线生成的标准弹道。十一、载人航天与深空探测徐世杰 教授 2016.12.9本次课是由我们宇航学院的徐世杰教授给我们带来的载人航天与深空探测方面的专题讲座，讲座主要分为四部分：飞天中国载人航天的历史和现状；揽月中国月球探测的历史和现状；航天梦中国未来的载人航天和深空探测计划；任重道远中国载人航天和深空探测的世界地位。载人航天作为人类科技文明发展必不可少的一环具有多方面的重大意义，载人航天对于材料制造、空间制药、空间育种、空间科学研究、太空旅游、政治、军事、物种备份等诸多方面至关重要。1985年秦皇岛会议上，航天界达成了研制宇宙飞船-空间站系统的共识；1992年9月21日“921”工程正式启动；从1999年开始的神舟号系列飞船便正式开启了中国载人航天事业的序幕，经过四代飞船的研制与努力，终于在2003年，搭载着中国载人航天史上飞天第一人杨利伟的神舟五号飞船成功发射并圆满完成中国人的飞天梦。921工程分三步走：第一步是建立天地往返系统，包括不载人实验和载人实验；第二步是建设短期有人照料的空间实验室；第三步是建设长期有人驻留的永久性空间站。2001年国防科工委总体论证中国月球探测，而后2004年确定了我国探月工程“绕-落-回”三步走目标，并随着2007年中国航天史上第一枚探月航天器嫦娥一号的发射，中国的探月之旅正式开启。截止目前，嫦娥1-2号实现了绕，嫦娥3号实现了落；而接下来2017年发射嫦娥5号，2018年发射嫦娥4号，实现背面落。在接下来的几年时间里我国的载人航天事业将处于一个非常关键的时期，我们的航天三步走战略已经要达到了最关键的时期，未来我们还将进一步开展对于火星的探测。中国航天事业的能否达到既定的目标将会举世瞩目，这也是彰显我中国综合国力的重要体现。虽然我国在载人航天事业上起步较晚，我们的水平与世界航天大国相比还有很大的差距，但是我们也有我们自己的优势。我们的起点高，可靠性好的特性在世界范围内可以说正处于领先的水平。然而，我们后面要走的路还很长，我们中华民族航天事业究竟能走到什么高度完全依靠我们每一个航天人的共同努力。十二、无人机总体综合设计技术马东立 教授 2016.12.16无人机（UAV）是一种由动力驱动，机上无人驾驶，可重复使用的航天器的简称。无人作战飞机（UCAV）是无人战斗机、无人攻击机和无人轰炸机的总称。长航时类型无人机集中了侦察和监视飞机的长期的技术进步，其代表就是美国的著名无人机“全球鹰”。马东立教授从几个方面简单介绍了高空长航时无人机总体综合设计，包括：气动布局（有正常式、鸭式、飞翼、连翼等布局）、翼型选择与优化设计（无人机常用翼型：层流翼型、超临界翼型）、气动-结构一体化设计、气动-隐身-结构一体化以及飞机、发动机相互匹配。二次世界大战以后，特别是近三十年来，经过历次局部战争的实战应用，无人的作用越来越大，越来越重要，它已成为现代战争中不可缺少的一种武器。美国更加认真地考虑使用无人侦察机的问题。研究表明，单靠天基和载人机载侦察平台无法满足作战所希望的连续不断的随时根据需求提供的台式和信息。因此，除战术无人机外，美国在无人机计划中又增加了一个独特领域长航时无人机系列。马东立教授向我们介绍了一系列长航时无人机类型以及其各自的演变过程，以高空长航时无人机为例，高空长航时无人机飞行时间在24小时以上，飞行高度大于18000米。“全球鹰”系列无人机是其中最具代表性的，从RQ-4A再到加大型RQ-4B，机翼面积增大10%，发动机更是得到更新，点输出功率增大150%，载荷提高了51%。飞机设计一般包括以下几个方面：拟定设计要求；概念设计；初步设计，它包括两部分内容：方案设计和打样设计，在此阶段要进行下列工作：气动分析和风洞试验、结构打样设计、系统打样设计、全机部置协调、样机审查；详细设计；原型机试制；试飞；成批生产。随着无人机及其相关技术的快速发展，用无人机代替有人机执行更多的任务已经成为可能，从“捕食者”的武装改型可以发现，让无人机来执行对地攻击任务是作战实际的需求，可实现对目标的“发现即攻击”的能力。