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航空知识手册之二:无(wú)人(rén)机系统组成

 

一、飞行器

飞(fēi)行器(qì)是由(yóu)人类制造、能(néng)飞离地面、在大气层内或大气层外空间飞行的机械飞行器。在大气层(céng)内飞(fēi)行的称(chēng)为航空(kōng)器(qì),在太空飞行的称为(wéi)航天器。

无人机系统飞行器平台“简单”的(de)五(wǔ)个(gè)方(fāng)面:

1)无需生命(mìng)支撑(chēng)系统,平台规模尺度小,更加简化。

2)无需(xū)考(kǎo)虑过载、耐久等人为(wéi)因(yīn)素,平台更(gèng)加专用化。

3)为降低(dī)采(cǎi)购价格,相(xiàng)对于(yú)有(yǒu)人挤在一定程度上放(fàng)宽(kuān)了可靠(kào)性指标。

4)对场(chǎng)地、地(dì)面保障(zhàng)等依赖减小(xiǎo)。

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

二、航(háng)空器(qì)平台

1.固定翼

固定翼航空器平台即(jí)日(rì)常生活中提到的“飞机”,是指由动力(lì)装置产生前(qián)进的推理或拉力,由机体上固定(dìng)的(de)机翼产生(shēng)升力,在大气层内飞行的重于空气的航空(kōng)器。

无人机固定翼平台

固定翼(yì)结(jié)构(gòu)包含机(jī)身、机翼、尾翼、起落架和发动机等(děng)。

机身(shēn):机身的主要功用是装在设备、燃料(liào)和武器等(děng),同事它是其(qí)他结构部件的安(ān)装基础(chǔ),用以(yǐ)将尾(wěi)翼、机翼、起落(luò)架(jià)等连接成一个整体。

固定翼飞行器机身结(jié)构(gòu)

机翼:机(jī)翼是固定翼飞行器产(chǎn)生升力的部件,机翼后缘有可操(cāo)作地(dì)点活动面,一(yī)半(bàn)靠外侧的叫作副翼,用于控制(zhì)飞机的滚转运动,靠内(nèi)侧的则是襟翼,用(yòng)于增加起飞着陆阶段的升力。

固(gù)定翼(yì)飞行器机(jī)翼结构

尾翼(yì):尾翼是用来配(pèi)平、稳定和操(cāo)纵固(gù)定翼飞行器飞行的(de)部件,通常包括垂直尾翼(垂尾)和水平尾翼(平尾)两部分。垂直尾翼由固定的垂直安(ān)定面和安装在(zài)其后部的(de)方向(xiàng)舵组成;水平尾翼由固定的水平安定面和安装在其后部的升降舵组成,一些型号的(de)飞机升降舵由全动(dòng)式水平尾翼代替。方向舵用(yòng)于(yú)控制飞机的(de)横(héng)向运动,升降(jiàng)舵用于控制飞(fēi)机(jī)的(de)纵(zòng)向(xiàng)运动。

起落架:起落架是用来支撑飞行器停放、滑行、起飞和着陆滑跑的部(bù)件,一般由(yóu)支柱(zhù)、缓(huǎn)冲器(qì)、刹车装置(zhì)、机轮和收(shōu)放机构(gòu)组(zǔ)成。陆上飞机的起落装置一般有减震支柱和机轮组成(chéng),此外还有专(zhuān)供水上飞机(jī)起(qǐ)降(jiàng)的带(dài)有浮筒装置(zhì)的起落架和(hé)学第七讲用的滑撬式起(qǐ)落架(jià)。

2.旋翼平台

旋翼平台即旋翼航空(kōng)器平台,旋翼航空器是一种重于空气的(de)航空器,其在空中(zhōng)飞(fēi)行的升力由一个或(huò)多个旋翼与空气进行相对运(yùn)动的反(fǎn)作(zuò)用获得,与(yǔ)固定翼航空器为(wéi)相对的关系(xì)。现代旋翼航空(kōng)器通常包括直升机、旋翼机和变模(mó)态旋(xuán)翼机(jī)三种类型。

旋翼航(háng)空(kōng)器因为其名称与旋翼机混淆,实际上旋翼机的全(quán)称(chēng)为自传(chuán)旋翼机,是(shì)旋(xuán)翼航空器的一种。

2.直(zhí)升机

直升(shēng)机是(shì)一(yī)种由(yóu)一个或多(duō)个水(shuǐ)平旋转的旋翼(yì)提(tí)供升力和推进力而进行飞(fēi)行的航(háng)空器(qì)。直升机(jī)具有大多数固定翼航空器所不具(jù)备(bèi)的垂直升降、悬停、小(xiǎo)速度向前或向后(hòu)飞行的特点。弱点在于速度低、耗油量较高、航程较短。

直升机的(de)升力(lì)产生原(yuán)理与机(jī)翼相似(sì)。旋翼不像(xiàng)固定翼(yì)航空器那样依靠整个机体向前飞行来使机翼与(yǔ)空气产生相对运动,而是(shì)依靠自(zì)身(shēn)的旋转产生与空气的相对运动。但是,在旋翼提供升(shēng)力的同时(shí),直升机身(shēn)也会因反扭矩(与驱动旋(xuán)翼旋转等量(liàng)但(dàn)方向(xiàng)相反(fǎn)的扭矩,即反作用扭矩)的(de)作(zuò)用而具有(yǒu)向(xiàng)反方向旋转(zhuǎn)的趋势。为(wéi)了克服“旋翼”旋转产生的反作用扭矩(jǔ),常见的做法(fǎ)是用(yòng)另一个小型旋(xuán)翼,即尾桨(jiǎng),在机身尾部产生抵(dǐ)消反向(xiàng)运(yùn)动的力矩。

3.多轴飞行器

多轴(zhóu)飞行器是一(yī)种具有三个及以上旋翼(yì)轴的特殊的直(zhí)升机。其(qí)通过每个轴上的电动机转动(dòng),带动(dòng)旋翼,从(cóng)而产生升推(tuī)力。旋翼的总距固(gù)定,而不(bú)像一般直升(shēng)机(jī)那样可变。通过(guò)改变不同悬疑之间的相(xiàng)对转速,可以改(gǎi)变单轴推进(jìn)力的大笑,从而控制飞行器的运行轨迹。

3.旋翼机

自传旋翼机(jī)简称旋翼机或自旋翼机(jī),是旋翼航空器(qì)的一种(zhǒng)。它的旋翼没有动力装置驱动,仅依靠前进时的相对气流(liú)吹动悬疑自转以产(chǎn)生升力。旋翼机大多有独立的推(tuī)进(jìn)或(huò)拉进螺旋桨提(tí)供前飞动力,用尾翼控(kòng)制方向。旋翼机必须(xū)像固定翼航空器(qì)那(nà)样滑(huá)跑加速才能起(qǐ)飞(fēi),少(shǎo)数安装有(yǒu)跳飞装置的(de)旋翼机能够原地跳跃起飞,但旋(xuán)翼(yì)机不能像(xiàng)直升机那样进(jìn)行(háng)稳(wěn)定的垂直起(qǐ)降和悬(xuán)停。

自转旋翼(yì)机无人机平台(tái)

一架具备基本功能的自转(zhuǎn)旋翼机通常包括(kuò)机身、动力系(xì)统、旋翼系统、尾翼和(hé)起落(luò)架五个部分。

机(jī)身:提(tí)供其他(tā)部(bù)件的(de)安装结构。

动(dòng)力系统:提供(gòng)旋(xuán)翼(yì)机向前飞行(háng)的推力,在飞行时和旋翼系(xì)统无关。

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

尾翼:提供稳定性和(hé)俯(fǔ)仰、偏航控制,和固定翼(yì)飞机的尾翼(yì)功能类似。

起落架:提供在地面上的移动能力,类似(sì)于固(gù)定翼飞机的(de)起落架。最常见的为前三点式起落架。

4.其他平台

除了(le)上诉几种主流航空器(qì)类型(xíng)外,扑(pū)翼机和变模态旋翼机也是现代航空器的重点研(yán)究(jiū)方向。

扑翼机是通过像鸟类和昆虫那样上下扑(pū)动自身翅膀而(ér)升空(kōng)飞行(háng)的(de)航空器,又称振翼(yì)机。作为(wéi)一(yī)种仿(fǎng)生学的机械,扑翼(yì)机与它模仿的对象(xiàng)一样,以机翼同时产生升力和(hé)推进(jìn)力。但也由(yóu)于升力和推进力由同一部件产(chǎn)生,设计(jì)的工程力学和空气动力(lì)学问题(tí)非常复杂,其规律尚未被人类完全掌握(wò)。

倾转旋翼机(jī)是(shì)一(yī)种典型的变模态旋(xuán)翼机平台,也叫可倾斜旋(xuán)翼(yì)机,是一(yī)种同时具(jù)有旋翼(yì)和固定翼功(gōng)能,并在机翼两侧各安(ān)装有一套可在水平和(hé)垂直位置(zhì)之(zhī)间转(zhuǎn)动的可倾转(zhuǎn)旋翼(yì)系统的航(háng)空器。优势在于兼具直升机和固定翼飞机飞机的(de)优点,应用前景十分(fèn)看好。

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