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航(háng)空知识手(shǒu)册之二:无人机(jī)系统组成

 

一、飞行器

飞行器是(shì)由(yóu)人类制造、能飞离地面、在大气层内(nèi)或大气层外空间飞行的(de)机(jī)械飞(fēi)行器。在大气层内飞行的称为航空器,在太(tài)空飞行(háng)的称为航天器(qì)。

无人机系(xì)统飞行器平台“简单”的(de)五个方(fāng)面(miàn):

1)无需生命支撑(chēng)系统,平(píng)台规(guī)模尺度小,更加简化。

2)无需考虑过载(zǎi)、耐久等人为因素(sù),平台更加专(zhuān)用化。

3)为降(jiàng)低采(cǎi)购价格,相对于有人挤(jǐ)在一定(dìng)程度上放(fàng)宽了(le)可靠性指标。

4)对场地(dì)、地面保(bǎo)障(zhàng)等依赖减小。

5)训练可大量依(yī)赖于(yú)模(mó)拟器,节省飞行器实际(jì)使用寿命。

二、航(háng)空器平台(tái)

1.固(gù)定翼

固定翼航(háng)空器平台(tái)即日常生活中提到的“飞(fēi)机”,是指由动力(lì)装置产(chǎn)生(shēng)前进的(de)推理或(huò)拉力,由机体(tǐ)上(shàng)固定的机翼产生升力,在大气层内飞行的重于空气的航空器。

无(wú)人机(jī)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(jī)等。

机身:机身(shēn)的主要功用是装在设备(bèi)、燃料和武器等,同事它是其他(tā)结构(gòu)部件的安装基础(chǔ),用以将尾翼、机翼、起落架(jià)等连接成一个整体。

固定(dìng)翼飞行器机身(shēn)结(jié)构

机翼:机翼是固定翼飞行器产生升力(lì)的部件(jiàn),机翼后缘有可操(cāo)作地点活动面,一半靠外侧(cè)的叫作副翼,用于控制飞机的滚(gǔn)转(zhuǎn)运动,靠内侧(cè)的(de)则(zé)是襟翼,用于增加起飞着陆阶(jiē)段的升力。

固定翼飞(fēi)行器机翼结构

尾翼:尾翼是用来配(pèi)平、稳定和操纵固定翼飞(fēi)行器飞行的部(bù)件,通常包括垂直尾翼(yì)(垂尾)和水平(píng)尾翼(平尾(wěi))两(liǎng)部分。垂直尾翼由(yóu)固定的垂直安定(dìng)面(miàn)和安装在其后部的方向舵组成;水平(píng)尾翼由固定的水平安定面和安装在其后部的升降舵组成(chéng),一些型号的飞机升降(jiàng)舵(duò)由全动式水平尾(wěi)翼代(dài)替。方向舵(duò)用于控(kòng)制飞机的横(héng)向运动(dòng),升降(jiàng)舵(duò)用于控制(zhì)飞机(jī)的纵向运动。

起落架:起落架(jià)是用来支撑飞行器(qì)停放、滑行、起飞和着陆滑跑的部件,一般由支柱(zhù)、缓冲器、刹车装置、机轮和收放机构组成。陆上飞机的起落装置一般有减震支柱(zhù)和机轮组成,此外(wài)还(hái)有专供(gòng)水上飞机起降的带有浮(fú)筒(tǒng)装置的起落(luò)架和学第(dì)七讲用的滑撬式起落架。

2.旋翼平(píng)台

旋翼平台即(jí)旋翼航空器平台(tái),旋翼(yì)航空器是一种重于空气(qì)的(de)航空器(qì),其在空中飞行(háng)的(de)升力由一个或多个(gè)旋翼与空气进行相对运动的反作用获(huò)得(dé),与固定翼航空器为相对的关(guān)系。现代旋翼航空器(qì)通常包(bāo)括直升机、旋翼机和变(biàn)模态(tài)旋翼机三(sān)种(zhǒng)类型。

旋翼航空器因为其名(míng)称与旋翼机混(hún)淆,实际上旋(xuán)翼机的全称为自(zì)传旋翼机,是旋翼航空(kōng)器的一种。

2.直升(shēng)机

直(zhí)升机(jī)是一种(zhǒng)由一个或多(duō)个(gè)水平旋转的旋翼(yì)提供升(shēng)力和推进力而进行飞行(háng)的航空(kōng)器(qì)。直升机具有大(dà)多(duō)数固定翼航空器所不具备的垂(chuí)直(zhí)升(shēng)降、悬停、小速度向前或向后(hòu)飞行的特点。弱点(diǎn)在于速度(dù)低、耗油量较高、航(háng)程较短。

直升机的升力(lì)产(chǎn)生原理与机翼相似。旋(xuán)翼不像固(gù)定翼航空器那样依靠整个机体向(xiàng)前(qián)飞行(háng)来使机翼与空气产(chǎn)生相对运动,而(ér)是依靠自身的(de)旋转产(chǎn)生(shēng)与空气的相(xiàng)对运动。但是,在旋翼提供升力(lì)的(de)同时,直升机身也会因反扭矩(与驱(qū)动(dòng)旋翼(yì)旋转等(děng)量(liàng)但方向相反的扭矩,即反作用扭(niǔ)矩)的(de)作用(yòng)而具(jù)有(yǒu)向反方向旋转的(de)趋势。为(wéi)了克服“旋翼”旋转产生的反作用扭矩,常见(jiàn)的做法是用另(lìng)一(yī)个(gè)小(xiǎo)型旋翼,即尾桨,在机身尾部(bù)产生抵消反向运动的力矩。

3.多轴飞行器

多轴飞行器是一种具有三个及以上旋(xuán)翼轴的特殊的直(zhí)升机。其通过每个轴上的电动机转动,带动旋翼,从而产(chǎn)生(shēng)升推力。旋翼的总距固定,而(ér)不像一般直升机(jī)那样可变。通(tōng)过改变不同(tóng)悬疑之间的相对转速(sù),可(kě)以改变(biàn)单轴推进力的大笑,从(cóng)而控制(zhì)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翼机,是旋(xuán)翼航空器的一种。它的旋翼(yì)没有动力装(zhuāng)置驱动,仅依靠前进时的(de)相对气(qì)流吹动悬疑自转以产生(shēng)升力。旋翼(yì)机大多有独立的推进(jìn)或拉进螺旋桨提供前(qián)飞动力,用尾翼控(kòng)制方向。旋翼机必须像固定翼航空器那样滑(huá)跑(pǎo)加速才能起(qǐ)飞,少(shǎo)数安装有跳飞(fēi)装置的旋(xuán)翼机能(néng)够原地(dì)跳跃起飞,但旋翼机不能像直升机那样进行稳定的(de)垂直起降和(hé)悬(xuán)停(tíng)。

自转旋翼机无人机平台

一架具备基(jī)本功能的自转旋翼机通常包(bāo)括机(jī)身(shēn)、动力系(xì)统、旋翼系统、尾(wěi)翼和起落架(jià)五个部分。

机身:提(tí)供(gòng)其他(tā)部(bù)件的安装结(jié)构。

动力系统:提供旋翼(yì)机向前飞行的推力(lì),在飞行时和(hé)旋翼系(xì)统无关(guān)。

旋翼(yì)系统(tǒng):提供旋翼机飞行所必须的升力的控制(zhì)能力。常见的是带(dài)桨榖(gǔ)倾斜控制(zhì)的蹊(qī)跷(qiāo)板式(shì)旋翼(yì),也可(kě)以采用全铰式旋翼。

尾翼:提供稳定性和俯(fǔ)仰、偏航控制,和固定(dìng)翼飞机的尾翼功(gōng)能类似。

起落(luò)架:提(tí)供在地面(miàn)上的移动能力,类似于(yú)固定(dìng)翼飞机的起落架。最常见的为前三点式起落架(jià)。

4.其他平台

除(chú)了上诉几种主(zhǔ)流航空器类型(xíng)外,扑翼机和变模(mó)态旋翼机也是现(xiàn)代航空器的重点研(yán)究方(fāng)向。

扑翼(yì)机是通(tōng)过像(xiàng)鸟类和(hé)昆虫那样(yàng)上下(xià)扑动自身翅(chì)膀而升空飞行的航(háng)空器,又称(chēng)振翼(yì)机(jī)。作为一种仿生学(xué)的机械,扑翼(yì)机与它模仿的对象一样,以(yǐ)机翼同(tóng)时产生升力和推进力。但也由于升(shēng)力和推进(jìn)力由同一部(bù)件(jiàn)产生,设(shè)计的工程力学和空气(qì)动(dòng)力学问题(tí)非常复杂,其(qí)规(guī)律尚未(wèi)被人类完全掌握。

倾转(zhuǎn)旋翼机(jī)是(shì)一种典型(xíng)的变(biàn)模态旋翼机平台,也叫可倾斜旋翼机,是一种(zhǒng)同时具有旋翼和固定翼功能,并在机翼两侧各安装(zhuāng)有一套可在水平和垂直位置之间转(zhuǎn)动的可倾转(zhuǎn)旋翼系统的航空器。优势(shì)在于兼(jiān)具直升机和固定翼(yì)飞机飞机的优点,应(yīng)用前景十分看好。

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