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航空知识手册(cè)之二(èr):无人机(jī)系统组成(chéng)

 

一、飞行(háng)器

飞行器是由人类制造、能飞(fēi)离地面、在大气层内或大(dà)气(qì)层外空间飞行的机械飞(fēi)行器。在(zài)大(dà)气层内(nèi)飞行的称为航(háng)空器,在太空飞行的称为(wéi)航天(tiān)器。

无人机系统飞行器平台“简(jiǎn)单(dān)”的五个方面:

1)无需(xū)生命支(zhī)撑系(xì)统(tǒng),平台规模尺度小,更加简化。

2)无需考虑过载、耐久等人为因素,平台更加专用化。

3)为降低(dī)采购价格,相对于有人(rén)挤(jǐ)在(zài)一定程度(dù)上放宽了(le)可(kě)靠性指标。

4)对场(chǎng)地(dì)、地面保障等依赖减(jiǎn)小。

5)训练可大量依赖于模(mó)拟器,节(jiē)省飞行(háng)器实际使用寿命。

二(èr)、航(háng)空器平台(tái)

1.固定翼

固定(dìng)翼航空器平(píng)台即(jí)日常生活中提(tí)到的“飞机”,是指由动(dòng)力(lì)装置产生前进的推理或拉力,由机体(tǐ)上固定的机翼产生升力,在大气层内(nèi)飞行的(de)重于空气的航空器。

无人机固定翼平台

固定翼结构包含(hán)机身、机翼、尾翼、起落架和发动机等。

机身:机身(shēn)的主要功用是装在设(shè)备、燃(rán)料(liào)和武器等(děng),同事它是其他结构部件的安装基础,用以(yǐ)将尾翼、机(jī)翼、起落架等连接成一个整(zhěng)体。

固定翼飞(fēi)行(háng)器机身结构

机翼(yì):机(jī)翼(yì)是固定翼飞行(háng)器产生升力的(de)部件,机翼后缘有可(kě)操作(zuò)地点活动(dòng)面,一半(bàn)靠外侧的(de)叫作副翼,用于控制飞机的滚(gǔn)转运动,靠内侧的则(zé)是(shì)襟翼,用(yòng)于增加(jiā)起飞着陆阶段的(de)升力。

固定翼(yì)飞行器机翼结构(gòu)

尾翼:尾翼(yì)是用来配平(píng)、稳(wěn)定和(hé)操纵固定翼(yì)飞行器飞行的部件,通常包括垂直尾翼(垂尾)和水平尾(wěi)翼(平尾)两部分。垂直尾翼(yì)由(yóu)固定的(de)垂直安定面和安装在其后部的方向舵组成;水平尾(wěi)翼由固定的水平安定(dìng)面和安装在其后部的升(shēng)降舵(duò)组成(chéng),一些型号的飞机升降(jiàng)舵由全动(dòng)式(shì)水平尾翼(yì)代替。方向舵用于控制飞机的(de)横向运动,升降舵用于控(kòng)制飞机的纵向运动。

起落架:起落架是用来支撑飞行器停放、滑行(háng)、起飞和着陆滑跑(pǎo)的部件,一般由支柱、缓冲(chōng)器(qì)、刹车装置、机轮和收放机构(gòu)组成。陆上飞机的(de)起落装置一般有减震支(zhī)柱和机轮组成,此外还(hái)有专(zhuān)供(gòng)水上(shàng)飞机(jī)起降的带有浮筒装置的(de)起落架和学第七讲用的滑撬式起落(luò)架(jià)。

2.旋(xuán)翼平台

旋翼平台即旋(xuán)翼(yì)航空(kōng)器平台,旋翼航空(kōng)器是一(yī)种(zhǒng)重于空气的航空器(qì),其在空中飞行的升力由一个或多个旋翼与空气(qì)进(jìn)行相对运动(dòng)的反作用获得,与固定翼(yì)航(háng)空器为相(xiàng)对的关系。现(xiàn)代旋翼航空器通常包括(kuò)直升机、旋翼(yì)机和变(biàn)模(mó)态旋翼机三种(zhǒng)类型。

旋翼航空器(qì)因为(wéi)其名称(chēng)与旋翼机混淆,实际上旋(xuán)翼(yì)机(jī)的全称为自传(chuán)旋(xuán)翼机,是(shì)旋翼航空器的一种。

2.直升机

直升机是一种由一(yī)个或(huò)多个水平旋转的(de)旋翼提供升力和推进力(lì)而进(jìn)行飞(fēi)行(háng)的(de)航空器。直升机具有大多数固定翼航空器所不具备的垂直(zhí)升降、悬停(tíng)、小速度向前或向(xiàng)后飞行的特点(diǎn)。弱点在于(yú)速度(dù)低、耗油量较(jiào)高、航程较短(duǎn)。

直升机的升力(lì)产生(shēng)原理与机翼相(xiàng)似(sì)。旋翼不像固定翼(yì)航空器那(nà)样依靠(kào)整(zhěng)个机体向前飞行来(lái)使(shǐ)机(jī)翼与空气产生相对运(yùn)动,而(ér)是依靠自身的旋(xuán)转产生(shēng)与空气(qì)的相对(duì)运动。但是,在(zài)旋翼提供升力的同时,直升机身(shēn)也(yě)会因反扭矩(与(yǔ)驱动旋翼(yì)旋转等量(liàng)但方向相反的(de)扭(niǔ)矩(jǔ),即反作用扭矩)的作用而具有向反方向旋转的趋势。为了(le)克服“旋(xuán)翼(yì)”旋(xuán)转产生的(de)反(fǎn)作(zuò)用扭矩,常见(jiàn)的做法是用(yòng)另(lìng)一个小型旋(xuán)翼,即尾(wěi)桨(jiǎng),在机身尾部产(chǎn)生抵消反向运(yùn)动的(de)力矩。

3.多轴飞行(háng)器

多轴飞行(háng)器是(shì)一种具有三(sān)个(gè)及以上(shàng)旋翼轴的特殊的直升机。其通(tōng)过每个轴(zhóu)上的电动机(jī)转动,带动旋翼,从而产(chǎn)生升推力。旋翼的总距(jù)固定,而不像一(yī)般直升机那样可变。通过改(gǎi)变不(bú)同悬疑(yí)之间的相对转速,可(kě)以改变(biàn)单轴推进力的(de)大(dà)笑(xiào),从而控(kòng)制飞(fēi)行器的运行轨迹。

3.旋翼机

自传旋翼机简称旋翼机或自旋(xuán)翼机,是旋翼航空(kōng)器的一种。它的(de)旋翼没有动力装置驱(qū)动(dòng),仅依(yī)靠(kào)前进时的相对(duì)气(qì)流吹动悬(xuán)疑(yí)自(zì)转以产生升力。旋翼机大多有独立的推进或拉(lā)进螺旋桨(jiǎng)提供前飞动力,用尾翼控(kòng)制方向。旋翼机(jī)必须(xū)像固(gù)定翼航空器那样滑跑加速才能起飞(fēi),少数(shù)安装有跳(tiào)飞装(zhuāng)置(zhì)的旋翼机能够(gòu)原(yuán)地(dì)跳跃起飞,但旋翼机(jī)不(bú)能像直升机那(nà)样进行稳定的垂直起降和悬(xuán)停。

自转旋翼机无人机平台

一架具备基本(běn)功能的自转旋翼机通常包括(kuò)机身(shēn)、动力系统、旋翼系统、尾(wěi)翼和起落架五个部分。

机身(shēn):提供其(qí)他部件的安装结构。

动力系统:提供旋翼机向前飞行的推(tuī)力,在飞行时和(hé)旋翼系统无关。

旋(xuán)翼系(xì)统(tǒng):提供旋翼机飞行所必须的升力的(de)控制能力(lì)。常见的是带桨榖(gǔ)倾斜(xié)控制的蹊跷板式(shì)旋翼,也可以采用全铰式旋翼(yì)。

尾翼:提供稳(wěn)定性和俯仰、偏(piān)航控制,和固定翼飞机的尾翼功能类似。

起落架:提供在地面上的移动(dòng)能力,类似于(yú)固(gù)定翼飞机的起(qǐ)落(luò)架(jià)。最常见的为前三点(diǎn)式起落架。

4.其他平台

除(chú)了上诉几种(zhǒng)主流航(háng)空(kōng)器类型外(wài),扑(pū)翼机和变(biàn)模(mó)态旋翼机也是(shì)现(xiàn)代航空器(qì)的重点研究方向。

扑翼机(jī)是通过像鸟(niǎo)类(lèi)和昆虫那样上下(xià)扑动(dòng)自身翅膀而(ér)升空飞行的(de)航空器,又称振(zhèn)翼机。作(zuò)为一种(zhǒng)仿生(shēng)学(xué)的(de)机械,扑翼机(jī)与它模仿的(de)对(duì)象一样(yàng),以机翼同时(shí)产生升力和(hé)推进力(lì)。但也(yě)由于升力和推进力(lì)由同一部(bù)件(jiàn)产生,设(shè)计的工程(chéng)力学和(hé)空气(qì)动(dòng)力学问题非(fēi)常复杂,其规律(lǜ)尚未(wèi)被人类完(wán)全掌握。

倾转(zhuǎn)旋翼机是一种典型的变模态旋翼机平台,也叫(jiào)可倾斜(xié)旋(xuán)翼机,是一种同(tóng)时具有旋翼和(hé)固定翼功能,并(bìng)在机翼两侧各安(ān)装有一套可(kě)在水平和垂(chuí)直位置之间(jiān)转动的可倾转旋翼系统的航空器。优势在于兼具直升机和固定翼(yì)飞(fēi)机飞(fēi)机(jī)的优点,应用前(qián)景十分(fèn)看好。

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