無人機即無人駕駛飛機，是機上沒有駕駛員，*程序控制自動飛行或者由人在地面或母機上進行遙控的飛機。它裝有自動駕駛儀、程序控制系統(tǒng)、遙控與遙測系統(tǒng)、自動導航系統(tǒng)、自動著陸系統(tǒng)等，通過這些系統(tǒng)實現(xiàn)遠距離控制飛行。無人機與有人駕駛的飛機相比，重量輕、體積小、造價低、隱蔽性好，特別宜于執(zhí)行危險性大的任務。

　　自30 年代國外首次采用無線電操縱的模型飛機作為靶機以后，無人機的發(fā)展十分迅速。40年代，低空低速的小型活塞式靶機投入實用。50年代出現(xiàn)了高亞音速和超音速高性能的靶機。60年代以后，隨著微電子技術、導航與控制技術的發(fā)展，一些國家研制了無人駕駛偵察機。無人機的應用領域不斷擴大：在軍事上用于偵察、通信、反潛、電子對抗和對地攻擊；在民用上用于大地測量、資源勘探、氣象觀測、森林防火和人工降雨；在科研上用于大氣取樣、新技術研究驗證等。

　　中國無人機的研究始于50年代后期，1959年已基本摸索出安-2和伊爾-28兩種飛機的自動起降規(guī)律。60年代中后期投入無人機研制，形成了“長空”1靶機、無偵5高空照相偵察機和D4小型遙控飛機等系列，并以高等學校為依托建立了無人機設計研究機構，具有自行設計與小批生產能力。中國生產的各種型別的無人機，基本上滿足了國內軍需民用，并且逐步走向國際市場。

　　靶機是供防空導彈、航空機炮、高射炮試驗和打靶用的無人駕駛飛機。50年代采用靶機主要是前蘇聯(lián)制造的拉-17。1968年，國家正式下達任務，要求南京航空學院研制“長空”1中高空靶機。1976年和1977年該院相繼研制成功“長空”1中高空靶機和1015B型雷達傘靶。1977年成立無人機研究室， 1979年又擴充成為無人機研究所。研究所設總體、結構強度與系統(tǒng)、無線電和電氣、發(fā)動機四個研究室和兩個生產車間。飛行控制系統(tǒng)研究室和特設車間設在自動控制工程系內。1977年以后，南京航空學院又相繼研制出“長空”1核試驗取樣機、“長空”1低空型和大機動型靶機。基本滿足了國產多種防空導彈打靶需要，成功地完成了核試驗穿云取樣任務。

　?。ㄒ唬?ldquo;長空”1中高空型靶機（CK1）

　　1960年代，由于蘇聯(lián)援助的取消、專家的撤離，解放軍空軍試驗用的拉-17無人靶機嚴重缺失，國家下決心搞自己的無人靶機，從而促生了長空一號。長空一號（CK-1）高速無人機由位于巴丹吉林沙漠的空軍某試驗訓練基地二站在1965年～1967年成功定型，主要負責人是被譽為“中國無人機之父”的中國工程院院士趙煦將軍。1966年12月6 日，長空一號首飛成功。實際上長空一號就是仿制拉-17的產品，從開始仿制到總體設計成功用了三個月。后轉由南京航空學院具體負責。在南航，該機型于 1976年底設計定型，總設計師為該校的郭榮偉。早在60年代末，該所開始了無人機的研制。長空一號研制成功后，在我國空空武器等試驗中發(fā)揮了重要作用。長空一號是一架大型噴氣式無線電遙控高亞音速飛機，可供導彈打靶或防空部隊訓練。長空一號經過適當改裝可執(zhí)行大氣污染監(jiān)控、地形與礦區(qū)勘察等任務。該機采用典型高亞音速布局，機身細長流線，機翼平直，展弦比大。水平尾翼呈矩形，安裝在垂直尾翼中部。機身前、后段為鋁合金半硬殼式結構。發(fā)動機及其進氣道裝在機身下部的吊艙內。翼尖短艙、尾翼翼尖、進氣道唇口、機頭與機尾罩均用玻璃鋼制造。中單翼結構的矩形機翼采用不對稱翼剖面，有2度的下反角，機翼安裝角為 0°45‘。機翼翼尖處吊有兩個翼尖短艙。水平尾翼安裝在垂直尾翼中部，平尾和垂尾均采用對稱翼剖面的矩形翼面。機翼和尾翼均為鋁合金單梁式薄壁結構。機載設備、自動駕駛儀分別裝在前后段，機身中段為壓力供油式油箱。設計中直接利用機身外殼s作為油箱壁，節(jié)省了重量。改進型號的機翼下有兩個小型副油箱。

　　長空一號的起飛非常有特色，采用一架可回收的發(fā)射車進行助推起飛。在一張澳大利亞“金迪維克”小車圖片的啟示下，趙煦找到了地面起飛車的靈感。飛機固定在發(fā)射車的三條短滑軌上，發(fā)動機艙底部有一推力銷，用于固定。起飛時飛機發(fā)動機啟動，帶動發(fā)射車開始滑跑。當滑跑速度達到275千米/時，飛機已經得到足夠的升力可以升空。這時推力銷在發(fā)射車上的冷氣作動筒作用下拔開，飛機脫離發(fā)射車，開始爬高。發(fā)射車因無動力而減速，隨后地面人員發(fā)出無線電指令，拋出制動傘，并控制剎車使發(fā)射車停住。發(fā)射車可重復使用。發(fā)射車內裝有航向自動糾偏系統(tǒng)，確保在1000米滑跑距離內航向偏離維持在30米內。發(fā)射車助推起飛固然減小了無人機本身的復雜程度，但與空投或火箭助推起飛方式相比，較為復雜和麻煩，當然好處是省卻了調用有人飛機作為母機。拉-17靶機使用空投方式放飛。

　　長空一號起飛85秒后，開始轉入機上程序機構控制飛行，之后由地面站通過雷達信息和其他手段，發(fā)出適當?shù)臒o線電指令進行遙控。長空一號C型能進入地面武器射擊區(qū)域2到8次，提供射擊機會。

　　拉- 17使用的是推力較小的發(fā)動機，長空一號后來改用一臺改進的WP-6渦噴發(fā)動機，尾噴口改裝成固定式，可通過改變發(fā)動機轉速來調節(jié)推力，海平面額定靜推力 21.1千牛，最大靜推力24.5千牛。該發(fā)動機原為殲-6所采用。整體油箱的容量為820升，燃油質量600千克，B、C型加副油箱后，燃油質量達 840千克。由于WP-6發(fā)動機推力比原來的發(fā)動機大7倍，而長空一號外型不變，使得起飛過程中不可避免地產生了過早升力矩，致使靶機起飛試驗一直有問題。后來采取了與一般飛機起飛時減小低頭力矩、增強升力相反的方法，在長空一號起飛時加大其低頭力矩解決了這一問題。

　　長空一號的降落和世界其他無人機相比略顯笨拙，實際上是一種硬著陸。當其在無線電指令指引下進入預定著陸場地時，在500米高度自動拉起，然后進入無動力下滑。接地時保持較大的攻角，尾部首先著地，*發(fā)動機吊艙和尾噴口吸收部分撞擊能量，實現(xiàn)主體部分回收。機體經修復后即可再次使用。這種不完全的重復使用，對使用費用、維護難度上有較負面的作用。

　?。ǘ?ldquo;長空”1核試驗取樣機（CK1A）

　　國家于1977年3月下達了把“長空”1靶機改裝為核試驗取樣機的任務。

　　核試驗穿云取樣，是核武器研制工作的一個重要環(huán)節(jié)。過去用有人機取樣，不僅有可能損害飛行中央氣象臺健康，而且由于穿云時間安排較晚，取得樣品不夠新鮮，影響對試驗的鑒定、分析。南京航空學院科研人員懷著為國防建設服務，對飛行員的人身健康高度負責的責任感開展了研制工作。他們在短短的半年時間里就研制出三架取樣機并進行了多種試驗，在正式試用前又做了有殲6飛機跟蹤的模擬試飛。試驗與試飛表明，取樣機的研制是成功的。1977年9月17日，一架“長空”1 取樣機參加了中國一次核試驗的穿云取樣飛行。爆炸時，取樣機距爆炸中心150公里，飛機按照預定的航線飛行，打開取樣器門后兩次穿過煙云，十幾分鐘后在預定地點著陸。飛機基本完成，取樣器無損傷，取到了“新鮮”的樣品。

　　南京航空學院為核試驗工程提供了多架取樣機，先后參加四次核試驗，取到足夠劑量的樣品，圓滿地完成了預定任務。1980年，完全取代了有人機取樣的落后方式。

　?。ㄈ?ldquo;長空”1低空型靶機（CK1B）

　　為了滿足低空防空導彈試驗鑒定打靶需要，南京航空學院1980年2月開始研制“長空”1低空型靶機。該機是在中高空型靶機的基礎上改進改型而成的，主要改進是：發(fā)動機為適應低空飛行需要，采用了小推力的“低空巡航狀態(tài)”，相當于渦噴6發(fā)動機額定靜推力的40%；在兩機翼下各掛一只160升的副油箱，以加大航程；調整了飛行控制系統(tǒng)。

　　1982年5月18日，低空型靶機首次放飛，飛行48分鐘后安全著陸，首飛一次成功。1983年2月，被批準設計定型投入小批生產。以后陸續(xù)提供給國產低空導彈進行打靶試驗，滿足了使用需要。

　?。ㄋ模?ldquo;長空”1大機動型靶機（CK1C）

　　為了加強國防力量，對一批高性能導彈進行鑒定試驗，急需一種能在低空和中空做高速水平急轉彎飛行的大機動型靶機。這種靶機在中國尚屬空白，世界上也只有少數(shù)幾個國家能夠生產。

　　國家下達任務，軍方需要一種能作坡度為70～77度的高速水平大機動飛行的無人機，要求南京航空學院從1983年初開始，在一年半之內，研制出高性能的大機動靶機，并且隨后制造一批提供導彈打靶使用。任務艱巨，技術復雜，周期短促。這就要求在總體方案上不能有失誤，在試制生產上不能有返工，每項工作都要做得又快又好，有條不紊。接受任務后，南京航空學院急國家之所急，作出了全力以赴完成任務的決定，成立了以院長為首的研制領導小組，建立了總設計師系統(tǒng)和行政指揮系統(tǒng)，應用系統(tǒng)工程的管理辦法，試行承包責任制，使研制工作很快在全院鋪開。

　　總設計師呂慶風、副總設計師羅鋒主持確定了以長空1低空靶機為原準機的設計方案。面臨的技術關鍵是推力、結構、飛行控制、供油、電磁兼容、電網絡和飛行軌跡方面的改進設計。其中難度最大也最關鍵的首推飛行控制系統(tǒng)和供油系統(tǒng)。

　　C 型采用了適合大坡度轉彎飛行的供油系統(tǒng)。C型在中段機身前端加裝了一個全封閉油室，在飛行過程中保持充滿燃油的狀態(tài)，確保在所有的飛行姿態(tài)下都能連續(xù)供油。C型換裝了適合大坡度機動飛行的自動控制系統(tǒng)。其主要改進包括在副翼通道中引入滾轉角積分信號，提高對滾轉角的控制精度，保證左右兩邊建立坡度對稱；在升降舵通道中引入高度和高度變化率信號，改善了高度保持系統(tǒng)的動態(tài)性能，提高了平飛時高度的穩(wěn)定性；在三個通道中加入軟化電路，在不影響原閉環(huán)回路的前提下，達到了控制平衡，及良好補償?shù)男Ч楸苊膺^載超過規(guī)定值，采取了階躍改變減小升降舵通道中的控制量的措施。為防止嚴重排高，系統(tǒng)能及時退出轉彎，改為平飛或小過載飛行。C型的轉彎坡度分三擋，35度、60度和75.5度，分別表示一般機動、中機動和大機動飛行。

　　新的飛行控制系統(tǒng)要能保證按照合理的規(guī)律控制發(fā)動機推力和飛機的三個舵面，以實現(xiàn)飛行速度和飛行高度都比較穩(wěn)定的急轉彎飛行。設計人員改進設計了自動駕駛儀的部件，進行地面離心轉臺試驗、全系統(tǒng)的數(shù)模混合試驗和實物動態(tài)模擬試驗，終于達到了技術要求。為實現(xiàn)大機動轉彎時的協(xié)調控制，美國采用高精度過載傳感器來調整坡度，保持過載。在國內還有沒有這種傳感器的情況下，設計人員創(chuàng)造性地采用國產其它設備來協(xié)調轉彎，達到定高飛行，同樣實現(xiàn)了機動過載。

　　為確保在機動飛行的正常供油，他們采取利用發(fā)動機壓縮空氣增壓供油的方案，設計出獨特的供油系統(tǒng)，突破了無人機研制中的又一技術關鍵。

　　1984年7月，兩架試飛樣機制造完成，9月在試驗基地試飛，一舉成功。水平轉彎的機動過載達到4G。到1984年底，南京航空學院又試制出8架大機動型靶機。在1985年2月至3月進行一種高性能導彈的鑒定試驗中，用4架靶機就完成5次導彈有效發(fā)射的供靶任務。

　　“長空”1大機動型靶機，具有滿足不同類型導彈靶試要求的優(yōu)良性能。“長空”1靶機系列在研制過程中，除中高空型機有5次試飛失敗外，后面3個改進型都是首次試飛即告成功。迄今各種類型靶機已放飛許多架，無一飛行事故。